Таблица 4.3. Определение глубины активной зоны фильтрации

4.3.2. Выбор метода расчёта

Для расчёта фильтрационного противодавления в курсовом проекте рекомендуется применять приближённые гидравлические методы расчёта:

• 
  методы спрямлённой (удлинённой) контурной линии, виртуальных длин;
  
• 
  метод коэффициентов сопротивления (метод Р.Р.Чугаева).
  

В отдельных случаях по указанию преподавателя может быть применен метод ЭГДА.

При наличии в подземном контуре глубокого вертикального противофильтрационного элемента, не доходящего до водоупора (“висячий” шпунт), рекомендуется использовать метод коэффициентов сопротивления. В случае, если подземный контур не включает глубоких вертикальных преград (шпунты и т.п.), можно применять как метод коэффициентов сопротивления, так и метод спрямлённой (удлинённой) контурной линии. Если вертикальная преграда устраивается до водоупора, то для расчёта используют метод виртуальных длин.

4.4. Определение фильтрационного противодавления

4.4.1. Расчёт методом спрямлённой (удлинённой) контурной линии и методом виртуальных длин

В методе спрямлённой (удлинённой) контурной линии рассматривается фильтрация только вдоль подземного контура. При этом принимается, что она происходит равномерно (с одинаковой скоростью), а потери напора на вход и выход эквиваленты потерям напора на длине 0,44 . Потери напора на i-том участке подземного контура определяются формулой

(4.7)

где – длина i-того участка,

– длина удлинённой линии подземного контура.

Расчёты можно произвести графически следующим образом:

1) на горизонтальной прямой откладывают длины участков подземного контура последовательно от верхнего бьефа к нижнему;


Рисунок 4.2. Схема к расчёту подземного контура методом спрямлённой (удлинённой) контурной линии. Схема подземного контура и схема построения эпюры фильтрационного противодавления.

2) справа и слева откладывают отрезки длиной 0,44

---

и получают виртуальную длину подземного контура

(4.8)



3) В точке входа фильтрационного потока (со стороны верхнего бьефа) вертикально откладывают фильтрационный напор и соединяют его с точкой выхода потока (в нижнем бьефе). Таким образом получают эпюру фильтрационного давления. На начальном и конечном участке полученную эпюру подправляют, исключая из рассмотрения участки длиной 0,44 Tр (рис.4.3б);

4) Графически по эпюре определяют напоры фильтрационного потока в любой точке подземного контура.
4.5. Определение фильтрационного расхода

При расчётах фильтрационного расхода глубину активной зоны фильтрации принимают равной . Это следует учитывать при назначении глубины расчётной области фильтрации .

Целью расчёта является определение фильтрационного расхода под подошвой водосливной плотины и оценка допустимости его величины.

Величина удельного фильтрационного расхода q может быть определена двумя способами.

При распластанной схеме подземного контура фильтрационный расход приближённо можно определить как расход в трубе, ограниченной сверху подземным контуром плотины, а снизу – водоупором:

(4.9)

---

Далее вычисляется полный фильтрационный расход

, (4.10)

,

5. СТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ СЕКЦИИ ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНЫ

Статические расчёты позволяют проверить, обеспечивается ли работоспособность выбранного профиля плотины по двум группам предельных состояний:

• 
  по потере несущей способности основания и устойчивости сооружения,
  
• 
  по недопустимым осадкам и смещениям и др.
  

В курсовом проекте решаются только две задачи:

• 
  обеспечение устойчивости секции плотины на сдвиг.
  
• 
  обеспечение допустимой неравномерности распределения
  

вертикальных напряжения σ под подошвой фундамента (контактные напряжения), а, следовательно, его осадок.

При этом допускается производить расчёт только для одного расчётного случая основного сочетания нагрузок эксплуатационного периода – при максимальном статическом напоре на сооружении. При этом уровень верхнего бьефе соответствует НПУ, а нижнего – УНБ при минимальном расходе.

Расчёты проводятся для одной секции плотины c максимальным количеством пролётов.
5.1. Определение нагрузок на сооружение и основание

При определении нагрузок в курсовом проекте надлежит учитывать следующие виды нагрузок (см. рис. 5.1):

• 
  вес бетона пролётов водосливной плотины и быков;
  
• 
  вес воды на водосливе;
  
• 
  гидростатическое давление верхнего и нижнего бьефов;
  
• 
  взвешивающее и фильтрационное противодавление на подошву плотины.
  

Дополнительно может быть учтено давление ледяного поля [9], а также активное давление грунта с верховой стороны от сооружения.

Подсчёт веса сооружения и пригрузки воды ведётся через известные их удельные веса. В соответствии со строительными нормами на предварительных стадиях проектирования плотность бетона принимается 2400 2470 кг/м3 (удельный вес 23,5 24,3 кН/

---

).



Рисунок 5.1. Схема к определению нагрузок на секцию плотины

Для подсчёта веса бетонного сооружения, имеющего сложную форму, можно разбить криволинейный профиль плотины на элементарные фигуры (рис. 5.2) или воспользоваться графическими возможностями редактора Autocad.

При определении нагрузок, передаваемых сооружением на основание, необходимо определить: равнодействующие вертикальной N и горизонтальной T нагрузок на подошву плотины, также суммарный изгибающий момент M. Момент M подсчитывается относительно оси z, проходящей через центр тяжести подошвы плотины (точка О) (рис. 5.1). Обычно принимаются следующие правила знаков:

1) для горизонтальных сил: “+” - из верхнего бьефа в нижний,

2) для вертикальных сил: “+” - сверху вниз,

3) для момента: “+” - из верхнего бьефа в нижний.

Расчёт представлен в виде таблицы 5.1.

Обозначение силы	Площадь фигуры (эпюры)		Толщина t, м	Сила, тыс. кН		Плечо, м		Момент, тыс. кН
	подсчет	величина		Горизонтальная T	Вертикальная N			+	-
G1		68.69	28,00		1923.32	8.5		16348.22
G2		7.2	28,00		201.6	17		3427.2
G3		91.58	28,00		2564.24	4.3			-11026.23
G4		3.5	28,00		98	18.8			-1844.47
Gб		370.6	5,00		1853	23			-19619
Gнб		4.8	33,00		185.4	6.1		1130.94
Gвб		31.68	33,00		1045.4	17			-17771.8
Wвзв		43.16	33,00		-1424.28	0,00		0,00
Wф		8.24	33,00		-271.92	13.38		3638.3
Tвб1		26.98	33,00	890.34		13		11574.42
Tвб2		12.27	33,00	404.91		2.5		1012.28
Tнб		3.97	33,00	-131.01		3			-393.03
			∑	1164.24	161.75			37131.36	-51135.74
Сумма							-14004.38

---

Таблица 5.1 Расчет нагрузок на секцию плотины.
5.2. Расчёт контактных напряжений

В соответствии со строительными нормами [7, 8] для определения нормальных контактных напряжений плотин на нескальном основании допускается пользоваться методом сопротивления материалов. По нему напряжения (МПа) в угловых точках фундаментной плиты (рис.5.4) рассчитываются по формуле:

(5.3)

где N – равнодействующая сил, нормальная к подошве секции плотины (с учётом противодавления), Н;

A – площадь подошвы секции плотины, м2; Mx, My – моменты относительно осей инерции подошвы плотины, ;

, – моменты сопротивления подошвы плотины для i-той угловой точки

относительно осей инерции, ,

. (5.4)

.

????_????????????= − = 0,95−0,034 = 0,916 кН (5.3)

????_????????????=0,95+0,034 = 0,984 кН (5.3)
В курсовом проекте допускается не учитывать составляющую напряжений от момента My относительно оси y, перпендикулярной створу гидроузла;

Для равномерной осадки сооружения необходимо соблюдение условия

(5.5)

где – коэффициент неравномерности распределения контактных напряжений;

(5.6)

– допустимое значение коэффициента kн. Допустимое значение коэффициента неравномерности рекомендуется принимать равным 1,3 для глинистых грунтов, для песков в зависимости от крупности. При невыполнении условия (5.2) необходимо увеличить ширину подошвы плотины Bф и/или изменить положение точки 0. Наиболее рационально расширять подошву плотины в сторону нижнего бьефа.

---

Смотрите также файлы

• Оглавление введение 2 глава теоретические исследования деятельности фельдшера при остром цистите 4.docx

• Конкурс Аукцион музыкальных.docx

• Производственная практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности педагогическая бакалавриат 38. 03.doc

• Описание предметной области.docx

• Тестовые задания 1.docx