4. Статические расчеты плотины

   1. Определение основных нагрузок на плотину

Расчеты прочности и устойчивости гидротехнических сооружений выполняют для основного и особого сочетания нагрузок и воздействий. В состав основного сочетания входят нагрузки постоянные, временные, длительные и кратковременные. При особом сочетании нагрузок учитываются нагрузки постоянные, временные, длительные и кратковременные и одна из особых. Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для строительного и эксплуатационного периодов. Коэффициент надежности по нагрузке при расчете плотин принимается по СНиП 33–02–2003.

Первый расчетный случай – нормальный эксплуатационный при НПУ в верхнем бьефе и минимальном уровне в нижнем. Второй расчетный случай – паводковый поверочный при ФПУ в верхнем бьефе и максимальном уровне в нижнем.

1. Вес сооружения и механизмов

Вес водосливной части плотины на единицу длины определим как:

,

где _б – плотность бетона плотины,

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

– площадь поперечного сечения плотины;

b – ширина пролета;

– толщина быка.

Плечо приложения равнодействующей относительно центра подошвы плотины:

Вес быка плотины определяются аналогично:

,

где – площадь поперечного сечения быка плотины;

– толщина быка.

Плечо приложения равнодействующей относительно центра подошвы плотины:

В курсовом проекте принимаем плоский скользящий затвор. Вес плоского затвора определяется по формуле Березинского:

Подвижная часть затвора:

,

где F – площадь отверстия, перекрываемого затвором:

Тогда вес подвижной части затвора:

Вес неподвижной части затвора:

Вес затвора на единицу длины найдем как:

Плечо веса затвора определим по чертежу: R_з= 5,87 м.

Вес подъемного механизма на один погонный метр:

где Т = к( + + 0.6Р_з) – тяговое усилие подъемного механизма для скользящего затвора;

Р_з – давление воды на затвор;

К – коэффициент запаса, примем К = 1,3;

υ – скорость подъема, примем υ =1,5 м/мин.

Давление воды на затвор:

Тяговое усилие подъемного механизма скользящего затвора:

Тогда вес подъемного механизма на один погонный метр:

Плечо веса подъемного механизма относительно середины подошвы равно R_ПМ = 5,87 м.

2. Сила гидростатического давления воды

Эпюра гидростатического давления со стороны ВБ представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник со стороной h = УВБ - Под. Сила гидростатического давления равна площади этой эпюры, помноженной на удельный вес воды:

Плечо силы гидростатического давления относительно середины подошвы плотины равно 1/3 высоты треугольника:

1. При основном сочетании нагрузок - УВБ = НПУ

2. При особом сочетании нагрузок - УВБ = ФПУ

Аналогично ВБ, эпюра гидростатического давления со стороны НБ представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник со стороной h = УНБ - Под. Сила гидростатического давления равна площади этой эпюры, помноженной на удельный вес воды:

Плечо силы гидростатического давления относительно середины подошвы плотины равно 1/3 высоты треугольника:

1) При основном сочетании нагрузок: УВБ = НПУ, УНБ = УНБ_min

2) При особом сочетании нагрузок: УВБ = ФПУ, УНБ = УНБ_max