- •6 Компоновка и сооружения гидроузла
- •6.1 Выбор компоновки гидроузла
- •6.2 Гидравлический расчет водосливной плотины
- •6.2.1 Определение ширины водосливного фронта
- •6.2.2 Определение отметки гребня водослива
- •6.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода
- •6.2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе
- •6.2.5 Расчёт водобойного колодца гасителя
- •6.3 Определение экономического профиля плотины
- •6.4 Определение отметки гребня земляной плотины и гребня быка
- •6.5 Назначение размеров основных элементов плотины
- •6.6 Фильтрационный расчет
- •Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной линии.
- •6.7 Статические расчеты плотины
- •6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину
- •Сила гидростатического давления воды
- •6.7.2 Расчет прочности плотины
- •6.7.3 Оценка прочности плотины
- •Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию
- •6.8 Расчет длины здания гэс
6.6 Фильтрационный расчет
Фильтрационные расчеты производят с целью обоснования размеров и очертания подземного контура, определения величины фильтрационного давления.
Расчет фильтрации под плотиной методом удлиненной контурной линии.
В основу метода положено допущение о линейном изменении напора по длине подземного контура с учетом более эффективных потерь на вертикальных путях фильтрации на входе и выходе.
Эпюра напоров сначала строится на виртуальной длине, а затем переносится на пределы действительной длины и на вертикальных участках исправляется. Графически виртуальная длина получается, если в обе стороны от концов действительной длины развернутого подземного контура отложить отрезки, равные 0,44. Этими отрезками учитываются потери напора на входных и выходных участках контура.
Так как в основании под плотиной гравий, необходимо определить расчетную глубину залегания водоупора находится, исходя из коэффициента:
где длина проекции подземного контура на горизонталь;
длина проекции подземного контура на вертикаль.
Так как находится как:
В нашем случае , надлежит принимать
Определим среднюю глубину залегания водоупора :
Откладываем вертикальную линию от А равную напору:
Сила фильтрационного давления:
где - площадь эпюры под плотиной.
6.7 Статические расчеты плотины
6.7.1 Определение основных нагрузок на плотину
Расчеты прочности и устойчивости гидротехнических сооружений выполняют для основного сочетания нагрузок. В состав основного сочетания входят нагрузки постоянные, временные, длительные и кратковременные. Коэффициент надежности по нагрузке при расчете плотин принимается по СНиП 33-02-2003:
Бетонная плотина с hпл = 56 м (см. п. 3) – высота плотины, относится ко II классу сооружений, . Таким образом, при основном сочетание нагрузок обеспеченность принимается равной 2%.
Вес сооружения и механизмов
Вес 1 п.м. водосливной части плотины определяется по формуле:
где площадь поперечного сечения:
ширина пролета;
толщина быка;
плотность бетона.
Для определения площади поперечного сечения сооружения и точки приложения равнодействующей воспользовались программой AutoCAD для более точного результата.
Площадь поперечного сечения плотины:
Точка приложения равнодействующей
Вес бычка и точку его приложения определим аналогичным образом:
Площадь поперечного сечения бычка:
Точка приложения равнодействующей
Вес подъемного механизма определяется:
вес плоского затвора:
площадь затвора:
Величина силы давления воды на затвор:
Вес затвора на 1п.м:
Сила гидростатического давления воды
Сила гидростатического давления воды определяется по формулам гидравлики. Эпюры с гидростатического давления на верховую и низовую грани бетонной плотины приняты по треугольнику.
Горизонтальная составляющая силы гидростатического давления воды:
с верхнего бьефа:
где
с нижнего бьефа:
где
Вертикальная составляющая силы гидростатического давления воды:
с нижнего бьефа – площадью поперечного сечения тела давления от УНБ до фундаментной плиты:
где
Равнодействующая взвешивающего давления
Эпюра взвешивающего давления принимается в виде прямоугольника от минимального уровня нижнего бьефа до подошвы.
Ординаты эпюр определим как:
где
Сила взвешивающего давления равна площади эпюры взвешивающего давления для данного расчетного случая.
где