Проверка прочности бетонной плотины

Проверка прочности бетонных плотин на нескальном основании обычно не проводится, поскольку они имеют распластанный профиль (определяемый в основном условиями сопряжения бьефов) и большие размеры поперечного сечения, при которых прочность заведомо обеспечена.

Бетонные плотины на скальном основании строятся при больших и средних напорах и имеют большую высоту. Проверка их прочности производится по наиболее опасному сечению А—В, которое намечается в том месте, где начинается сопряжение кривой водослива с носком (рис. 12). Точка В пересечения кривой водослива с линией сечения соединяется прямой линией с точкой пересечения уровня НПУ ВБ с линией напорной грани плотины. Таким образом, поперечное сечение плотины приводится к расчетному треугольному профилю (рис. 12).

Обозначим катеты треугольника х и у, а угол при вершине через α.

При α ≥ 35⁰ прочность плотины считается обеспеченной.

Действующие силы: собственный вес и гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефа. Расчет выполняется для одного погонного метра плотины по длине.

Собственный вес G_б находится по формуле (16)

, кН,

где γ_f — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для бетона равным 1,05.

Гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефа определяется по формуле:

, кН,

где γ_f — для воды равен 1,0.

Определяются плечи сил G_б и W_г1 относительно центра тяжести сечения — точки О: для силы G_б плечо равно ; для силы E — .

Вычисляется суммарный момент сил относительно точки О:

, кНм.

Определяются напряжения в крайних точках сечения А и В.

Нормальные к оси х (направленные по оси у):

, кПа,	(37)
, кПа,	(38)

где F — площадь сечения, равная F=х·1,0, м²;

W — момент сопротивления сечения F относительно оси о-о, проходящей через центр тяжести сечения, равный , м³;

Нормальные к оси у (направленные по оси х):

, кПа,	(39)
, кПа,	(40)

касательные —

, так как напорная грань плотины — вертикальна	(41)
, кПа.	(42)

По найденным величинам напряжений строятся эпюры нормальных и касательных напряжений (рис. 12).

С использованием нормальных и касательных напряжений вычисляются главные напряжения в крайних точках сечения по формулам:

Главные напряжения в точке А:

, кПа,

(43)

Главные напряжения в точке В:

, кПа,

(44)

При вычислении главных напряжений по формулам (43) и (44) напряжения σ_х, σ_у и τ_ху берутся по абсолютным значениям, без учета их знака.

Проверка прочности бетонной плотины по сечению А—В выполняется по первой группе предельных состояний по формуле [12]:

,	(45)
	(46)
	(47)

где |σ_макс| — абсолютное значение максимального главного напряжения;

R_b — расчетное сопротивление бетона на сжатие; для бетонов марок В12,5; В15; В20, равное соответственно 4500, 8500, 11500 кПа.