Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И. РАЗЗАКОВА

КАФЕДРА «ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Гидротехнические сооружения ГЭС»

Тема: Расчет водосливной плотины

Студент: Кубаталы уулу Таалайбек

Группа: ЭЭ-7-18 (ГЭ)

Руководитель: к.т.н., доц. Акпаралиев Р.А.

Бишкек 2021



Оглавление

• гидросооружение гидротехнический бьеф подземный
• Задание

Введение

Основные требования к проектам гидросооружений

• 1. Состав компановка гидротехнического сооружения
• 1.1 Определение класса гидротехнического сооружения

1.2 Определение отметки гребня плотины

• 2. Гидравлические расчеты
• 2.1 Определение ширины водосливного фронта

2.2 Определение отметки гребня водослива

2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода

2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе

2.5 Расчет параметров принятых гасителей

• 3. Конструирование плотины
• 3.1 Определение ширины подошвы плотины

3.2 Разрезка плотин швами

3.3 Быки

• 3.4 Устои и галереи в теле плотины
• 3.5 Конструирование подземного контура

3.6 Расчет противофильтрационных устройств

• 4. Статические расчеты плотины
• 4.1 Вес сооружения

4.2 Сила гидростатического давления воды

4.3 Волновое воздействие

Литература



Задание

на курсовой проект по дисциплине «Гидротехнические сооружения ГЭС» Абазов Бексултан студент 3 курса группы ЭЭ-7-18

Разработать курсовой проект: ” Расчет водосливной плотины”

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Отметка НПУ = 310

Отметка ФПУ = 311

Отметка дна = 33

Количество агрегатов = 3

Расход одного агрегата = 185

УНБ = 35

Yn=1.25

Дата выдачи задания _________ Подпись студента ___________

Дата защиты проекта _________ Подпись преподавателя __________



Введение

Цель данного курсового проекта это - расширение накопленных знаний, а также их практическое применение при проектировании сооружений гидроузла в конкретных условиях и при определенных исходных данных.

Гидротехнические сооружения постоянно подвержены действию воды, оказывающей на это сооружение различное воздействие. Группы гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям совместной работы, называются гидроузлом. Гидроузлы являются комплексными, которые выполняют несколько функций, что позволяет рационально использовать водные ресурсы. В курсовом проекте ведётся расчёт гидроузла.

Главная задача - проектирование водосливной плотины и постройка его чертежа. Для этого должны быть рассчитаны не только геометрические, но и гидравлические расчеты. Далее нужно изучить саму конструкцию ГТС и его части. Кроме это будет рассчитаны противофильтрационные устройства, предотвращающие проникновение фильтрационного потока.

После получения всех данных, основываясь на них, чертим приблизительный чертеж водосливной плотины. Необходимо соблюсти масштабы и значения всех частей гидроузла. А также дополнить чертеж ландшафтным видом самой плотины.



Основные требования к проектам гидросооружений

Нормативные указания по проектированию гидросооружений

Общие положения по проектированию

Гидротехнические сооружения (ГТС) следует проектировать исходя из требований комплексного использования водных ресурсов, схем использования водотоков, с учетом положений федеральных, региональных и отраслевых программ совершенствования хозяйства.

При разработке проектов гидроузлов и ГТС необходимо учитывать топографические, инженерно-геологические, гидрологические, сейсмологические, экологические условия строительства, технические характеристики проекта. Типы ГТС, их параметры и компоновку выбирают из сравнения технико-экономических показателей вариантов с учетом:

- функционального назначения ГТС;

- места возведения сооружений, природных условий района строительства (топографических, гидрологических, климатических, инженерно геологических, гидрогеологических, сейсмических, биологических и др.);

- методов производства работ и трудовых ресурсов;

- развития отраслей хозяйства, в том числе энергопотребления, судоходства, транспорта, объектов орошения и осушения, водоснабжения;

- прогноза изменения гидрологического, включая ледовый режим рек в верхнем (ВБ) и нижнем (НБ) бьефах, заиления наносами и переформирования русла и берегов рек и водохранилищ, затопления и подтопления территорий и инженерной защиты расположенных на них сооружений;

- воздействия на окружающую среду;

- влияния строительства и эксплуатации объекта на социальные условияи здоровье населения.

При проектировании конструкций ГТС необходимо обеспечить их прочность и устойчивость, долговечность, возможность наибольшего использования местных строительных материалов, условия проведения ремонтно-восстановительных работ. Следует учитывать условия их строительства, возможность сокращения сроков строительства.

Конструкции и размеры ГТС должны обеспечивать благоприятный гидравлический режим потока при пропуске максимальных расчетных расходов воды, маневренность в изменении уровней и расходов, нормальную работу сооружений в сложных наносных и ледовых условиях.

При проектировании ГТС нужно обеспечить:

- их безопасность (надежность) на стадиях строительства и эксплуатации;

- максимальную экономическую эффективность строительства;

- инструментальный и визуальный контроль за состоянием ГТС и их оснований, природными и техногенными воздействиями на них;

- подготовку ложа водохранилища;

- необходимые условия судоходства;

- сохранность флоры и фауны, рыбоохранные мероприятия;

- минимально необходимые расходы воды, благоприятный гидравлический режим в бьефах с учетом интересов водопользователей.

При проектировании ГТС следует рассматривать технико-экономическую целесообразность:

- совмещения ГТС с различными функциями;

- возведения ГТС и поэтапного их ввода в эксплуатацию;

- унификации компоновки оборудования, конструкций и их размеров и

методов производства работ;

- использования напора, создаваемого на гидроузлах транспортного, мелиоративного, рыбохозяйственного и энергетического назначения.

Обеспечение безопасности гидросооружений

При разработке проекта ГТС следует руководствоваться безопасности ГТС и нормативными требованиями по ее обеспечению. ГТС должны отвечать требованиям безопасности, быть удобными в эксплуатации, обеспечивать возможность наблюдений за их работой, состоянием гидросилового и механического оборудования. В составе проекта ГТС следует разрабатывать специальный проект натурных наблюдений за их работой и состоянием в процессе строительства и эксплуатации для выявления дефектов, назначения ремонтных мероприятий, предотвращения аварий, улучшения режимов эксплуатации и оценки уровня безопасности.

В составе проекта ГТС должны быть разработаны критерии их безопасности. Перед вводом в эксплуатацию ГТС и во время ее критерии безопасности должны уточняться по результатам натурных наблюдений за состоянием ГТС, нагрузок и воздействий, а также изменений характеристик материалов ГТС и оснований, конструктивных решений. В соответствии содействующим законодательством ГТС, повреждения, которых могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, на всех стадиях их создания и эксплуатации подлежат декларированию безопасности.

Декларация безопасности ГТС является обязательной частью проекта, ее утверждают в органах надзора за безопасностью ГТС.

Декларация безопасности подлежит корректировке:

1) перед вводом ГТС в эксплуатацию; 2) после первых двух лет эксплуатации; 3) не реже одного раза в каждые последующие пять лет; 4) после реконструкции и капитального ремонта ГТС; 5) при выводе ГТС из эксплуатации и при консервации; 6) после аварийных ситуаций.

При проектировании ГТС должны быть предусмотрены конструктивно-технологические решения по предотвращению развития возможных опасных повреждений и аварий, которые могут возникнуть во время строительства и эксплуатации. В проектах должны выполняться расчеты по оценке материальных и социальных ущербов от аварии ГТС с прорывом напорного фронта.



1. Состав компановка гидротехнического сооружения

В состав гидроузла входят постоянные и временные сооружения.

А) Постоянные сооружения делятся на основные, вспомогательные и прочие. Основные сооружения обеспечивают нормальную работу гидроузла и делятся на общие, создающие необходимые напор, емкость верхнего бьефа и гидравлические условия, соответствующие измененному узлом гидрологическому режиму, и специальные, осуществляющие специальные водохозяйственные функции, для которых построен узел, т. е. воднотранспортные, энергетические и прочие сооружения.

Общими сооружениями являются:

1. плотины, создающие напор и емкость верхнего бьефа (водохранилище);

2. водосбросы - водосливы и водоспуски, обеспечивающие сброс излишков воды и опорожнение водохранилища; нередко водосбросом является плотина или часть ее;

3. ледо- и шугосбросные и ледозадерживающие сооружения, позволяющие удалять из верхнего бьефа лед и шугу или защищать от них сооружения (ледозащитные стенки, запани и пр.);

4. наносоудаляющие (промывные) устройства, позволяющие сбрасывать в нижний бьеф скапливающиеся в нежелательных для сооружений местах донные наносы;

5. регуляционные (выправительные) сооружения - продольные и поперечные дамбы, ограждающие дамбы, берегоукрепительные одежды и пр., направляющие поток к отверстиям сооружений наиболее целесообразно с гидравлической точки зрения и защищающие земляные части сооружений и берега от размывов;

6. сопрягающие сооружения, задачей которых является правильное конструктивное и гидравлическое сопряжение различных по назначению и конструкции сооружений узла, например, сопрягающие устои, дамбы, раздельные быки и т. п.

Вспомогательные сооружения необходимы для осуществления эксплуатации основных и специальных сооружений; к ним относятся: жилые и административно-хозяйственные здания (эксплуатационный поселок, водоснабжение, канализация, связь, освещение и пр.), дороги на территории узла и подъездные к нему, мастерские и пр.

Прочие сооружения лишь косвенно, а не функционально связаны с гидроузлом, например, транзитные дороги с мостами через реку в зоне узла, промышленные предприятия, возникшие на базе узла, если они расположены в непосредственной близости к нему, и т. п.

Б) К временным сооружениям относятся перемычки, временные мосты, дороги, силовые станции, бетонные заводы, мастерские деревообделочные и механические, рабочий поселок и прочие сооружения, необходимые для постройки постоянных сооружений. Часть временных сооружений иногда остается и на период эксплуатации и, так сказать, совмещается с постоянными (например, дороги, мастерские, часть зданий рабочего поселка, иногда часть перемычек, временные водосбросы и т. д.). Совмещение временных сооружений с постоянными удешевляет строительство гидроузла, и потому всюду, где это возможно, стремятся к такому совмещению.

1.1 Определение класса гидротехнического сооружения

Для начала расчётов требуется определить класс будущего гидротехнического сооружения. Согласно СНиП «Плотины бетонные и железобетонные», назначаем класс сооружения I по объёму водохранилища. Коэффициент надёжности для сооружений I класса:



1.2 Определение отметки гребня плотины

За отметку гребня плотины принимается, вычисленная по формуле:

= 310 + 2.290350 = 312.29035 (1.1)

где - превышение гребня плотины над расчетным уровнем в верхнем бьефе:

(1.2.)

где - высота наката волн на откос расчетной обеспеченностью 1%;

- высота ветрового нагона;

а - конструктивный запас, а = 1 м.

Высота ветрового нагона опркрасныеделяется по формуле:

0,000350292

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от расчетной скорости ветра, ;

V- расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с;

V=от 15 до 20. Было выбрана значение 20

- длина разгона волны, м, от 1000 до 1300. Была выбрана значение 1300

- угол между продольной осью водохранилища и направлением господствующих ветров, ;

- условная расчетная глубина воды в водохранилище.

Условная расчетная глубина при НПУ: м

(1.4.)

Рис. 1.1 Схема к определению длины разгона волны

Определим высоту волны 1% обеспеченности для основного случая. Вычислим безразмерные комплексы

3.27

где t - период развития волн на водохранилище, t = от 5 до 7 ч.

Был выбран период в 5 ч.

Далее по графику с СНиП 2.06.04-82 по верхней огибающей кривой (для глубоководной зоны с глубиной ) и значениям и определяются параметры и .

Используя меньшие полученные значения, вычислим средний период волны и среднюю высоту волны .

Следовательно:

-Вычислим среднюю длину волны:

(1.5.)

Проверяем условие:

т.е. условие глубоководности выполняется.

Определим высоту волны 1% обеспеченности по формуле:

(1.6.)

где - коэффициент, определяемый по графику с 60 СНиП 2.06.04.82 в зависимости от значения

Рис. 1.2 График значение коэффициента - высота волны 1% обеспеченности, при

Высоту наката волн на откос 1% обеспеченности для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением , определим по формуле:

(1.7.)

где и - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по таблице 6 с. 10 СНиП 2.06.04-82

- коэффициент, принимаемый по таблице 7 с. 10 СНиП 2.06.04-82;

- коэффициент, принимаемый по графикам рисунок 10 СНиП 2.06.04-82 в зависимости от пологости волны , на глубокой воде. Коэффициенты принимаются для каменно-набросной плотины с креплением напорных граней бетонными плитами с заложением m=2.



2. Гидравлические расчеты

Исходными данными для проведения гидравлических расчетов являются: отметки НПУ и ФПУ, расчетные максимальные расходы воды, кривые связи уровней нижнего бьефа и расходов, характеристики грунтов основания. Максимальные расчетные расходы определяют гидрологическими расчетами по кривой обеспеченности паводковых расходов (максимальных расходов в каждом году из заданного ряда наблюдений).

Гидравлическими расчетами устанавливают: ширину водосливного фронта и размеры водосливных отверстий, отметку гребня водослива, форму водосливной грани и сопряжение ее с водобоем, форму сопряжения бьефов, размеры гасителей энергии воды в нижнем бьефе.

2.1 Определение ширины водосливного фронта

Гидравлический расчёт выполняется с целью определения ширины водосливного фронта и размера водосливных отверстий, формы водосливной грани, типа сопряжения потока в НБ, размеров и типа гасителей энергии потока в НБ.

Расчётный максимальный расход для первого класса капитальности является расход 0,1% обеспеченности, для поверочного - 0,01% обеспеченности.

Данные для расчёта основного расчётного случая:

- Q= 185 м³/с при обеспеченности 0,1 %;

- НПУ = 310м;

- УНБ = 35 м;

Выбор типа, числа и размеров отверстий водосливной плотины необходимо производить исходя из требований пропуска расчётного расхода воды основного расчётного случая, затем их число подлежит проверке на поверочный расчётный случай

Расчётный расход, сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ:

где максимальный основной расход, с учётом трансформации паводка, принимаемый при обеспеченности 0,1% для I класса сооружений

Q_га- расход через агрегат.

Ширина водосливного фронта:

где удельный расход на водосливе:

1,25 (2.2.)

где удельный расход на рисберме:

(2.3.)

где глубина воды в нижнем бьефе,

допустимая скорость воды рисбермы на песчаннике.

Ширина водосливного фронта должна соответствовать стандартному ряду, поэтому полученное значение округляется в большую сторону. Округляем до 40 метров, принимаем количество пролетов по 10 метров.

Ширина быка рассчитывается по формуле Березинского:

д_б=0,2b+0,4= 0,2 (2.4.)

Ширину быка принимаем 4 м так как считаем что бык разрезной.

2.2 Определение отметки гребня водослива

Используя формулу расхода через водослив, определим полный напор на водосливе в первом приближении, т.е. без учёта бокового сжатия и подтопления водослива:

где - коэффициент расхода водослива безвакуумного профиля, принимаем в дипломном проекте очертание водосливной стенки Кригера- Офицерова типа А, m = 0,49;

- принимается только для водосливного фронта без быков.

Во втором приближении, с учётом бокового сжатия и подтопления, полный напор на водосливе:

2.6.)

где

коэффициент бокового сжатия;

коэффициент подтопления =1;

Коэффициент сжатия определяется по формуле Френсиса - Кригера:

2.7.)

где коэффициент формы береговых устоев или промежуточных быков водослива принимаем ;

Геометрический напор на гребне водослива без учета скорости подхода потока к водосливу

(2.8)

где скорость потока на подходе к плотине, определяемая по формуле:

где в расчетах принимаем

Определим ближайшее стандартное значение напора, согласно ряду стандартных напоров:

= 4

Отметка гребня водослива

м (2.10.)

Отметка гребня плотины

м (2.11)

2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода

Проверим достаточность водопропускной способности водосливной плотины. Определяется расход поверочного случая, сбрасываемый через водосливную плотину при НПУ:

где - максимальный расчётный расход, с учётом трансформации паводка, принимаемый при обеспеченности 0,01% для I класса сооружений

Определяем напор над гребнем водослива при пропуске поверочного расхода:

Полный напор на водосливе:

(2.14.)

Скорость подхода потока к плотине:

где отметка форсированного подпорного уровня, предварительно отметку ФПУ. Напор на гребне водослива без учета скорости подхода при пропуске поверочного расхода:

Определяем расчётную отметку форсированного уровня:

(2.17.)

За общую отметку гидроузла принимаем наибольшую из Таким образом, за отметку гребня плотины принимаем

2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе

При протекании воды через водослив вследствие падения струи скорость потока возрастает и достигает наибольшего значения непосредственно за водосливом в так называемом сжатом сечении. Глубина в сжатом сечении непосредственно влияет на установление формы сопряжения бьефов и поэтому имеет важное значение для дальнейшего расчёта.

Определяем критическую глубину:

Определяем полную удельную энергию в сечении перед водосливом:

Относительная удельная энергия сечения в верхнем бьефе:

По графику М.Д. Чертоусова в зависимости от коэффициента скорости и определяют и . =0,16, =3,5

Отсюда, сопряжённые глубины:

0,99 (2.21.)

(2.22.)

Глубина в НБ при = 240 (м³/с), h_НБ = 2 следовательно, прыжок отогнанный (h_c''> h_НБ).

Отогнанный прыжок за плотиной не допускается, и проектируется сопряжение бьефов по типу затопленного прыжка. Для этого необходимо создать с нижнем бьефом соответствующую глубину или погасить часть избыточной энергии с помощью гасителей энергии водобойная стенка,водобойный колодец,комбинированный метод. Так же практикуется метод гашения энергии воды как отброс струи. Для гашения энергии воды рассчитаем отброс струи.

Рис. 2.1 Гидравлический прыжок

2.5 Расчет параметров принятых гасителей

Гидравлический расчет носка-трамплина.

Так как струя, сходящая с носка-трамплина, отлетает на некоторое расстояние от водосброса, а затем гасится при падении в воду, то необходимо обеспечить такую дальность отброса, чтобы выполнялось условие устойчивости водосливной плотины и других ГТС:

635,07 (2.23)

где: Берем значение равной 35⁰

Z_н это есть

310-35= 275

310-37= 273

Коэффициент аэрации можно определить, зная число Фруда:

(2.24)

Fr < 35
Fr ? 35

где: - скорость потока на носке; - высота потока воды на носке.

(2.25)

м (2.26)

где q - удельный расход на водосливе;

qм²/с.

Глубину ямы размыва рассчитывают по формуле:

м (2.27)

где определяется по следующей формуле:

(2.28)

d=1

Проверка достаточности отлета:

, где Za = НПУ - НБ.

где Za = НПУ - НБ = 310-35=275

Где НБ - 35м, см. исходные данные

Расстояние от плотины до центра ямы размыва определяют по формуле:

(2.29)

где- угол входа струи в воду = от 0,4 до 0,75

(2.30)

где - 2, глубина НБ, см. формулу (2.3.)

Так как не соответствует значению от 0,4 до 0,75, было принято решения взять максимальное допустимое значение.

где a - высота уступа над дном; a= Z₁- отметка дна = 273-33=240

Длина горизонтального участка ямы размыва вдоль течения на уравнение размытого русла равна:

Уклон верхового откоса ямы размыва может быть принят 1: 2,2 уклон низового откоса 1:1,5.



3. Конструирование плотины

3.1 Определение ширины подошвы плотины

Задача проектирования состоит в том, чтобы при заданной высоте сооружения найти минимальную ширину сооружения по основанию. Наиболее экономичным является треугольный профиль плотины, имеющий минимальную ширину понизу.

Но при своей экономичности этот профиль должен удовлетворять двум условиям:

1) отсутствие растягивающих напряжений в бетоне;

2) устойчивость тела плотины против сдвига по основанию.

Бетон слабо сопротивляется растяжению, в нём недопустимо появление трещин с напорной грани, что может привести к появлению опасной фильтрации со всеми вытекающими последствиями.

Таким образом, из условия недопущения растягивающих напряжений, ширина водосливной плотины по основанию определяется, как:

(3.1.)

- плотности бетона и воды соответственно- справочные данные;

Плотность тяжелого бетона составляет от 2200 до 2500 кг/м3. Берем значение равной 2500 кг/м3

где коэффициент, учитывающий потерю фильтрационного давления за счет устройства противофильтрационных завес, дренажей и шпунтов, принимаемый 0,5;

(3.2.)

Отметка подошвы зависит от конструкции устройств в НБ и равна:

Из условия устойчивости плотины на сдвиг по основанию ширина подошвы водосливной плотины определится из выражения:

где - коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый в зависимости от класса сооружения 1,25;

f - коэффициент трения бетона по грунту, принимаемый для песчаника 0,7.

Точка пересечения кривых определит искомую ширину подошвы водосливной плотины.

Задаваясь различными значениями n, произведен расчёт (таблица 3.1) и построен графики зависимостей и (рисунок 3.1).

Точка пересечения кривых определит искомую ширину подошвы водосливной плотины.

Таблица 3.1

Координаты зависимостей

n	Bn'	Bn''
0	502	633
0,05	505	618
0,1	509	603
0,2	520	576
0,25	527	563
0,3	535	551
0,35	544	539
0,4	554	528
0,45	566	517
0,5	579	507
0,55	595	497
0,6	613	487
0,7	659	467
0,8	724	452
0,9	825	437
1,0	1004	422

Рис. 3.1 Пересечение кривых и

Для нахождение n воспользуемся алгебраическими вычислениями путем приравнивания и . В результате получаем ширину подошвы В= 540 м.

3.2 Разрезка плотин швами

Плотина разрезается по длине постоянными швами на отдельные секции. В плотинах на скальных основаниях устройство этих швов обеспечивает свободное развитие температурно-усадочных). Эти швы, как правило, располагают на равных расстояниях по длине плотины, зависящих от климатических условий и температурного режима плотины в период эксплуатации, принимаем 10 м.

Ширина раскрытия температурных швов, образуемых путём покраски поверхности блока битумом или установки битумных матов, назначаю 5 мм. При этом учитывают, что при самой высокой температуре среды шов замкнётся, (просвет шва исчезнет), а при самой низкой максимально раскроется.

3.3 Быки

Размеры быков водосбросных плотин следует назначать в зависимости от типа и конструкции затворов, размеров водосбросных отверстий, эксплуатационных и аварийных выходов из продольных галерей, а также размеров и конструкции мостовых пролетных строений.

Примерную толщину неразрезного быка можно назначить по Гидротехнические сооружения (речные): По формуле Березинского

д_б = 0,2b+0,4= 0,2

где b - ширина одного пролета -м

Разрезной бык состоит из двух полу быков, их суммарная толщина обычно на 1ч1,5 м больше, чем неразрезного.При этом толщину пазового перешейка быка во всех случаях необходимо назначать не менее 0,8 м.

Пазы рабочих затворов располагаем на линии гребня водослива, быки при этом выдвигают в верхний бьеф..

3.4 Устои и галереи в теле плотины

Устои плотин предназначены для защиты примыкающей к водосливу земляной плотины, или берега от размыва водой, сбрасываемой через водослив; для обеспечения плавного подхода потока к водосливу и плавного его растекания в нижнем бьефе; для предотвращения опасного воздействия фильтрации в зоне примыкания водосливной плотины к земляной или берегу; также они служат опорами для затворов и мостов.

В ГЭС присутствуют спрягающие устои, для сопряжения с грунтовой плотиной, и раздельный устой, который отделяет водослив от глухой бетонной плотины.

В теле плотины необходимо предусматривать продольные и поперечные галереи. По высоте плотины галереи расположим через 17 м. Одну из продольных галерей следует проектировать выше максимального уровня нижнего бьефа для обеспечения самотечного отвода воды из всей вышележащей части плотины.

Размеры галерей, устраиваемых для цементации основания и строительных швов плотины, создания и восстановления вертикального дренажа, следует принимать минимальными, но при этом обеспечивающими провоз и работу бурового, цементационного и другого оборудования.

Галереи, предусмотренные для сбора и отвода воды, контроля состояния бетона плотины и уплотнения швов, размещения КИА и различного рода коммуникаций следует назначать шириной не менее 1,5 м, высотой - не менее 2,5 м.



3.5 Конструирование подземного контура

Подземный контур плотин на скальном основании состоит из глубокой цементационной завесы и скважинного дренажа за ней или в случае слабо трещиноватой скалы только из дренажа. В СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные, в представлены приведенные к действующему напору значения напора по оси цемзавесыи дренажапри основном и особом сочетании нагрузок, при нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств и в случае нарушения их нормальной работы. Применяя эти значения для соответствующей конструкции плотины и подземного контура, а также для рассматриваемого сочетания нагрузок и условий работы противофильтрационной системы строят эпюру фильтрационного противодавления. Определив по ней потерю напора на цем. завесе,по формуле приведённой ниже вычисляют толщину завесы.

= 0,4 708 =283,2

где - критический градиент для завесы

Толщина противофильтрационной завесы должна быть

= м (3.6.)

=0,2

где - потери напора на завесе; - коэффициент надежности по ответственности сооружения СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения; - критический градиент напора на завесе следует принимать в зависимости от вида грунтов основания СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные, в скальных грунтах- 15.

Расстояние от напорной грани до оси цементационной завесы назначают в пределах

= 54 м (3.7.)

где - ширина подошвы плотины.

где - 0,050,1 - выбирается значение 0,1

Глубину цементационной завесы принимают равной

= 354 м (3.8.)

где - 0,5 0,8 - выбирается значение 0,5

где= 800 - 92 = 708 м

h_др=0,5h_зав= 182 м (3.9)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.2 Схема цементной завесы и вертикального дренажа

Расстояние принимается конструктивно

Расстояние между рядами цементационных скважин, а также между скважинами в ряду составляет 2 м и 4 м в зависимости от трещиноватости скалы. Обычно один ряд таких скважин обеспечивает толщину завесы равную примерно трем метрам.

Взвешенное давление и фильтрационное давление рассчитываются по формулам:

= 809,81 = 784,8 Н (3.10.)

Где площадь взвешенного давления

= 266,649,81=2615,73 кН (3.11.)

Где -площадь фильтрационного давления

=0,4 708 =283,2 м (3.12.)

= 800 - 92= 708 м

Где _min = 92 м см. исходные данные

Рис 3.3 Фронтальный разрез плотины

3.6 Расчет противофильтрационных устройств

1.Длина понура

l_п = 1,5 4,95 м (3.13.)

Z = 803,300313 - 800 =3,300313 м (3.14.)

где - - выбирается значение 1,5

Толщина понура, выбирается: 0,52 м

2.Расчет длины шпунта длина

l_шпунт = 1 м (3.15.)

где - - выбирается значение 1

Примечание: длина шпунта не должно быть не более 15-20 м

3.Расчет водобоя

Длина водобоя

l_вод= 0,7 (3.16.)

где - - выбирается значение 0,7

Толщина водобоя (3.17.)

где - - выбирается значение

4.Расчет рисбермы

Длина рисбермы l_рис= 2 м (3.18.)

где - - выбирается значение 2

Толщина рисбермы принимается в пределах: 0,52 м.



4. Статические расчеты плотины

Расчёты прочности и устойчивости гидротехнических сооружений выполняют для основного сочетания нагрузок и воздействий. В состав основного сочетания входят нагрузки постоянные, временные, длительные и кратковременные. Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для строительного и эксплуатационного периодов.

4.1 Вес сооружения

Рис. 4.1 Поперечное сечение плотины

Вес одного погонного метра водосливной части плотины определяется по формуле:

где - площадь поперечного сечения плотины;



=0,5 • (В_гр + В_осн) • h = 0,5 • (23+40) •818,8 = 25792,2

h = (h_г + h_з) • К_у= (710+2 ) • 1,15 = 818,8 м

где Вгр - ширина гребня плотины (таблица внизу), м;

Восн - ширина плотины по основанию, м; (расчетная величина, рассчитывали)

Расчетную высоту плотины увеличивают на коэффициент усадки (Ку), равный 1,15...1,20; 1,10...1,15 и 1,05...1,10. Выбираем значение 1,15

h_г - 710 м, см. форм (3.2)

h_s = C + Z = 1,5 + 0,5 = 2

где высота ветровой волны, м; С=0,075•V = 0,075

v - максимальная скорость ветра дано в начале, м/с; Было выбрана значение 20 м/с

Z - запас высоты: 0,3…0,75 м, берем значение равной 0,5 м

Ширина гребня для проездных земляных плотин

Элементы дороги	Категория дороги
	I	II	III	IV	V
Число полос движения	4	2	2	1-2	1-2
Полоса движения, м	3,5	3,5	3,5	3,0	3,0
Ширина гребня плотины, м	23	12	12	10	10

Ширина гребня считаем равной 23 м

b- ширина пролета;

- толщина быка;

- плотность бетона;



S_b = 2,4

где S_{b -} площадь поперечного сечения быка;

Рис 4.2 поперечное сечение быка

Вес плоского затвора:

(4.3.)

где - площадь затвора:

(4.4.)

Таким образом:

Вес затвора приводится к 1 п.м:



4.2 Сила гидростатического давления воды

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

с верхнего бьефа:

с нижнего бьефа:

м

4.3 Волновое воздействие

Равнодействующая волнового давления:

где по формуле:

Плечо силы относительно уровня покоя верхнего бьефа:

для основного случая:



Литература

1. Акпаралиев Р.А. Гидротехнические сооружения ГЭС. Курс лекций 2014.

1. Ю.П. Ляпичев. Гидротехнические сооружения. Учебное пособие. М.: 2008.

2. Иванов, В. М. Расчет и проектирование гидротехнических сооружений для гидроэлектростанций малой мощности и объектов водоснабжения и водоотведения: учебное пособие. АлтГТУ, 2008. 101 с.

3. Гидротехнические сооружения: справ. проектировщика / под ред. В. П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.

4. Чугаев, Р. Р. Гидротехнические сооружения. Ч. 1. Глухие плотины / Р.

5. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения и водосливные плотины. М.: «Высшая школа», 1978 г..

7. Беляшевский Н.Н. Расчёты нижнего бьефа за водосливными сооружениями на нескальных основаниях. Киев, 1973 г.

8.СНиП 2.06.01.- 86. «Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования».

9. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения. Ч.1. «Высшая школа», 1979 г.

10. СНиП 2.06.04-82 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)»

11. СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные»

12. СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения.

Размещено на Allbest.ru