Бетонная водосбросная плотина (стр. 4 из 4)
5.3 Расчет устойчивости плотины на сдвиг
Для оснований сложенных глинистыми грунтами расчет по схеме плоского сдвига можно выполнять при выполнении условия:
σmax – максимальное нормальное напряжение в основании плотины;
b – ширина плотины по основанию;
γвз – 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;
ΣМ=-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;
γ=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:
1. Под защитой строительной перемычки 1‑й очереди сифонный водосброс. Пропуск строительных расходов осуществляется через левый рукав реки.
2. Под защитой строительной перемычки 2‑й очереди отсыпается грунтовая плотина. Пропуск строительных расходов осуществляется через трубы уложенные в левом рукаве реки.
3. После возведения сифонного водосброса и грунтовой плотины трубы забиваются бетонной пробкой.
 |
Литература
1. Методическое пособие к курсовому проекту «Бетонная водосбросная плотина» для студентов специальности Т.29.04 – «Гидротехническое строительство» Г.Г. Круглов. Минск 1994.
2. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: Справочное пособие / Под ред. Д.Д. Лаппо. – М.: Энергоатомиздат, 1988. –432 с.
3. СНиП 2.06.04 – 82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). – М.: Стройиздат, 1982. –40 с.
4. СНиП 2.06.06 – 85 Плотины бетонные и железобетонные. – М.: Стройиздат, 1986. –37 с.