Файл: Курсовой проект по дисциплине Гидротехнические и природоохранные сооружения. Гидротехническое строительство Тема Сооружения средненапорного речного гидроузла.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 70
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
которые создают дефицит давления, под действием которого плита может потерять устойчивость.
Основной нагрузкой, создающей дефицит давления, является гидродинамическое давление. При этом гидродинамическая нагрузка P раскладывается на осреднённую (по времени) нагрузку
и переменную, пульсационную составляющую P : P P.
Т.к. величину гидродинамического давления точно можно определить только экспериментально, то применяют различные приближённые методики и расчёты устойчивости носят приближённый характер.
При определении осреднённого гидродинамического давления допускается принимать, что оно равно дефициту гидростатического давления на водобойную плиту. Этот дефицит является следствием негоризонтального положения поверхности воды в нижнем бьефе. При определении дефицита давления поверхность воды принимают для случая, когда гидравлический прыжок находится в критическом положении. По этой причине данный подход не применим для случаев, когда прыжок надвинут (затоплен) с большим запасом
Ордината эпюры дефицита давления:
Длина эпюры:
Сила дефицита давления:
Сила осреднённого гидродинамического давления:
Распределение пульсационной составляющей гидродинамического давления в курсовом проекте допускается принимать равномерным. Его значение можно принимать по табл. 2.7, где она дана в долях от критической глубины.
Критическая глубина потока:
Отсюда:
(2.45)
Тогда:
(2.46)
(2.47)
Значение силы вертикальной пульсационной составляющей гидродинамического давления:
Реакция гасителей:
где
– коэффициент лобового сопротивления гасителей, который учитывает влияние расположения и формы гасителей;
– площадь миделева сечения гасителей, т.е. вертикального сечения, перпендикулярного вектору скорости;
Определение веса водобойной плиты:
2.6.4 Формы потери устойчивости водобоя
Под действием внешних сил водобойная плита может потерять свою устойчивость. Потеря устойчивости может проходить в виде всплытия (вертикального поступательного подъёма), в виде опрокидывания и виде сдвига по подошве.
Условие устойчивости плиты принимается в виде:
(2.52)
– действительное значение коэффициента устойчивости плиты, отражающего запас устойчивости водобойной плиты;
=
= – нормативное значение коэффициента устойчивости;
Всплытия плиты не произойдет, если ее вес будет больше, чем максимально возможная подъемная сила:
P – наибольшее мгновенное значение вертикальной гидродинамической нагрузки;
– сила фильтрационного противодавления (не учитываем в курсовом проекте);
(2.52)
Окончательно принимаем значение толщины водобойной плиты
.
2.7 Конструирование рисбермы и концевого крепления
2.7.1 Определение длины крепления русла
За водобоем располагаются рисберма и концевое крепление. Бетонное крепление русла необходимо на длине гидравлического прыжка и послепрыжкового участка. В пределах послепрыжкового участка происходит переход скоростей и давления от величин, соответствующих концу гидравлического прыжка, до величин, соответствующих бытовым условиям.
Для определения длины послепрыжкового участка выведено множество экспериментальных зависимостей, в курсовой работе рекомендуется принимать длину послепрыжкового участка по рекомендациям М.Д. Чертоусова:
Общая длина крепления:
Принимаем длину крепления
.
2.7.2 Определение глубины ямы размыва. Выбор концевого крепления.
Концевое крепление предназначено для защиты рисбермы от подмыва. Крепление русла должно быть заглублено таким образом, чтобы образующаяся за ним яма размыва не подмыла его. В зависимости от глубины возможной ямы размыва необходимо выбрать тип концевого крепления.
Глубину воды в яме размыва определим по методу Б. И. Студеничникова:
– рекомендуется устройство ковша.
– устройство зуба в конце рисбермы не требуется.
Глубина ковша:
Заложение верхового откоса ковша делаем пологим 1:5 (
). Заложение низового откоса назначаем из условия устойчивости в строительный период, то есть 1:3.
Рисунок 2.4 Конструкция крепления русла за водосливной плотиной
2.7.3 Конструирование рисбермы
Горизонтальный участок рисбермы рекомендуется устраивать на длину, в пределах которого возникает дефицит гидродинамического давления.
Минимальная длина горизонтального участка рисбермы составит:
Назначим размеры плит рисбермы:
Размеры первой плиты назначаем по размерам водобоя. По длине рисбермы плиты уменьшаются по габаритам. Каждая следующая плита принимается
от предыдущей . Плиты уменьшаются до тех пор, пока их длина не достигнет 3м, а толщина 0,3 м.
Первая плита:
(2.61)
(2.62)
Вторая плита:
(2.61)
(2.62)
Третья плита:
(2.61)
(2.62)
Четвертая плита:
(2.61)
(2.62)
Пятая плита:
(2.61)
(2.62)
Шестая плита:
(2.61)
(2.62)
Последующие плиты принимаем
и 
.
3.КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНЫ
3.1 Конструирование профиля плотины
3.1.1 Конструирование профиля водослива
Конструирование начинается с построение профиля водослива. Для водослива практического профиля при построении используются координаты Офицерова-Кригера.
Таблица 3.1. Координаты Офицерова-Кригера для построения профиля водослива
Таблица 3.1 (продолжение)
（后期需要改）
С поверхностью водобоя профиль сопрягается по окружности, радиус R которой из гидравлических условий назначается не менее, чем напор на пороге водослива H. Однако по конструктивным соображениям радиус как правило увеличивают до (23)
Н.
3.1.2 Конструирование водосливного порога
На пороге водослива размещаются затворы. Обычно их два – рабочий и аварийно-ремонтный. Рабочий затвор может быть принят плоским или сегментным. Толщина плоского затвора примерно b/8 его пролёта. Превышение затвора над НПУ принимают не менее высоты волны (>1 м). Ширина паза плоского затвора около b/10. Между затворами по технологическим причинам должно быть пространство шириной не менее 1 м.
3.1.3 Конструирование фундаментной плиты
Подошва сооружения обычно назначается на одном уровне с подошвой водобойной плиты. Ширина подошвы Вф назначается из условий обеспечения несущей способности основания, а также уменьшения величин осадок и их неравномерности. Предварительно ширина подошвы сооружения может быть назначена не менее его высоты: BHпл. Назначенная ширина Bф достигается за счёт устройства верховой или низовой консолей (длиной Lв.к. и Lн.к). При этом необходимо, чтобы толщина консоли была не менее 1/5 её длины. По результатам расчётов контактных напряжений и устойчивости на сдвиг ширина подошвы сооружения может быть увеличена.
По рекомендациям СП [7] торец фундаментной плиты плотины с понуром из связных грунтов следует проектировать наклонным в сторону верхнего бьефа.
Основной нагрузкой, создающей дефицит давления, является гидродинамическое давление. При этом гидродинамическая нагрузка P раскладывается на осреднённую (по времени) нагрузку
и переменную, пульсационную составляющую P : P P.Т.к. величину гидродинамического давления точно можно определить только экспериментально, то применяют различные приближённые методики и расчёты устойчивости носят приближённый характер.
При определении осреднённого гидродинамического давления допускается принимать, что оно равно дефициту гидростатического давления на водобойную плиту. Этот дефицит является следствием негоризонтального положения поверхности воды в нижнем бьефе. При определении дефицита давления поверхность воды принимают для случая, когда гидравлический прыжок находится в критическом положении. По этой причине данный подход не применим для случаев, когда прыжок надвинут (затоплен) с большим запасом
Ордината эпюры дефицита давления:
Длина эпюры:
Сила дефицита давления:
Сила осреднённого гидродинамического давления:
Распределение пульсационной составляющей гидродинамического давления в курсовом проекте допускается принимать равномерным. Его значение можно принимать по табл. 2.7, где она дана в долях от критической глубины.
Критическая глубина потока:
Отсюда:
(2.45)Тогда:
(2.46) (2.47)Значение силы вертикальной пульсационной составляющей гидродинамического давления:
Реакция гасителей:
где
– коэффициент лобового сопротивления гасителей, который учитывает влияние расположения и формы гасителей;
– площадь миделева сечения гасителей, т.е. вертикального сечения, перпендикулярного вектору скорости; Определение веса водобойной плиты:
2.6.4 Формы потери устойчивости водобоя
Под действием внешних сил водобойная плита может потерять свою устойчивость. Потеря устойчивости может проходить в виде всплытия (вертикального поступательного подъёма), в виде опрокидывания и виде сдвига по подошве.
Условие устойчивости плиты принимается в виде:
(2.52) – действительное значение коэффициента устойчивости плиты, отражающего запас устойчивости водобойной плиты; = = – нормативное значение коэффициента устойчивости;Всплытия плиты не произойдет, если ее вес будет больше, чем максимально возможная подъемная сила:
P – наибольшее мгновенное значение вертикальной гидродинамической нагрузки;
– сила фильтрационного противодавления (не учитываем в курсовом проекте); (2.52)Окончательно принимаем значение толщины водобойной плиты
.2.7 Конструирование рисбермы и концевого крепления
2.7.1 Определение длины крепления русла
За водобоем располагаются рисберма и концевое крепление. Бетонное крепление русла необходимо на длине гидравлического прыжка и послепрыжкового участка. В пределах послепрыжкового участка происходит переход скоростей и давления от величин, соответствующих концу гидравлического прыжка, до величин, соответствующих бытовым условиям.
Для определения длины послепрыжкового участка выведено множество экспериментальных зависимостей, в курсовой работе рекомендуется принимать длину послепрыжкового участка по рекомендациям М.Д. Чертоусова:
Общая длина крепления:
Принимаем длину крепления
. 2.7.2 Определение глубины ямы размыва. Выбор концевого крепления.
Концевое крепление предназначено для защиты рисбермы от подмыва. Крепление русла должно быть заглублено таким образом, чтобы образующаяся за ним яма размыва не подмыла его. В зависимости от глубины возможной ямы размыва необходимо выбрать тип концевого крепления.
Глубину воды в яме размыва определим по методу Б. И. Студеничникова:
– рекомендуется устройство ковша. – устройство зуба в конце рисбермы не требуется.Глубина ковша:
Заложение верхового откоса ковша делаем пологим 1:5 (
). Заложение низового откоса назначаем из условия устойчивости в строительный период, то есть 1:3. Рисунок 2.4 Конструкция крепления русла за водосливной плотиной
2.7.3 Конструирование рисбермы
Горизонтальный участок рисбермы рекомендуется устраивать на длину, в пределах которого возникает дефицит гидродинамического давления.
Минимальная длина горизонтального участка рисбермы составит:
Назначим размеры плит рисбермы:
Размеры первой плиты назначаем по размерам водобоя. По длине рисбермы плиты уменьшаются по габаритам. Каждая следующая плита принимается
от предыдущей . Плиты уменьшаются до тех пор, пока их длина не достигнет 3м, а толщина 0,3 м. Первая плита:
(2.61) (2.62)Вторая плита:
(2.61) (2.62)Третья плита:
(2.61) (2.62)Четвертая плита:
(2.61) (2.62)Пятая плита:
(2.61) (2.62)Шестая плита:
(2.61) (2.62)Последующие плиты принимаем
и .3.КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНЫ
3.1 Конструирование профиля плотины
3.1.1 Конструирование профиля водослива
Конструирование начинается с построение профиля водослива. Для водослива практического профиля при построении используются координаты Офицерова-Кригера.
Таблица 3.1. Координаты Офицерова-Кригера для построения профиля водослива
| Конструирование профиля водослива | | | | | | | | ||||||||||||||
| X | 0,00 | 1,22 | 1,84 | 4,95 | 6,17 | 7,40 | 8,62 | 9,84 | 11,07 | 12,29 | 13,52 | 14,74 | 15,96 | 17,19 | |||||||
| Y | 0,77 | 0,04 | 0,00 | 0,04 | 0,37 | 0,89 | 1,57 | 2,41 | 3,45 | 4,68 | 6,04 | 7,56 | 9,23 | 11,04 | |||||||
Таблица 3.1 (продолжение)
| X | 18,41 | 19,64 | 20,86 | 22,08 | 23,31 | 24,53 | 25,76 | 26,98 |
| Y | 12,99 | 15,07 | 17,28 | 19,63 | 22,09 | 24,67 | 27,36 | 30,17 |
（后期需要改）
С поверхностью водобоя профиль сопрягается по окружности, радиус R которой из гидравлических условий назначается не менее, чем напор на пороге водослива H. Однако по конструктивным соображениям радиус как правило увеличивают до (23)
Н. 3.1.2 Конструирование водосливного порога
На пороге водослива размещаются затворы. Обычно их два – рабочий и аварийно-ремонтный. Рабочий затвор может быть принят плоским или сегментным. Толщина плоского затвора примерно b/8 его пролёта. Превышение затвора над НПУ принимают не менее высоты волны (>1 м). Ширина паза плоского затвора около b/10. Между затворами по технологическим причинам должно быть пространство шириной не менее 1 м.
3.1.3 Конструирование фундаментной плиты
Подошва сооружения обычно назначается на одном уровне с подошвой водобойной плиты. Ширина подошвы Вф назначается из условий обеспечения несущей способности основания, а также уменьшения величин осадок и их неравномерности. Предварительно ширина подошвы сооружения может быть назначена не менее его высоты: BHпл. Назначенная ширина Bф достигается за счёт устройства верховой или низовой консолей (длиной Lв.к. и Lн.к). При этом необходимо, чтобы толщина консоли была не менее 1/5 её длины. По результатам расчётов контактных напряжений и устойчивости на сдвиг ширина подошвы сооружения может быть увеличена.
По рекомендациям СП [7] торец фундаментной плиты плотины с понуром из связных грунтов следует проектировать наклонным в сторону верхнего бьефа.