3.1.5 Определение класса сооружения

Класс сооружения в данном курсовом проекте – III. Исходя из этого определяется коэффициент надежности:

1 класс -γ_n = 1,25;

2 класс - γ_n = 1,20;

3 класс -γ_n = 1,15;

4 класс -γ_n = 1,10;

Величина обеспеченности расчетного расхода Q_р(в %) определяется по таблице 4.

Таблица 4

Расчетные случаи	Класс сооружения
	I	II	III	IV
	Обеспеченность, %
Основной	0,1	1,0	3,0	5,0
Поверочный	0,01	0,1	0,5	1,0

3.1.6 Определение фильтрационной прочности грунтов основания и числа рядов цементационной завесы

На мягких грунтах общая фильтрационная устойчивость основания определяется средним градиентом фильтрации:

I_est,m=H_p/Z≤1/ γ_n*I_cг,m

где:

H_p- расчетный напор;

Z- длина подземного контура от точки входа фильтрационного потока в основании до точки выхода потока в дренаж;

I_cг,m-критический средний градиент напора по заданию: при мелкозернистом песке I_cг,m=4;

I_est,m= H_p/Z (22)

I_est,m=11/22=0,5

1/ γ_n*I_cг,m=(1/1,15)*3=2,6

3.2 Статический расчет

3.2.1 Определение расхода величин нагрузок и воздействий

Вычерчивается схема выбранного подземного и надземного контуров плотины.

Расчет ведется для секции водосливной плотины длиной d поперек потока.

1.Определение взвешивающего давления W_взв (кН);

W_взв=ρ_в*g*А_взв*d*α₂ (23)

где:

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_взв- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

α₂-коэффициент эффективной площади противодавления для песка- 1;

А_взв=63+16+2=81 м²

А₁=a*b=(10,63*3)*2=63 м²

А_2,3=a*b=(4*2)*2=16 м²

А_4,5=a*b*1/2=(0,5*1*1)*2=2 м²

W_взв=1*9,8*81*37*1=29370,6 кН;

2.Фильтрационное давление W_ф (кН);

W_ф= ρ_в*g*А_ф*d*α₂ (24)

где:

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_ф- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

α₂-коэффициент эффективной площади противодавления для песка- 1;

А_ф= a*b*1/2=(0,5*17,5*5,5)*2=96,25 м²

W_ф= 1*9,8*96,25*37*1=34900,25 кН;

3.Гидростатическое давление верхнего бьефа W_гидр.в ( кН);

W_гидр.в= ρ_в*g*А_гидр.в*d (25)

где:

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_гидр.в- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

А_гидр.в= a*b*1/2=(0,5*11,1*11,1)*2=123,21 м²

W_гидр.в= 1*9,8*123,21*37=34900,25 кН

4.Гидростатическое давление в нижнем бьефе W_гидр.н ( кН);

W_гидр.н= ρ_в*g*А_гидр.н*d (26)

где:

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_гидр.н- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

А_гидр.н= a*b*1/2=(0,5*5,5*5,5)*2=30,25 м²

W_гидр.н= 1*9,8*30,25*37=10968,7 кН

5.Волновое давление W_в ( кН);

W_в= ρ_в*g*А_в*d (27)

где:

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_в - площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

А_в=0,99+9,9=10,89 м²

А₁=1/2* a*b=(0,9*1,1*0,5)*2=0,99м²

А₂=1/2* a*b=(0,9*11*0,5)*2=9,9м²

W_в = 1*9,8*10,89*37=3948,7 кН

6.Вес плотины G

G = ρ_б*g*ΣА*d (28)

где:

G – вес плотины, кг;

Ρ_б- плотность бетона – 2,4 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

ΣА – сумма площадей эпюр, м²;

d- длина секции, м;

ΣА=21+2+1+36+16+1+8+8+5+1,4+1,3+0,3+0,16+6+0,7+2,8+0,49+0,52+2+3=116,67 м²

А₁= a*b=(3,5*3)*2=21 м²

А₂= a* a=1*1*2=2 м²

А₃=1/2* a*b=(1*1*0,5)*2=1м²

А₄= a*b=(6*3)*2=36 м²

А₅= a*b=(4*2)*2=16 м²

А₆=1/2* a*b=(1*1*0,5)*2=1м²

А₇= a*b=(4*1)*2=8 м²

А₈= a* a=2*2*2=8 м²

А₉=1/2* a*b=(2,5*2*0,5)*2=5м²

А₁₀= a*b=(0,7*1)*2=1,4 м²

А₁₁=1/2* a*=(1,3*1*0,5)*2=1,3м²

А₁₂= a*b=(0,5*0,3)*2=0,3 м²

А₁₃=1/2* a*b=(0,4*0,4*0,5)*2=0,16м²

А₁₄= a*b=(1,5*0,2)*2=6 м²

А₁₅=1/2* a*b=(0,5*0,7*1)*2=0,7м²

А₁₆= a*b=(2*0,7)*2=2,8 м²

А₁₇=1/2* a*b=(0,5*0,7*0,7)*2=0,49м²

А₁₈=1/2* a*b=(0,5*1,3*0,4)*2=0,52м²

А₁₉= a*b=(0,5*2)*2=2 м²

А₁₈=1/2* a*b=(0,5*1,5*2)*2=3м²

G = 2,4*9,8*116,67*37=101530,9 кг

7.Пригрузка водой в нижнем бьефе W_приг.н

W_приг.н== ρ_в*g*А_приг.н*d (29)

где:

W_приг.н – пригрузка водой в нижнем бьефе, кН;

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_приг.н- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

А_приг.н=1,2+10,4+1,3+5,2+1,3+2,8+0,7=22,9 м²

А₁=1/2* a*b=(0,5*1,2*1)*2=1,2м²

А₂= a*b=(4*1,3)*2=10,4 м²

А₃=1/2* a*b=(1*1,3*0,5)*2=1,3м²

А₄= a*b=(2*1,3)*2=5,2 м²

А₅=1/2* a*b=(1*1,3*0,5)*2=1,3м²

А₆= a*b=(1*1,4)*2=2,8 м²

А₇=1/2* a*b=(1*0,7*0,5)*2=0,7 м²

W_приг.н = 1*9,8*22,9*37=261,42 кН

8.Пригрузка водой в верхнем бьефе W_приг.в

W_приг.в=ρ_в*g*А_приг.в*d (30)

где:

W_приг.в – пригрузка водой в верхнем бьефе, кН;

ρ_в- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_приг.в- площадь эпюры, м²;

d- длина секции, м;

А_приг.в= a*b =3*7,5*2=45 м²

W_приг.в=1*9,8*45*37=16317 кН

9. Сила весов затворов G_з

Сегментный затвор

G_з=((W*b)/250)^0.69*g (31)

где:

W-гидростатическая нагрузка на затвор, кН;

W= ρ*g*А_з (32)

А_з-площадь эпюры, м²;

ρ- плотность воды – 1 т/м³;

g=9,78 м/с² – скорость свободного падения;

А_з=1/2*a*b=(0,5*3*3)*2=9 м²

W= 1*9,8*9=88,2 кН

b-ширина отверстия, м;

G_з=((88,2*10)/250)^0.69*9,8=24,4 кН

ΣG_з= G_з*n=24,4*6=146,4 кг (33)

Затем по схеме определяются плечи всех действующих сил относительно точки О. Полученные данные заносятся в сводную таблицу (5) сил и моментов.

Таблица 5 Определение величин сил и моментов

Наимено-вание сил	Обозначение сил	Величина сил, кН	Плечо, м	Моменты, кНм
Взвешиваю-щее давление	Wвзв	48951	0	0	0
Фильтрцион-ное давление Гидростатиче-ское давление ВБ	Wф	34900,25	17,2	600284,3
	Wгидр.в	44675,95	28,6 1277732,17
Гидростатиче-ское давление НБ Волновое давление	Wгидр.н	10968,7	17,2		188661,6
	Wв	3948,7	23,2	91609,8
Вес плотины	G	101530,9	0,4		40612,4
Пригрузка водой в ВБ	Wприг.в	16317	10		163170
Пригрузка водой в НБ	Wприг.н	261,42	10,4	2718,8
Сила весов затворов	Gз	146,4	6,6		966,24