Российский Университет Дружбы народов

В.И. Елфимов, д.Е. Кумеров

Методические указания

по курсовому проектированию

по программе «Гидротехнические сооружения».

Раздел «Бетонные водосливные плотины на нескальном основании».

Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2011

Данные указания составлены на основе программы курса «Гидротехнические сооружения» для студентов, обучающихся по специальности «Строительство» третьего и четвертого курсов.

В данных указаниях рассмотрены вопросы расчета и проектирования бетонных водосливных плотин на нескальном основании.

Настоящие указания предназначены для закрепления знаний в области проектирования гидротехнических сооружений и выполнения курсовых и выпускных работ студентов бакалавриата инженерного факультета РУДН.

Данные указания подготовлены на кафедре гидравлики и гидротехнических сооружений инженерного факультета Российского университета дружбы народов.

Проектирование бетонной водосливной плотины. Введение.

В речных гидроузлах энергетического, ирригационного и комплексного назначения, значительную часть которых построена на нескальных основаниях, одним из основных сооружений, является бетонная плотина, которая в большинстве случаев выполняется водосливной.

В виду большого разнообразия нескальных оснований бетонным плотинам присущи некоторые особенности, которые необходимо учитывать при проектировании. Например, сопротивление сдвигу в 1,5…4 раза меньше чем у скального основания и, следовательно, допустимые нагрузки на сооружение существенно меньше. Поэтому плотины на рассматриваемых основаниях применяются распластанного профиля с большой массой и имеют ограничения по высоте.

Плотины на нескальных основаниях проектируют, как правило, водосбросными. Для глухих участков напорного фронта бетонные плотины следует применять только при надлежащем обосновании. Обычно глухой напорный фронт создается грунтовой плотиной.

Наиболее простыми и распространенными являются водосливные плотины с поверхностными отверстиями в виде водосливов с широким порогом и практического профиля, обычно безвакуумного очертания.

I. Определение отметки гребня

земляных и бетонных водосливных плотин.

Плотина является перегораживающим сооружением и должна допускать перелива воды через гребень бычков части бетонной и грунтовой плотин. Поэтому определение отметки гребня (или превышения гребня над расчетным уровнем воды в верхнем бьефе плотины) является одной из важнейших задач проектирования. Отметка гребня водосливной плотины определяется на основе гидравлического расчета водослива.

Определение отметки гребня плотины

учетом волнового воздействия.

Отметка гребня грунтовой или бычков бетонной плотин определяется по формуле [1]:

(I.1)

где d_нпут — превышение отметки гребня плотины над расчетным уровнем воды в верхнем бьефе при НПУ, которое определяется по формулам:

для гребня бетонной плотины: (I.2)

для грунтовой плотины: , (I.3)

где h_наг — высота ветрового нагона уровня воды в водохранилище, м;

h_i% — высота волны соответствующей обеспеченности ( расчетная обеспеченность высоты волны ( i %) принимается в зависимости от класса сооружения, для II класса i=1%);

h_нак — высота наката волн на откос грунтовой плотины;

а — конструктивный запас, принимаемый 0,5÷0,7 м, для сооружений II класса.

Рис.I.1. Расчетные схемы к определению отметки гребня плотины: а) грунтовая плотина; b) грунтовая плотина с парапетом; с) бетонная плотина.