8. Размеры водосливного фронта бетонной плотины

При выполнении проекта рекомендуется принять для рассмотрения бетонную водосливную плотину, широко применяемую при строительстве комплексных гидроузлов на равнинных реках с нескальными основаниями малого и среднего напоров.

Водосливной фронт плотины (рис. 14) включает: водосбросные пролеты шириной ; быки, необходимые для размещения затворов, механизмов для их обслуживания и устройства транспортных переходов; температурно-осадочные швы, разделяющие плотину на отдельные секции; устои, примыкающие к берегам или другим сооружениям гидроузла. Водосбросные участки плотин (гребень и ее сливная часть) обычно выполняются в виде водослива практического профиля.

При известной величине напора на гребне водослива его удельный расход определяется по зависимости

, = 17,35 м²/с м²/с

где ‒ коэффициент подтопления (при истечении в атмосферу );

‒ коэффициент расхода, зависящий от формы водослива (для безвакуумного профиля );

=32-28=4, м ‒ напор на гребне водослива.

Общая сжатая ширина потока считается равной

, м

а общая ширина водосливного фронта в свету определяется по зависимости

, м

где ‒ коэффициент, учитывающий сжатие потока между бычками и зависящий от их формы на входе потока в водосливное отверстие. Для бычков с криволинейной формой ;

‒ число отверстий в свету, принимаемое в зависимости от величины сжатой ширины потока и ширины пролета

.

Ширину пролета рекомендуется принимать в зависимости от величины пропускаемого расхода :

= 4; 6; 8; 10 м при до 5000 м³/с;

= 12; 14; 16; 20 м при от 5000 до 10000 м³/с;

= 22; 24; 26; 28; 30 м при более 10000 м³/с.

Полученное значение “n” следует округлять до целого числа. Тогда полная ширина водосливного фронта между устоями плотины определяется равной

=24*14+16*3+8*6=432, м (30)

где ‒ число бычков, соответственно, разрезных и неразрезных, а – их ширина;

Ширина неразрезных бычков равна

=0,2*14=2,8 Принимаем 3, м (должна быть не менее 2–3 м)

а разрезных

Принимаем 6, м (не менее 4–6 м).

Неразрезные быки представляют собой монолитные бетонные (железобетонные) конструкции, не имеющие температурно-осадочных швов (ТОШ), а разрезные – имеющие ТОШ, при помощи которых плотины на нескальных основаниях разделяются на отдельные секции длиной от 20 до 45 м.

Неразрезные бычки устраивают с целью уменьшения ширины пролетов затворов, перекрывающих водопропускные отверстия плотин (обычно при >10 м). Тогда ширину секции плотины следует принимать равной

=16*14+8*6+3=115, м ‒ при наличии неразрезных бычков;

Здесь ‒ число пролетов в секции, а ‒ число неразрезных бычков в секции.

Высоту бычков рекомендуется принять в пределах (1,5–2,0) =2*4=8.

Схема водосливного фронта плотины (фасад и план) вычерчивается в произвольном масштабе (см. рис. 14).

9. Построение гидравлического профиля сливной части и определение размеров тела плотины

Построение гидравлического профиля сливной части плотины производится с целью недопущения отрыва струи от тела плотины во избежание возникновения кавитационных явлений. Построение профиля рекомендуется выполнять по координатам Офицерова-Кригера в зависимости от очертания оголовка плотины. Координаты x и y для безвакуумного оголовка, описывающие внутреннее очертание струи (кривую кладки), приведены в таблице 3 для напора на гребне водослива =1,0 м. Поэтому их следует перемножить на действительное значение , определяемое по заданию.

Таблица 3

Значения координат x и у криволинейного безвакуумного профиля плотины при =4,0 м

х	у	х	у	х	у
0	0,504	5,6	2,256	11,2	9,848
0,4	0,144	6	2,644	11,6	10,56
0,8	0,028	6,4	3,056	12	11,296
1,2	0	6,8	3,492	12,4	12,052
1,6	0,024	7,2	3,948	12,8	12,828
2	0,1	7,6	4,432	13,2	13,62
2,4	0,24	8	4,94	13,6	14,436
2,8	0,4	8,4	5,584	14	15,272
3,2	0,584	8,8	6,032	14,4	16,124
3,6	0,792	9,2	6,612	14,8	16,996
4	1,024	9,6	7,216	15,2	17,884
4,4	1,284	10	7,84	15,6	18,792
4,8	1,576	10,4	8,488	16	19,72
5,2	1,9	10,8	9,156	18	24,88

Построение сливной части плотины для заданного значения с предварительно установленными размерами ее тела (рис. 15) следует выполнять в масштабе 1:100 или 1:200.

Первоначально определяют высоту плотины

=28-15=13, м

и по ее величине из табл. 3 принимают значения x и y, пересчитанные на действительное значение (обычно на одно значение больше). Затем в координатах x и y по точкам таблицы строят кривую сливной части плотины. Сопряжение кривой с дном реки выполняется по радиусу равном

=1*9=9, м

где =32-23=9, м ‒ напор воды в паводок.

Для фиксации центра окружности радиусом в горизонтальной плоскости проводится прямая параллельная дну реки, а положение точки “0” выбирается таким, чтобы из нее были опущены перпендикуляры: один – к касательной кривой, другой – к дну реки. Перпендикуляр, опущенный из центра окружности “0” на дно, ограничивает длину флютбета со стороны нижнего бьефа.

Флютбетом называют фундаментную плиту плотины, расположенную ниже дна реки. Предварительно длину флютбета определяют с учетом длины консоли со стороны верхнего бьефа, необходимой для обеспечения устойчивости плотины на сдвиг. Для плотин на нескальных грунтах можно принимать в пределах (5–10) м, а на глинистых – (10–15) м. (по заданию – грунт основания – глина, принимаем 10 м). Толщину флютбета со стороны верхнего и нижнего бьефов принимают равной 0,25P, но не менее 4,0 м,025*13=3,25 Принимаем 4 м, а в средней части она уменьшается на 1,0 м, за счет создания зубьев для лучшего сопряжения с основанием. Сопряжение фундаментной плиты с телом плотины со стороны верхнего бьефа по строительным условиям осуществляется вутом, размеры которого (ширина на высоту) могут быть приняты 0,5×0,75 м или 0,75×1,0 м. Перед гребнем плотины устраивают уширение толщиной (2–3) м и высотой (4–5) м, необходимое для плавного направления потока на сливную часть плотины (под углом 30°) и для размещения пазов ремонтного затвора и сороудерживающей решетки.

Окончательные размеры поперечного сечения тела плотины устанавливаются по результатам проверки устойчивости на сдвиг.