Бетонная водосбросная плотина (стр. 3 из 4)

Глубина активной зоны фильтрации определяется по зависимости:

– при

l₀ – длина горизонтальной проекции подземного контура;

S₀ – длина вертикальной проекции подземного контура.

Так как Т_д= ∞ > 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.

1. Плоский вход и уступ.

2. Горизонтальный участок 1.

3. Уступ.

4. Горизонтальный участок 2.

Т. к.

, то

5. Шпунт.

6. Горизонтальный участок 3.

Т. к.

, то

7. 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

. k_1%=2,1

– средняя высота волны, которая зависит от безразмерных величин gt/V_wиgL/ V_w².

V_w=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;

ΣМ=-1018,2343 кН·м – суммарный момент всех сил относительно точки О;

– момент сопротивления подошвы секции плотины.

> 0;

n_с=1 – коэффициент сочетания нагрузок;

m=1 – коэффициент условий работы;

k_н=1,1 – коэффициент надежности (IV класс капитальности);

R₀=270 кПа – расчетное сопротивление грунта основания плотины.

Коэффициент неравномерности нагрузок: