3.Сила взвешивающего противодавления воды

Определяется в условиях, когда уровень в верхнем и нижнем бьефах предполагается одинаковым. Нижняя часть гидротехнического сооружения, включая понур, погружена под уровень нижнего бьефа. Она всегда находится частично в воде, частично в водонасыщенном грунте, что в отношении силового воздействия воды на подземный контур сооружения однозначно- в любой точке подземного контура действует гидростатическое давление. Для определения взвешивающей силы необходимо построить эпюру взвешивающего противодавления воды .Эпюра взвешивающего противодавления воды принимает вид зеркального отражения подземного контура сооружения от расчетного уровня воды.

В любой точке подземного контура гидростатическое противодавление р_wi, вызывающее взвешивание сооружения, вычисляется по формуле:

р_wi=ρ_w∙ g h_i=γ_w h_i [кН/м²],

где: ρ_w – плотность воды;

γ_w – удельный вес воды;

g– ускорение свободного падения;

h_i – глубина погружения i-той точки подземного контура сооружения под расчетным уровнем воды.

Вычисляется сила _., то есть собственный вес эпюры по формуле: =А·1пог.м.

W1=90*12*1=1080 кН

W2=0,5*25*4=50 кН

W3=24*65=1560 кН

W1’=90*10=900 кН

W2’=50 кН

Wвзв=∑W=3640 кН

Плечи(относительно оси Z): l₁’=5м

l₂’=11,33м

l₁=23м

l₁=31,33м

l₁=40м

Моменты: M₁’=900*5=4500 кНм

M₂’=4500 кНм

M₃=35886 кНм

M₁=43206 кНм

M₂=1566,5 кНм

M_взв^z=85713кНм

l_взв^z=23,55м

l=23,55-23=0,55 м

M_взв=W_взв*l=3640*0,55=2002 кНм

3.Сила фильтрационного противодавления воды Wвзв

Эпюра фильтрационного противодавления представлена на чертеже, приложенном к курсовой. По мере заполнения водохранилища до отмети нормального подпорного уровня(НПУ) , создается напор воды на сооружение, максимальная величина которого равна разности отметок верхнего и нижнего бьефов. Под действием напора в грунтах основания возникает фильтрационный поток и создаваемое им фильтрационное давление p_wi=γ_w*h_фi ,где h_фi- фильтрационный напор в i-ой точке подземного контура.

W_ф=(115+7)/2*46=2806 кН

M^z=45457,2 кНм

l^z=(2*7+115)/(7+15)*46/3=16,2м

l=46-16,2=29,8м

M=2806*29,8=83618,8 кНм

Горизонтальные силы.

1.Силы бокового давления грунта со стороны верхнего E_aw^h и нижнего E_pw^t бьефов..

В верхнем бьефе пригрузка создается :

- собственным весом понура, включая железобетонные плиты, прикрывающие понур сверху;

-давлением воды на понур сверху, которое не погашено противодавлением снизу

Все указанные пригрузки суммируются.

q=∑γ_sbi*h_i+γ_wΔH_a

В нижнем бьефе учитывается пригрузка от плиты водобоя.

q=γ_i h_ф, откуда h_ф=q/γ_i,

где - удельный веса грунта засыпки.

В связи с тем, что выше расчетного уровня воды грунт засыпки имеет естественную влажность ( ), а ниже – находится во взвешенном состоянии ( , высоту фиктивного слоя определяем отдельно для каждого случая

1. E_aw=0

q=(11,56*8,5+14*1)+49=161,26

h_ф=161,26/11,56=13,95- высота фиктивного слоя грунта.

а) σ₁ (на z=0)

σ₁=γ_sb*Z tg²(45-φ/2)-2 ctg(45-φ/2)=0-2*210*0,662=-158,88

б) σ₂ (на z= h_ф=13,95)

σ₂=γ_sb*Z tg²(45-φ/2)-2 ctg(45-φ/2)=11,56*13,95*0,662²-2*120*0,662=-88,2

в) σ₂ (на z= h_ф+H=13,95+5=18,95)

σ₃=γ_sb*Z tg²(45-φ/2)-2 ctg(45-φ/2)=11,56*18,95*0,662²-2*120*0,662=-62,88

Так как эпюра напряжений полностью лежит в области отрицательных значений, то E_aw=0

2. E_pw^t=841,2 кН

q=(10,97*7+14*3)+49=167,79

h_ф=167,79/10,97=15,29- высота фиктивного слоя грунта.

а) σ₁ (на z= h_ф=15,29)

σ₁=γ_sb*Z tg²(45+φ/2)-2 ctg(45+φ/2)=10,97*15,29*2,02²=684,65

б) σ₂ (на z= h_ф+H=15,29+7)=22,29)

σ₂=γ_sb*Z tg²(45+φ/2)-2 ctg(45+φ/2)=10,97*22,29*2,02²=997,74

E_pw^t=(684,65+997,74)/2=841,2 к Н

l=1,4 м

M=1183,53 кНм