10415

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Н.П. Сидоров, И.С. Соболь

СООРУЖЕНИЯ ВЫСОКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА. РАЗДЕЛ 1

Учебно-методическое пособие по выполнению комплексного курсового проекта (ККП)

раздела 1 «Гидротехнические сооружения высокой ответственности» по дисциплине «Гидротехнические сооружения высокой ответственности» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализации Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Н.П. Сидоров, И.С. Соболь

СООРУЖЕНИЯ ВЫСОКОНАПОРНОГО ГИДРОУЗЛА. РАЗДЕЛ 1

Учебно-методическое пособие по выполнению комплексного курсового проекта (ККП)

раздела 1 «Гидротехнические сооружения высокой ответственности» по дисциплине «Гидротехнические сооружения высокой ответственности» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализации Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 627.83 (075)

Сидоров Н.П. Сооружения высоконапорного гидроузла. Раздел 1 – Гидротехническиесооружениявысокойответственности[Электронныйресурс]: учеб.- метод. пос. / Н.П. Сидоров, И.С. Соболь; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 70 с; – 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Описаны основные принципы проектирования глухой массивной и мас- сивно-контрфорсной плотины –конструированиепрофиля,конструктивных элементов и сопряжения с основанием. Изложена методика выполнения расчётов бетонной плотины на прочность и устойчивость и подбора бетона. Также рассмотрены вопросы: компоновки гидроузла с учётом организации строительства и размещения здания ГЭС; гидравлического расчёта водослива с носком-трам- плином; приведены требования к оформлению и защите проекта.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения комплексного курсового проекта (ККП) «Сооружения высоконапорного гидроузла» раздела 1 «Гидротехнические сооружения высокой ответственности» по дисциплине С.3.23. «Гидротехнические сооружения высокой ответственности», по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности.

© Н.П. Сидоров, И.С. Соболь, 2016 © ННГАСУ, 2016.

3

4

5

ВВЕДЕНИЕ

Обучающиеся в ННГАСУ по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооруженийповышеннойответственностипроходятдисциплинуС.3.23.«Гидротехнические сооружения высокой ответственности» по которой предусмотрено выполнение раздела 1 комплексного курсового проекта (ККП) «Сооружения высоконапорного гидроузла». Настоящие методические указания имеют целью послужить руководством при выполнении этого проекта.

Основным сооружением, проектируемым в разделе 1 ККП является высокая бетонная плотина. Поэтому в методических указаниях приводится методика проектирования двух видов глухих бетонных плотин – массивной и контрфорсной. Рассматривается конструирование профиля плотины, её конструктивных элементов и сопряжения с основанием. Изложена методика выполнения расчётов на прочность и устойчивость плотины, подбора бетона.

Раздел1ККПявляетсябазовымдляпоследующихразделов,внёмрассматривается компоновка всех гидротехнических сооружений, составляющих проектируемый гидроузел. Поэтому в разделе 1 ККП и в методических указаниях также рассматриваются вопросы: компоновки гидроузла с учётом организации строительства;размещениязданияГЭСиопределенияегоосновныхпараметров; проектирования водосбросных сооружений, приведён гидравлический расчёт водослива с носком-трамплином.

В завершении методических указаний приведены требования к оформлению и защите проекта.

Данный раздел ККП выполняется на основе общего задания, выдаваемого на весь ККП.

При составлении учебно-методического пособия использованы материалы

[31].

6

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные представлены значениями, приведёнными в бланке задания на ККП «Сооружение высоконапорного гидроузла» и виде прилагаемого графического материала: топографического плана площадки строительства,кривой расходов, инженерно-геологического разреза, хронологических графиков расходов и уровней верхнего бьефа.

В данной главе проекта необходим перечислить имеющиеся по заданию исходные данные и выполнить их анализ.

7

2. МАССИВНАЯ ГРАВИТАЦИОННАЯ ПЛОТИНА

2.1.Конструирование профиля

Бетонные плотины проектируются в соответствии с [2].

Плотина проектируется определённого класса. Класс бетонных и железобетонных плотин следует [2, п. 4.6] устанавливать в соответствии с [1, п. 8.1 – 8.6, прил. Б] (в курсовом проекте для определения класса сооружения как правило достаточно высоты плотины и типа грунтов основания). Высота плотины определяется по разности отметок гребня и подошвы сооружения под верховой гранью [2, п. 4.6].

Одна из первых задач при проектировании профиля плотины это получить минимальный объём бетона при том, что должна обеспечиваться устойчивость плотины против сдвига, а её тело и основание должны обладать необходимой прочностью.

Согласно требованиям [2, п. 10.2] исходный поперечный профиль гравитационной плотины должен иметь форму треугольника с вершиной на отметке нормального подпорного уровня воды (Рис. 2.1).

Рис. 2.1. К выбору профиля плотины

8

Напорная (верховая) грань гравитационных и контрфорсных плотин должна иметь уклон в сторону верхнего бьефа плотины [2, п. 6.11], в большин-

ствеслучаев[25,с.257],[8,с.278],[9,с.97],[10,с.148],[13,с.242]вертикальная,

т.е. mв = 0; заложение низовой грани назначается в пределах mн = 0,65 ÷ 0,85 [25,

с. 158].

Для получения реального профиля плотины к исходному дополняется гребень, ширина которого назначается в зависимости от условий производства работ и использования гребня для проезда.

Превышение «а»гребня глухой плотины «Гр»над уровнемводы в верхнем бьефе при ФПУ следует принимать: для плотин I класса – 0,8 м; II класса – 0,7 м; III и IV классов – 0,4 м [2. п. 6.2]. При этом уровень воды при ФПУ определяется с учётом наибольшего значения отметки возвышения волновой поверхности у стены ηmax [4, прил. Г.1] или высоты наката на откос hrun1% [4, прил. Д], и ветрового нагона воды в верхнем бьефе hset [4, прил. Б]. В итоге отметка гребня плотины Гр с вертикальной напорной гранью определится следующим образом

где ФПУ – форсированный подпорный уровень, м, если не задан, то в первом приближении принимается на один метр выше нормального подпорного уровня (НПУ), и уточняется при гидравлических расчётах сооружений гидроузла на пропуск поверочного расчётного расхода воды;

hset – ветровой нагон воды в верхнем бьефе, м, определяется по [4, прил.

Б]

w – угол между продольной осью водоёма и направлением ветра, град;

Vw – расчётная скорость ветра, м2/с; L – длина разгона волны, м;

kw – коэффициент, принимаемый по формуле

9

v – коэффициент кинематической вязкости воздуха; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;

d – глубина воды перед плотиной, м;

a–превышение гребня глухой плотинынад уровнемводы вверхнембьефе

[2. п. 6.2];

ηmax – наибольшее значение отметки возвышения волновой поверхности у стены [4, прил. Г.1]

kη1 – коэффициент, определяющийся по графикам рис. Г.1 [4, прил. Г.1]; h = h1% – высота волны принимаемая при определении наката волн обеспе-

ченностью 1% [4, п. 5.7].

Определение параметров волнения используемых при вычислениях по формуле (4.4) таких как высота средней волны hd , длина средней волны , вы-

сота волны i%-ной обеспеченности hdi, период средней волны T возможно выполнять [4, п. 5.6] по [4, прил. А] и его номограммам.

Средняя высота hd , м, и средний период волн T , с, в глубоководной зоне должны определяться по расчётной скорости ветра Vw по верхней огибающей кривой [4, рис. А.1]. По значениям безразмерных параметров gt/Vw и gt/Vw2 и

верхней огибающей кривой следует определять значения ghd /Vw2 и gT /Vw2 , и по меньшему из них выразив принять среднюю высоту hd и средний период волн

T . Время расчётного шторма [4, п. 5.2] в ККП принимается равным t = 6 ч.

10