5.2. Расчет устойчивости плотины на сдвиг
Расчет устойчивости плотины на сдвиг на нескальном основании может производится по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Расчет по схеме плоского сдвига можно производить при выполнении условий:
где
–
максимальное нормальное напряжение в
основании плотины;
b=26 м– ширина плотины по основанию;
– удельный
вес грунта во взвешенном состоянии,
=9,77
;
Б - безразмерный критерий, принимаемый равным 3,0.
При расчете устойчивости плотины по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига следует принимать плоскость, проходящую через подошву зубьев (рис. ).
Нагрузки и воздействия на расчетную секцию плотины сводятся в таблицу 4.
Таблица 4
Наименование силы |
Буквенное обозначение силы |
Расчетная формула |
Величина силы, кН |
Плечо силы, м |
Момент силы относительно точки О, кН·м |
собственный вес плотины |
G1 |
G1=26*1.8*14,6*24 |
16398,72 |
0 |
0 |
G2 |
G2=9,4*4*14,6*24 |
13175,04 |
2,4 |
-31620,1 |
|
G3 |
G3=4*6/2*14,6*24 |
4204 |
8,6 |
-36161,3 |
|
G4 |
G4=4*6,8/2*14,6*24 |
4765,44 |
5 |
23827,2 |
|
G5 |
G5=(2+9,4)*10,6/2*14,6*24 |
21171,68 |
2,2 |
-46577,7 |
|
G6 |
G6=(3,2+2,2)*0,8*14,6*24 |
756,86 |
7,4 |
-5600,79 |
|
G7 |
G7=(9+10)*1/2*14,6*24 |
3328,8 |
8,8 |
29293,44 |
|
G8 |
G8=(4+5)*1/2*14,6*24 |
1576,8 |
10,6 |
-16714,1 |
|
патерна |
G9 |
G9=2*2*14,6*24 |
-1401,6 |
5 |
-7008 |
вес быка |
G10 |
G10=7,8*5,4/2*2,6*24 |
1314,14 |
1,4 |
-1839,7 |
G11 |
G11=11,8*8,2*2,6*24 |
6037,82 |
5,6 |
-33811,8 |
|
G12 |
G12=3,6*3,4/2*2,6*24 |
381,89 |
9 |
-3437,01 |
|
G13 |
G13=1*1,8*2,6*24 |
112,32 |
7,4 |
-831,17 |
|
пригруз. воды |
G14 |
G14=4,8*4,4*12*9,81 |
2488,78 |
9 |
-22399 |
G15 |
G15=1,4*4,4*14,6*9,81 |
882,31 |
12,2 |
-10764,2 |
|
G16 |
G16=(1,4+5,8)/2*14,6*9,81 |
515,61 |
11 |
-5671,71 |
|
G12' |
G12'=3,6*3,4/2*12*9,81 |
720,45 |
9 |
-6484,05 |
|
G13' |
G13'=1*1,18*12*9,81 |
211,9 |
7,4 |
-1568,06 |
|
G17 |
G17=5,8*5,6*14,6*9,81 |
4652 |
10 |
-46520 |
|
G18 |
G18=(1,4+5,8)/2*3*14,6*9,81 |
1343,38 |
10,8 |
-14508,5 |
|
пригруз. грунта |
W1 |
W1=1,2*1,6*14,6*9,77 |
136,94 |
12,2 |
-1670,67 |
W2 |
W2=(14,8+12,6)/2*1,2*14,6*19,58 |
4699,67 |
1,4 |
-6579,54 |
|
сум |
|
|
87473,3 |
|
-246647 |
взвеш. давл |
W3 |
W3=8,8*26*14,6*9,81 |
153,73 |
0 |
0 |
W4 |
W4=(4+4,8)/2*1*14,6*9,81 |
630,19 |
10,6 |
6680,01 |
|
W5 |
W5=(8+7)/2*1*14,6*9,81 |
1074 |
8,5 |
-9129 |
|
фильтр. Давл |
Wф1 |
Wф1=14,8*3,6*14,6*9,81 |
7631,08 |
10,8 |
82415,77 |
Wф2 |
Wф2=0,5*5,2/2*14,6*9,81 |
186,19 |
7,6 |
1415,044 |
|
сум |
|
|
9675,19 |
|
81381,82 |
активное |
Eак |
Eак=0,5*9,77*42*tg2(45-30/2)*14,6 |
380,36 |
1,3 |
494,3 |
гидростат давл ВБ |
N1 |
N1=21,82*0,5*9,81*14,6 |
34033 |
7,26 |
247079,6 |
гидростат давл НБ |
N2 |
N2=62*0,5*9,81*14,6 |
2578 |
2 |
-5156 |
волн. давл |
Wв1 |
Wв1=1,2*9,4/2*14,6*9,81 |
807,8 |
18,8 |
15186,64 |
Wв2 |
Wв2=1,2*2/2*14,6*9,81 |
171,87 |
22,4 |
3849,9 |
|
давлен наносов |
Eн |
0,5*9,77*0,82 *tg2(45-5/2)*14,6 |
38,3 |
4,6 |
176,3 |
сум |
|
|
38009,33 |
|
261630,7 |
Плотина будет устойчива на сдвиг при выполнении условия
где γlc = 1 – коэффициент сочетания нагрузок;
γн =1,15– коэффициент надежности;
γс =1 – коэффициент условий работы;
Np – расчетное значение сдвигающей силы (сумма горизонтальных сил):
Np = 32853,3кН;
R – расчетное значение силы предельного сопротивления при сдвиге:
Окончательно имеем:
Плотина устойчива на сдвиг.