При l < 0,5 (S1 + S2) ζгор = 0.

У

Примечание. Если два элемента совмещены, например, вход с

уступом или уступ со шпунтом и т. д., то коэффициенты сопротив-

лений суммируются.

Т

4. Строится эпюра фильтрационного давления. Для этого полный

напор Z = НПУ – УНБ распределяется между отдельными участками

подземного контура прямо пропорционально численным значениям

Б

их коэффициентов сопротивления. Потеря напора на i-м участке

∆hi =

Z

ζi ,

Н(5.22)

Σζ

и

где Σζ – сумма всех коэффициентов сопротивлений по длине под-

земного контура;

р

й

ζi

– коэффициент сопротивлен я i-го участка.

го

Зная потери напора на кажд м участке, можно определить орди-

т

давления (рис. 5.5, в).

наты эпюры фильтраци нн

Примечание. Если в п. 4 величину Z принять в метрах, то орди-

и

наты эпюры фильтрационного давления получаются в метрах вод-

ного столба. Чтобы получ

ь значения этих ординат в единицахдав-

з

= ρgh, где hi –

ления, необход мо пересч тать их по формуле hф i

основное

ординаты, м,

ρ – плотность воды.

п

5.2.7. Статический расчет бетонной плотины

е

сочетание нагрузок, для которого выполняются рас-

В

ч ты,

входят: собственный вес плотины с учетом веса находящихся

Р

Определение нагрузок, действующих на сооружение, произво-

дится для выделенной расчетной секции, размеры которой зависят

от конструкции плотины:

1) для гравитационной плотины на нескальном основании, раз-

резанной конструктивными швами по оси бычков, ширина расчет-

ной секции bс будет равна расстоянию между швами. В этом случае

учитывается собственный вес бычка;

2) для гравитационной плотины на скальном основании, когда

конструктивные швы отрезают бычок от тела плотины, расчет мож-

У

но вести на 1 п. м длины плотины или на всю секцию (между кон-

структивными швами). В этом случае статический расчет бычка вы-

полняется отдельно.

Т

На миллиметровке в масштабе вычерчивается принятая расчетная

схема плотины (рис. 5.6) и все действующие на нее силыНи нагрузки,

нормативные значения которых определяются следующим образом.

Б

(1.05-1.1)h

НПУ

P

G

з

W

йP

9

(5-8)h

в

1

8

P

4

и

1

P

в1

W

р

P

УНБ

2

1

P

о

2

P

P

в2

W

4

P

2

Eа

P

3

6

5

P

тI

7

3

b

O

I

и

P

1

5

з

о

P

1

п

6

7

е

min

max

Р

Рис. 5.6. Статические расчеты бетонной плотины:

1, 2 – эпюры гидростатического давления воды; 3 – эпюра активного давления грунта;

4 – эпюра волнового давления;5 – эпюра взвешивающего давления;6 – эпюра фильтра-

ционного давления;7 – эпюранормальных напряжений по контакту«плотина– основание»

(γб = 24 кН/м3) или железобетона (γжб = 25 кН/м3). Аналогичным

образом определяется вес пригрузки воды в ВБ (Gв′′) и в НБ (Gв′);

удельный вес воды γw = 10 кН/м3.

У

2. Гидростатическое давление воды определяется методами гид-

Т

равлики. Эпюра гидростатического давления воды в случае нескаль-

ных оснований строится до подошвы плотины, а в случае скальных

Н

оснований – до отметки поверхности скалы. Методика определения

фильтрационного и взвешивающего давлений приведена выше. Вол-

Б

новое давление определяется в соответствии с указаниями [9]. При-

ближенно эпюра волнового давления может быть построена так, как

это показано на рис. 5.6, где h – высота волны 1%-й обеспеченности.

3. Давление грунта. Различают активное давление грунта Eа, ко-

торое возникает при перемещении сооружения в сторону от грунта,

и пассивное, которое представляет собой реактивное сопротивление

р

грунта при «навале» сооружения на грунтй. Пассивное давление грун-

та в расчетах может не учитываться, что

дет в запас устойчивости.

о

Давление грунта определяется поифо мулам, рекомендованными

СНиП 2.06.07–87 «Подп рные стены, судоходные шлюзы, рыбоза-

т

щитные и рыбопропускные с ружения». В курсовом проекте вер-

и

тикальную составляющую ак ивного давления грунта на наклон-

ную поверхность сооружения можно упрощенно принимать равной

весу грунта над этой поверхностью. Горизонтальную составляю-

о

щую можно прин мать равной

п

зEa = 0,5γгa2tg2 (45 − ϕ) b ,

(5.23)

где

2

c

Р

γг – удельный вес грунта в состоянии естественной влажности;

а – толщина слоя грунта;

ϕ – угол внутреннего трения грунта.

Собственный вес затворов приближенно может быть определен

по эмпирическим формуле

G = k(W L

)n ,

(5.24)

з

отв

где Lотв – ширина пролета в свету, м;

W – условная нагрузка на затвор Н, определяется по формуле

W = H Lотв .

(5.25)

й

плотина – основание» необходимо для расчетов прочности соору-

жения, а также оценки несущей способности основания. Все расче-

и

ты сводятся в таблицу (образец – табл. 5.5).

р

Таблица 5.5

Статический

асчет бетонной плотины

т

и

Момент отно-

Наименование

о

Буквенное

Величина

Плечо, м

сительно точки

силы

обо начен е

силы, кН

О, кН м

о

Собственный

вес

тинызР1

2400

5,75

+14400

пл

е

Р2

4800

3,37

+16200

Р

-"-

и т.д.

...

...

...

на расчетной схеме. Моменты, действующие по часовой стрелке,

принимаются со знаком «+», против часовой стрелки – со знаком «–».

У

После сбора нагрузок (табл. 5.5) определяются нормальные на-

пряжения в основании плотины и коэффициенты неравномерности

напряжений.

Т

Нормальные напряжения в основании плотины определяются по

формуле внецентренного сжатия

Н

σmax

=

N

±

∑M ,

Б

(5.26)

min

F

W

й

где N = ΣР – ΣWn – равнодействующая всех вертикальных сил;

bcb2

секции

F = bс b – площадь подошвы

плотины;

ΣМ – суммарный момент (

между плюсовыми и мину-

6

разность

совыми значениями моментов) всех

л относительно точки О;

W =

о

– момент с п тивления подошвы секции плотины,

где bc

т

– ширина секции п д швы;

и

b – длина подошвы секции плотины.

Вычисленные по формуле (5.26) напряжения должны удовлетво-

рять следующ м услов ям:

о

m

п

зσmin > 0;

ncσmax ≤ R0

,

(5.27)

kн

где

’

nс

– коэффициент сочетания нагрузок: для основного сочетания

nс = 1;

m = 1,0 – коэффициент условий работы;

kн

– коэффициент надежности [1, табл. 1.1];

R0

– расчетное сопротивление грунтов основания плотины, вкур-

Рсовом проекте принимается по табл. 5.6.

№

Грунт

R0, кПа

1

Пески:

Плотные

Средней плотности

крупные

600

500

У

средней крупности

500

400

мелкие:

маловлажные

400

300

влажные и насыщенные

300

Т

200

пылеватые:

маловлажные

300

250

влажные

200

Н

Б

150

насыщенные водой

150

100

2

Супеси

250

3

Суглинки

й

300

4

Глины

и

350

Коэффициент неравн ме н сти

р

kнр =

σmax

≤[kнр] .

(5.28)

о

доп

т

σmin

Допустимые

начен я коэффициента неравномерности нагрузокдля

глинистых

сн

[kнр]доп ≤ 1,5–2,0, для песчаных [kнр]доп ≤ 2–3.

ваний

Примечаниез. При определении контактных напряжений учиты-

ваются т

нагрузки, действующие на плотину; силы, действую-

на онур, не учитываются.

лько

Расч т устойчивости плотины на сдвигна нескальном основании

п

мож т производиться по схемам плоского, смешанного и глубинного

сдвигов. Для оснований, сложенных песчаными, крупнообломочными,

щие

твердыми и полутвердыми глинистыми грунтами, расчет по схеме

плоского сдвига можно производить при выполнении условия

Р

σmax

≤ Б,

(5.29)

l γвз

γ

вз – удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

Б – безразмерный критерий, принимаемый равным 3,0 для всех

У

грунтов, кроме плотных песков, для которых он принимается рав-

ным 1,0.

Т

При расчете устойчивости плотины по схеме плоского сдвига за

расчетную поверхность сдвига следует принимать:

Н

1) при плоской подошве плотины – плоскость опирания плоти-

ны на основание;

Б

2) при наличии в подошве плотины верхового и низового зубь-

ев – плоскость I–I (рис. 5.6), проходящую через подошву зубьев

(при одинаковой глубине их заложения), или горизонтальную плос-

й

кость, проходящую по подошве верхового зуба (при различной глу-

бине заложения зубьев).

и

Нагрузки и воздействия на расчетную секцию плотины прини-

р

маются по табл. 5.5, но к ним добавляются в случае анкерного по-

нура вес понура и вес пригрузки (г унта

воды) над понуром.

о kн

выполнении условия

Плотина будет устойчива на сдвиг п

т

m

н

и

nc Np

≤ R

,

(5.30)

з

где nc = 1 – коэфф

ц ент сочетания нагрузок;

Np –расчетное

значение сдвигающей силы (сумма горизонталь-

k

– коэффициент надежности [1, табл. 1.1];

m – к эффициент условий работы, принимаемый равным еди-

нице для нескальных оснований и 0,9 – для скальных оснований;

ных сил);

Р

Rп– расчетное значение силы предельного сопротивления при

сдвиге, которое вычисляется по следующей зависимости:

R = (∑Р−∑Wn )tgϕ+ωc ,

(5.31)

R = (∑P −∑Wn )tgϕ+ Fc ,

(5.32)