6.2.8 Расчет водобоя
Во всех случаях за водосливом нужно устраивать водобой, который представляет из себя бетонную или железобетонную плиту.
Толщина водобоя:
(6.62)
где 
– скорость в сжатом сечении, равная:
(6.63)
Принимаем
толщину водобоя
.
Длина водобоя:
(6.64)
где 
– длина гидравлического прыжка:
(6.65)
6.3 Конструирование плотины
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины
Треугольный профиль гравитационной плотины, имеющий минимальную ширину понизу, является наиболее экономичным, представлен на рисунке 6.2. Этот профиль должен удовлетворять двум условиям: отсутствию растягивающих напряжений в плотине и устойчивости ее против сдвига по основанию.
Рисунок 6.2 – Схема треугольного профиля плотины
Бетон слабо сопротивляется растяжению, в нём недопустимо появление трещин с напорной грани, что может привести к появлению опасной фильтрации со всеми вытекающими последствиями.
Таким образом, из условия недопущения растягивающих напряжений, ширина водосливной плотины по основанию определяется, как:
(6.66)
где 
– коэффициент, учитывающий потерю
фильтрационного давления за счет
устройства противофильтрационных
завес, дренажей и шпунтов, принимаемый
равным 0,5;
– плотность воды;
– плотность бетона.
Высота плотины:
(6.67)
где 
– отметка подошвы плотины:
(6.68)
Из условия устойчивости плотины на сдвиг по основанию ширина подошвы водосливной плотины определится из выражения:
(6.69)
где 
– коэффициент надёжности по назначению
сооружения, принимаемый в зависимости
от класса сооружения;
tg
– коэффициент трения бетона по грунту,
принимаемый для скалы.
Точка
пересечения кривых определит искомую
ширину подошвы водосливной плотины.
Для нахождения n воспользуемся
алгебраическими вычислениями путем
приравнивания
и
.
Все расчёты сведены в таблицу 6.3, график
представлен на рисунке 6.3.
Таблица 6.3 – Расчет ширины подошвы плотины
n |
B' |
B'' |
0,04 |
22,59 |
23,56 |
0,06 |
22,65 |
23,32 |
0,08 |
22,72 |
23,08 |
0,1 |
22,79 |
22,85 |
0,12 |
22,87 |
22,63 |
Рисунок 6.3 – Определение ширины подошвы плотины
Графики
пересекаются в точке
,
следовательно ширину подошвы плотины
принимаем
.
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами
Плотина разделяется по длине постоянными швами на отдельные секции, для обеспечения монолитности бетона секций плотины при неравномерном распределении температуры в теле плотины и при неравномерной осадке плотины.
Расстояние между секционными швами в бетонных сооружениях на скальном основании должно быть не более 30 м. Принимаем расстояние между швами равным 21 метров. Разрез делаем по быку.
Температурно-усадочные швы для плотин на скальном основании принимаем шириной 0,8 см на расстоянии 4 м от лицевых граней и гребня, а внутри тела плотины 0,2 см.
6.3.3 Устои
При проектировании устраиваем разделительный и сопрягающий устои.
Разделительный устой отделяет водосливную часть плотины от здания ГЭС, также служит для разделения потоков воды, идущих через гидроагрегаты и водосливную плотину.
Сопрягающий устой предназначен для соединения водосливной части плотины с грунтовой, а также защищает грунтовую плотину от размыва водой, проходящей через водослив либо гидроагрегаты.