Главная: Рефераты

Рефераты. Бетонная водосбросная плотина

олщина водобойной плиты определяется из условия ее устойчивости и прочности:

Vс=Q/(Bc·hc)= 448,8/(40·0,75)=15 м/с - скорость течения в сжатом сечении;

hc=0,75 м - глубина в сжатом сечении.

Для снятия фильтрационного давления на водобойную плиту под ней устраивают плоский дренаж с обратным фильтром. Профильтровавшаяся вода через дренажные колодцы отводится в НБ. Дренажные колодцы имеют диаметр 1 м и располагаются в шахматном порядке через 5 м в ряду с расстоянием между рядами 5 м.

Плиту водобоя отделяют конструктивным швом от тела плотины. В свою очередь, водобойная плита разрезается вдоль течения продольными вертикальными температурно-осадочными швами, которые совпадают с осями быков.

3.7 Конструкция рисбермы

Конструкция рисбермы гибкая, при возможных деформациях русла сохраняет свою прочность. Рисберма выполняется из сборных железобетонных плит толщиной 0,5 м и проницаема для фильтрационного потока выходящего в НБ. Плиты с размерами 3х4 м укладываются в шахматном порядке, длинной стороной по течению.

Концевой участок рисбермы выполняется в виде предохранительного ковша с заложением верхового откоса 1:4. Ковш загружается галькой крупностью 30?100 мм.

В пределах рисбермы подводная часть берегового откоса крепится аналогично самой рисберме.

3.8 Конструкция быков

Толщина быков (перегородок между трубами) - 2 м. Отметка верха быков назначается с учетом отметки гребня глухой плотины, наличия мостового перехода и его габаритов по высоте. Исходя из этих условий, высота быка принимается на 2 м выше ФПУ.

  • Длина быка назначается из условия размещения транспортного моста. Ширина проезжей части моста определяется его габаритом и шириной тротуаров. Габарит моста Г_8, ширина проезжей части - 6 м, ширина тротуаров 2х0,75 м, ширина полос безопасности 2х1,0 м.
  • С учетом выше сказанного длина быка Lб=10 м.
3.9 Конструкция береговых устоев

Лицевая грань устоев в пределах водослива делается аналогичной граням быков.

Береговой устой состоит из трех частей: вертикальной продольной стенки, параллельной быкам на всю длину водослива; верховой и низовой сопрягающих стенок.

Продольная вертикальная стенка объединяется с водосливной частью плотины в единую конструкцию. Отметка гребня вертикальной продольной стенки равна отметке верха быка.

Верховой и низовой открылки выполняются в виде уголковых подпорных стен. Продольная стенка отрезается от открылков конструктивными швами, которые в свою очередь разрезаются температурно-осадочными швами на секции длиной 10 м. Водонепроницаемость швов обеспечена при помощи гидроизоляционных шпонок. Верховые и низовые открылки расширяются в плане под углом 11о. Толщина открылков по верху - 0,5 м.

4. Расчет фильтрации в основании бетонной плотины

Фильтрация под плотиной является напорной.

На подошву плотины действуют взвешивающее и фильтрационное давление. Суммарное давление (противодавление) на подошву плотины вычисляется по формуле:

? - удельный вес воды;

l=1 м - длина расчетной секции плотины;

Sвз, Sф - площадь эпюры взвешивающего и фильтрационного давления, соответственно;

?2 - коэффициент эффективной площади противодавления.

Фильтрационный расчет подземного контура плотин на нескальном основании выполняется по методу коэффициентов сопротивлений. Подземный контур приводится к расчетной схеме путем исключения различного рода деталей, существенно не влияющих на результаты расчета. Расчет выполняется на 1 погонный метр плотины.

Глубина активной зоны фильтрации определяется по зависимости:

- при

l0 - длина горизонтальной проекции подземного контура;

S0 - длина вертикальной проекции подземного контура.

Так как Тд= ? > Т'ак=15,78 м, то Т'рас = Т'ак=15,78 м.

Схематизированный подземный контур разбивается на ряд участков, для которых вычисляются коэффициенты сопротивления.

Плоский вход и уступ.

Горизонтальный участок 1.

Уступ.

Горизонтальный участок 2.

Т. к. , то

Шпунт.

Горизонтальный участок 3.

Т. к. , то

Уступ и плоский выход.

Сумма коэффициентов сопротивления всех участков контура

Потеря напора на каждом участке контура определяется по зависимости: , а каждая следующая ордината эпюры фильтрационного давления определяется путем вычитания из предыдущей ординаты потерь напора на рассматриваемом участке.

Фильтрационная прочность грунта будет обеспеченна при выполнении условия .

Контролирующий градиент: .

Допустимый градиент: .

5. Расчеты плотины на устойчивость и прочность

5.1 Нагрузки и воздействия на плотину

В основное сочетание нагрузок входят: собственный вес плотины с учетом веса находящихся на ней постоянных устройств, гидростатическое, фильтрационное и волновое давления воды, активное давление грунта и давление наносов со стороны ВБ.

Нагрузки определяются для выделенной расчетной секции. Длина расчетной секции равна 1 м.

Собственный вес плотины находится путем разбивки поперечного профиля плотины на ряд элементов правильной формы, определения их объема и умножения на удельный вес бетона. Аналогично определяется пригрузка воды и грунта.

Гидростатическое давление воды определяется обычными методами гидравлики. Так сила гидростатического давления со стороны ВБ равна ;

Со стороны НБ - .

Для определения волнового давления необходимо знать расчетную высоту волны h в ВБ.

Высота волны 1%-й обеспеченности . k1%=2,1

- средняя высота волны, которая зависит от безразмерных величин gt/Vw и gL/ Vw2.

Vw=19 м/с - расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем водоема.

L=6000 м - длина разгона волны.

Сила волнового давления равна

Активное давление грунта (гор. составляющая):

Давление наносов со стороны ВБ:

Сила взвешивающего давления:.

Сила фильтрационного давления:.

В соответствии со СНиП 2.06.06-85 коэффициенты надежности по нагрузке принимаются равными единице, следовательно, расчетные нагрузки будут нормативными.

5.2 Определение контактных напряжений

Определение нормальных напряжений на контакте бетонная плотина - основание необходимо для расчета прочности сооружения, а также оценки несущей способности основания.

Расчет удобно выполнять в табличной форме.

Наименование сил

Буквенное обозначение

Расчетные формулы

Величина силы, кН

Плечо, м

Момент относительно т. О, кН·м

Собственный вес плотины

Р1

0,5*10*7,4*1*24

888

-1

-888

Р2

0,5*7,4х5*1*24

444

-4,3

-1909,2

Р3

10*4*1*24

960

-1

-960

Р4

0,5*2*3*1*24

72

-6,7

-482,4

Р5

2*2*1*24

96

-7

-672

Р6

1*2*1*24

48

-5

-240

Р7

0,5*1*1*1*24

12

-3,7

-44,4

Р8

0,5*1*1*1*24

12

3,7

44,4

Р9

4*3,6*1*24

345,6

6

2073,6

Р10

0,5*2*1,4*1*24

33,6

4,5

151,2

Пригрузка воды в ВБ

GВБ

0,5*(11+8)*2*1*9,81

186,39

-7

-1304,73

Пригрузка воды в НБ

GНБ

0,5*4*1,4*1*9,81

27,468

6,7

184,0356

Пригрузка грунта

Gгр

0,5*1*1,6*1*2,66 (1-0,4)

1,2768

-7,7

-9,83136

Сумма

3126,3348

Сила взвешивающего давления

Wвз

(4*16+1*9)*1*9,81

716,13

0

0

Сила фильтрационного давления

Wф

(2*5,37+3 *1,67)*1*9,81

154,5075

-6,2

-957,9465

Сумма

870,6375

Сила гидростат. давления со стороны ВБ

W1

0,5*132*1*9,81

828,9

4,4

3647,358

Сила волнового давления

Wв

0,5*9,8*0,9*1*9,81

43,2621

11,4

493,18794

Сила активного давления грунта

Еа

0,5*15,7* 3,62*tg2(45-30/2)*1

33,91

1,2

40,692

Давление наносов

Ен

3

4

12

Сумма

909,1

Сила гидростат. давления со стороны НБ

W2

0,5*52*1*9,81

122,6

-1,6

-196,2

Сумма

122,625

Сумма М

-1018,2343

Нормальные напряжения в основании плотины определяются по формуле внецентренного сжатия:.

N=2255,7 кН - равнодействующая всех вертикальных сил;

F=bL=16?1=16 м2 - площадь подошвы секции плотины;

?М=-1018,2343 кН?м - суммарный момент всех сил относительно точки О;

- момент сопротивления подошвы секции плотины.

> 0;

nс=1 - коэффициент сочетания нагрузок;

m=1 - коэффициент условий работы;

kн=1,1 - коэффициент надежности (IV класс капитальности);

R0=270 кПа - расчетное сопротивление грунта основания плотины.

Коэффициент неравномерности нагрузок:

5.3 Расчет устойчивости плотины на сдвиг

Для оснований сложенных глинистыми грунтами расчет по схеме плоского сдвига можно выполнять при выполнении условия:

?max - максимальное нормальное напряжение в основании плотины;

b - ширина плотины по основанию;

?вз - удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии;

Б - безразмерный критерий, принимаемый равным 3 для всех грунтов кроме плотных песков.

За расчетную поверхность сдвига принимается плоскость, проходящая по подошвам зубьев.

Определение нагрузок и воздействий на расчетную секцию плотины удобно вести в табличной форме.

Наименование сил

Буквенное обозначение

Расчетные формулы

Величина силы, кН

Собственный вес плотины

Р1

0,5*10*7,4*1*24

888

Р2

0,5*7,4х5*1*24

444

Р3

10*4*1*24

960

Р4

0,5*2*3*1*24

72

Р5

2*2*1*24

96

Р6

1*2*1*24

48

Р7

0,5*1*1*1*24

12

Р8

0,5*1*1*1*24

12

Р9

4*3,6*1*24

345,6

Р10

0,5*2*1,4*1*24

33,6

Пригрузка воды в ВБ

GВБ

0,5*(11+8)*2*1*9,81

186,39

Пригрузка воды в НБ

GНБ

0,5*4*1,4*1*9,81

27,468

Пригрузка грунта

Gгр

0,5*1*1,6*1*2,66 (1-0,4)

1,2768

Сумма

3126,3348

Сила взвешивающего давления

Wвз

(4*16+1*9)*1*9,81

716,13

Сила фильтрационного давления

Wф

(2*5,37+3 *1,67)*1*9,81

154,5075

Сумма

870,6375

Сила гидростат. давления со стороны ВБ

W1

0,5*132*1*9,81

828,945

Сила волнового давления

Wв

0,5*9,8*0,9*1*9,81

43,2621

Сила активного давления грунта

Еа

0,5*15,7* 3,62*tg2(45-30/2)*1

33,91

Давление наносов

Ен

3

Сумма

909,1

Сила гидростат. давления со стороны НБ

W2

0,5*52*1*9,81

122,63

Сумма горизонтальных сил

786,5

При выполнении условия плотина будет устойчива на сдвиг.

nс=1 - коэффициент сочетания нагрузок;

kн=1,1 - коэффициент надежности;

m=1 - коэффициент условий работы;

Nр=786,5 кН - расчетное значение сдвигающей силы;

- расчетное значение силы предельного сопротивления при сдвиге;

Устойчивость на сдвиг обеспечена.

5.4 Расчет прочности тела плотины методами сопротивления материалов

Расчет прочности материала тела плотины выполняется для эксплутационного случая при основном сочетании нагрузок. Расчетное сечение II-II проходит в месте ослабления профиля продольной галереей.

Все силы и нагрузки действующие на плотину сводятся в таблицу.

Наименование сил

Буквенное обозначение

Расчетные формулы

Величина силы, кН

Плечо, м

Момент относительно т. О1, кН·м

Собственный вес плотины

Р1

0,5*10*7,4*1*24

888

0

0

Р2

0,5*7,4х5*1*24

444

-3,3

-1465,2

Сумма

1332

Сила гидростат давления со стороны ВБ

W'1

0,5*82*1*9,81

313,9

2,7

847,53

Сила волнового давления

Wв

0,5*9,8*0,9*1*9,81

43,3

6,4

277,12

Сумма

357,2

Сумма М

-340,55

Нормальные напряжения в расчетном сечении определяются по формуле внецентренного сжатия:.

N=1332 кН - равнодействующая всех вертикальных сил;

F=(10-2)?1=8 м2 - площадь сечения расчетной секции плотины;

?М=-340,55 кН?м - суммарный момент всех сил относительно точки О1;

- момент сопротивления расчетного сечения.

Главные нормальные напряжения, действующие по площадкам, нормальным к граням плотины, определяются по зависимостям:

На напорной грани плотины > 0;

На низовой грани плотины.

, - нормальные напряжения, соответственно, на напорной и низовой гранях плотины.

m1, m2 - заложения напорной и низовой граней плотины, соответственно.

у=8 м - заглубление расчетного сечения под НПУ;

?=9,81 кН/м3 - удельный вес воды.

Прочность в расчетном сечении обеспечена.

nс=1 - коэффициент сочетания нагрузок;

kн=1,15 - коэффициент надежности;

m=0,9 - коэффициент условий работы бетона;

Rпр=8,5 МПа=850 кПа - расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие.

6. Соображения по пропуску строительных расходов

Пропуск строительных расходов осуществляется без отвода реки из ее бытового русла. Строительство гидроузла ведется в 2 очереди:

Под защитой строительной перемычки 1_й очереди сифонный водосброс. Пропуск строительных расходов осуществляется через левый рукав реки.

Под защитой строительной перемычки 2_й очереди отсыпается грунтовая плотина. Пропуск строительных расходов осуществляется через трубы уложенные в левом рукаве реки.

После возведения сифонного водосброса и грунтовой плотины трубы забиваются бетонной пробкой.

Литература

Методическое пособие к курсовому проекту «Бетонная водосбросная плотина» для студентов специальности Т.29.04 - «Гидротехническое строительство» Г.Г. Круглов. Минск 1994.

Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: Справочное пособие / Под ред. Д.Д. Лаппо. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -432 с.

СНиП 2.06.04 - 82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: Стройиздат, 1982. -40 с.

СНиП 2.06.06 - 85 Плотины бетонные и железобетонные. - М.: Стройиздат, 1986. -37 с.

Страницы: 1, 2
2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.