1.11 Расчет сооружений на сдвиг, опрокидывание и всплывание

Анализ устойчивости водоприемных сооружений (рис.8)

Затопленные водоприемные оголовки водозаборных сооружений подвергаются воздействию силы тяжести G, сил взвешивающего и гидродинамического давления воды F. Они находятся в состоянии статической устойчивости, когда коэффициенты их устойчивости на сдвиг и опрокидывание не меньше н нормируемых, а дно русла вокруг оголовка не размывается.

Рис.8. Схема сил, действующих на оголовок

руслового типа водозаборных сооружений

где f – коэффициент трения

подошвы оголовка по его

основанию;

XG, YF, XP – плечи сил, действующих на оголовок со-

оружения относительно точки его опрокидывания;

- допустимые коэффициенты статической устойчивости оголовков, соответственно на сдвиг и опрокидывание, принимаемые равными 1,1÷1,4;

(39)

где - фактическая скорость придонного течения потока в зоне расположе-

ния оголовка с учетом стеснения им сечения водоисточника;

- допустимая при данном состоянии дна источника скорость неразмывающего потока.

Водозаборные сооружения и их элементы, днища которых расположены ниже возможного уровня воды в источнике, при опорожнении могут всплыть. Расчет на устойчивость к всплытию выполняется для случая, когда уровень воды в источнике достигает максимальной отметки, а все рабочие секции водозабора или их часть полностью опорожняются для производства в них монтажно-демонтажных или ремонтных работ, выполнения профилактических осмотров или обследований. Водозаборные сооружения считаются устойчивыми к всплытию, если выполняется условие:

(40)

где G_C,G_O - сила тяжести строительных конструкций и оборудования водозабора Н;- сила трения водозаборных сооружений о грунт при его всплытии, H; - взвешивающая сила, H.

Так как водозаборы сооружаются опускным способом, их устойчивость к всплытию определяется на начало монтажных работ, т. е. без учета нагрузки от оборудования (рис.9):

(41)

где ,- высота слоя сухих и мокрых грунтов, воздействующих на стенки водозаборных сооружений (= 0,5 м, Н_M= высота колодца - 0,5 м); ,- удельный вес грунтов, Н/м³; ,- площадь внешней поверхности подземной части водозаборных сооружений, находящихся в грунтах, м²; ,- коэффициенты трения грунтов о сооружения (0,5 - бетона по скальному грунта; 0,45 - бетона по песку; 0,35 - бетона по супеси; 0,25 - бетона по суглинку; 0,2 - бетона по глине); - коэффициент запаса устойчивости к всплытию 1,11,4;- коэффициент взвешивания для мелких и средних песков 0,80,9, для сильно трещиноватых скальных пород 0,751,0;V_B- объем затопленной части сооружения по внешнему его контуру (т. е. сооружения, находящегося ниже расчетногоmax УВ в источнике) м³; - удельный вес водозабора Н/м³; ,-коэффициенты, учитывающие способность грунтов передавать давление на ограничивающие их стенки