6.5.3 Сила гидростатического давления воды

Эпюры гидростатического давления воды принимаем по треугольнику. Горизонтальная составляющая силы гидростатического давления воды:

с верхнего бьефа:

(6.64)

где H_в² = ∇НПУ-∇подошвы = 76-22,71=53,29 м

с нижнего бьефа:

(6.65)

где H_в² = ∇УНБ_min-∇подошвы = 25,99-22,71=3,28 м.

Плечо для силы гидростатического давления воды определяется как треть высоты поверхности давления:

	(6.67)
	(6.68)

6.5.4 Волновое воздействие

Равнодействующая волнового давления:

(6.69)

где по формуле (6.69):

(6.70)

Линия действия равнодействующей находится ниже относительно уровня покоя верхнего бьефа на величину:

(6.71)

6.5.5 Фильтрационные расчёты

Фильтрационный расчёт для плотин на скальном основании производится

для случая, когда уровень верхнего бьефа соответствует нормальному подпорному уровню, а уровень нижнего бьефа соответствует минимальному, который возможен при пропуске расхода на водохозяйственные нужды. Эпюра пьезометрического напора представлена на рисунке 6.6

Рисунок 6.6 – Эпюра пьезометрического напора по подошве плотины

Для первого класса сооружений:

(6.72)

(6.73)

(6.74)

Эпюра взвешивающего давления принимается в виде прямоугольника от минимального уровня нижнего бьефа до подошвы сооружения для основного случая. Плечо взвешивающего давления равно нулю.

Сила взвешивающего давления:

(6.75)

Площадь эпюры фильтрационного давления определяется как сумма площадей отдельных её участков, представляющих из себя прямоугольные трапеции и прямоугольный треугольник, или с помощью AutoCAD.

Сила фильтрационного давления на подошву сооружения:

(6.76)

6.6 Расчёт прочности плотины

Расчёт прочности бетонной плотины следует производить по методу предельных состояний первой группы (по непригодности к эксплуатации). Расчёт плотины будем вести без учёта температурных воздействий. Для оценки прочности плотины вводятся критерии прочности. Таким образом, в результате расчёта определяются напряжения в плотине, которые затем сравниваются с критериями прочности.

Все напряжения считаем относительно горизонтального сечения подошвы.

Исходя из практических соображений, в расчёте плотины принимаем сжимающие напряжения со знаком «–», растягивающие – со знаком «+»

Для удобства расчёта составим таблицу 6.3, в которую внесем все нагрузки, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке [6].

Таблица 6.3 – Основные нагрузки на плотину

Нагрузка		Направление силы	Основной случай
			Сила, кН		Плечо, м	Момент, кНм
Тв	1		13929		17,76	247432
Тн	1		54		-1,09	-58,81
Gб1	0,95		5727		-9,68	-55433
Gб2	0,95		92		14,3	1322
Gпл1	0,95		17499		-8,76	-153458
Gпл2	0,95		462		14,3	6610
Wвзв	1	­	1319		0	0
Wф	1		3512		10,32	36244
Qз	1		59		-16,18	-1086
Wволн	1		55		51	2834
ΣN				19008
ΣM				88905

Расчёт краевых напряжений для основного случая в горизонтальном сечении плотины (при расчёте на 1 погонный метр длины) выполняется по формулам:

Для верховой грани:

Нормальное напряжение по горизонтальной площадке:

(6.77)

где – сумма вертикальных сил, действующих на плотину;

– сумма моментов всех сил, действующих на плотину;

– ширина подошвы плотины.

Нормальное напряжение по вертикальной площадке:

(6.78)

где кН/м³ – удельный вес воды;

– напор над расчётным сечением со стороны верхнего бьефа;

, где – угол между напорной гранью и вертикалью. Так как у водосливной плотины напорная грань вертикальна, то .

Касательное напряжение по горизонтальной площадке:

(6.79)

Главное напряжение:

(6.80)

Главное напряжение:

(6.81)

Для низовой грани аналогично по формулам (6.76)-(6.80):

Нормальное напряжение по горизонтальной площадке:

Нормальное напряжение по вертикальной площадке:

где , где – угол между низовой гранью и вертикалью.

– напор над расчётным сечением со стороны нижнего бьефа;

Касательное напряжение по горизонтальной площадке:

Главные напряжение:

.

Для наглядности все расчёты сведём в таблицу 6.4.

Таблица 6.4- Напряжения, возникающие в плотине

Грань	Напряжение	Значение, кПа
Верховая
		0
Низовая