Сочетания нагрузок

При расчетах плотин на основные сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать:

• постоянные нагрузки и воздействия;

• временно длительнодействующие;

• кратковременные, которые могут воздействовать одновременно.

При расчетах плотин на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать:

• постоянные;

• временные длительнодействующие;

• кратковременные нагрузки;

• одну из особых нагрузок и воздействий.

При определении коэффициентов сочетания нагрузок следует руководствоваться СНиП 33-01-2003.

Расчетные случаи

Расчеты плотин, их оснований и отдельных элементов на прочность и устойчивость следует производить для наиболее неблагоприятных расчетных случаев эксплуатационного и строительного периодов с учетом последовательности возведения и нагружения плотины.

В проекте должна предусматриваться очередность возведения плотины и ее отдельных элементов, при которой усилия, возникающие в строительный период, не вызывают необходимости в дополнительном армировании или другом утяжелении сооружения.

Расчет устойчивости бетонной водосливной плотины гравитационного типа при плоском сдвиге

Существуют две схемы возможной потери устойчивости сооружения:

— по схеме плоского сдвига;

— по схеме глубинного сдвига.

Для плотин на скальном основании дополнительно рассматривают схему потери устойчивости при опрокидывании.

Выбор той или иной схемы определяется соотношением контактных нормальных напряжений по подошве фундамента и некоторого критического значения.

Если , то имеет место плоский сдвиг;

В противном случае — глубинный.

Критическое значение напряжения можно определить по зависимости:

,

где — эмпирический коэффициент,=2,5;

— удельный вес взвешенного в воде грунта;

— угол внутреннего трения грунта основания;

— длина флютбета плотины;

— удельное сцепление;

Проверка устойчивости при плоском сдвиге

Наиболее распространенным вариантом потери устойчивости плотины по схеме плоского сдвига является смещение сооружения по подошве флютбета. В некоторых случаях при наличии прослоек слабых грунтов в основании сооружения выполняю проверку устойчивости плотины на сдвиг по поверхности слабых грунтов.

Проверка устойчивости бетонной плотины выполняется для первой группы предельных состояний по формуле:

,

где — коэффициент сочетания нагрузок и воздействий (в период нормальной эксплуатации, равный 1,00);

F— сдвигающая сила — гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефаE₁(рис. 7.1);

γ_c— коэффициент условий работы, принимаемый при нескальных и полускальных грунтах равным 1,00; при скальных грунтах — 0,95;

— коэффициент надежности по ответственности сооружений, принимаемый в зависимости от класса сооружения равным: дляIкл. — 1,25; дляIIкл. — 1,20; дляIIIкл. — 1,15; дляIVкл. — 1,10;

R— удерживающая сила, определяемая следующим образом:

,

где — вес секции тела плотины;

— вес разделительных бычков, входящих в состав секции плотины;

— вес воды над телом плотины и понуром (вес воды над понуром учитывается только для анкерного понура);

— вес понура (учитывается только для анкерного понура);

— вес затвора,,F=b_пр·Н₀, м²;— количество затворов в секции;

— взвешивающее давлением воды на флютбет и понур плотины (давление на понур учитывается только для анкерного понура);

— фильтрационное противодавление на флютбет и понур (давление на понур учитывается только для анкерного понура);

— коэффициент трения;=tgφ,φ — угол внутреннего трения; для плотин на скальном основании при предварительных расчетах рекомендуется принимать=0,75—0,8;

— гидростатическое давление воды со стороны нижнего бьефа;

— сила сцепления,=сF_c;с — удельное сцепление;F_c — площадь флютбета и понура в пределах рассматриваемой секции (площадь понура учитывается при анкерном понуре).

Рис. 7.1. К расчету устойчивости на плоский сдвиг бетонной плотины и определению контактных напряжений в основании