В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Инженерно-строительный факультет
Кафедра гидротехнических сооружений
Курсовой проект

ВОДОХРАНИЛИЩНЫЙ ГИДРОУЗЕЛ



Выполнил:
Моис&^%ко А. Ю.
гр. 4014/2
Проверила:
Фролова И. Е.


Санкт-Петербург
2003

1. Проектирование бетонной плотины с уширенными швами.

Проектируем бетонную плотину с уширенными швами.
Отметка гребня плотины – 183,651 м.
Ширину гребня плотины принимаем в зависимости от ширины дороги: b = 10 м.
Верховая грань плотины имеет заложение n = 0,15; низовая грань плотины имеет
заложение m = 0,7.
Подпорные уровни имеют отметки:
НПУ = 180 м
ФПУ = 182 м
УМО = 160 м
Отметка дна русла реки ?Д = 98 м.
Глубина залегания коренных пород (граниты) в русле 5 м и их характеристики:
f = 0,74
c = 150 кПа.
Все нагрузки, действующие на плотину определены в п. 1.1 и изображены на рис. 1.2.
На подошве плотины предусмотрен зуб для уменьшения фильтрации, также предусмотрена цементационная завеса, которая имеет:
глубину hц = 44,5 м

толщину tц = 6 м

1.1. Определение основных элементов бетонной плотины.
Определим отметку подошвы плотины:
?П = ?Д – tал – tс
где ?Д – отметка дна русла реки, ?Д = 98 м;
tал – толщина аллювиального слоя, tал = 5 м;
tс – толщина среза, tс = 1,5 м.
?П = ?Д – tал – tс = 98 – 5 – 1,5 = 91,5 м
Определим отметку коренных пород:
?КП = ?Д – tал = 98 – 5 = 93 м
Определим глубину воды в верхнем бьефе:
H1 = ?НПУ - ?КП
где
?НПУ – отметка нормального подпорного уровня, ?НПУ = 180 м;
H1 = 180 – 93 = 87 м
Определим глубину воды в нижнем бьефе:
H2 = ?УНБ - ?КП
где
?УНБ – отметка уровня воды в нижнем бьефе, ?УНБ = 110 м;
H2 = 110 – 93 = 17 м
Определим отметку гребня плотины:
?Гр.Пл. = ?ФПУ + h0 + hв + a
где
?ФПУ – отметка форсированного подпорного уровня, ?ФПУ = 182 м;
hв – высота волны, hв = 0,8 м;
L – длина отгона волны, L = (10 ? 15)*hв = 10 м;
a – определяется в зависимости от класса сооружения, a = 0,6
?Гр.Пл. = 182 + 0,2 + 0,8 + 0,6 = 183,6 м
Принимаем:
- ширину гребня плотины – b = 10 м;
- ширину секции – D = 18 м;
- заложение верховой грани – n = 0,15;
- заложение низовой грани – m = 0,7;
- ширину шва – с = 5 м;
- ширины оголовков – t1 = 11 м; t2 = 8 м.
Плотина в разрезе изображена в приложении №1 (рис. 1.1).
Определим глубину цементации:
Определим толщину цементации:
[ I ]б – допустимый градиент фильтрации для бетона, [ I ]б = 15.
Определим количество цементационных скважин:
Принимаем n = 2.
1.2. Определение нагрузок, действующих на плотину.
Определение нагрузок, действующих на плотину, заключается в нахождении:
- собственного веса плотины (G1, G2, G3);
- гидростатического давления воды (Wгв, Wгн – горизонтальные составляющие гидростатического давления со стороны верхнего и нижнего бьефов; Wвв, Wвн – вертикальные составляющие гидростатического давления со стороны верхнего и нижнего бьефов);
- горизонтальной составляющей гидростатического давления воды для весеннего периода (при H1 = 89 м);
- давления волны (Wвг, Wвв – горизонтальная и вертикальная составляющие);
- давления льда (Pлг, Pлв – горизонтальная и вертикальная составляющие);
- давления наносов (Ег, Ев – горизонтальная и вертикальная составляющие);
- противодавления (Wф1 и Wф2).
Приложение нагрузок показано в приложении №2 (рис.1.2)
Все расчеты приведены в приложении №3. Также в приложении №3 определены моменты от соответствующих нагрузок относительно точки А расчетного сечения.

1.3. Определение характеристик расчетного сечения.
Характеристики расчетного сечения представлены в приложении №4 (рис. 1.3).
1.4. Определение напряжений.
Определяем нормальные напряжения ?z и ?x, а также касательные напряжения ?zx в строительный и эксплуатационный период.
Для определения напряжений приводим момент от действующих сил относительно точки А к моменты относительно центра тяжести.
Мцт = Ма – N*Xа
где
Ха – расстояние от центра тяжести до расчетной точки.

Все расчеты сведены в приложение №5.

Эпюры напряжений показаны в приложении №6 (рис. 1.4).
1.5. Определение устойчивости плотины.
Расчет устойчивости плотины приведен в приложении №7.
Приложение №3
Наименование
величины
Величина силы
Плечо
Момент
Строительный период
Приложение №7
Определение устойчивости плотины.
Сооружение устойчиво, если выполняется неравенство:
где
?е,с – коэффициент сочетания нагрузок, ?е,с = 1;
А – активная сила, ;
?е – коэффициент условий работы, ?е = 0,9;
?н – коэффициент надежности, ?н = 1,2;
R – реактивная сила, ;
; f – коэффициент внутреннего трения грунта основания, f = 0,74;
c – сцепление грунта основания, c = 15 т/м2;
F – площадь расчетного сечения, F = 1018,35 м2.
R = 0,74*117908,9 + 15*1018,4 = 102528,6
Вывод: так как условие устойчивости не выполняется, то сооружение является неустойчивым. Для того, чтобы обеспечить выполнение условия устойчивости, необходимо внести изменения в конструкцию плотины путем увеличения заложения верховой грани, что приведет к увеличению пригрузки и веса плотины.
2. Проектирование грунтовой неоднородной плотины.
Каменно-набросная неоднородная плотина. Для ее изготовления используется
гравийный крупнообломочный грунт. Эта плотина имеет заложение верхового откоса 2,2,
низового – 2,0. Отметка гребня плотины ?Гр.пл. = 185,8 м.
Для исключения местной деформации, для защиты от размыва, разрушения льдом и других различных неблагоприятных факторов устраивают покрытие откосов. В данном проекте крепление откоса будет производиться бетонными плитами толщиной 0,5 м и размерами 20*20 м. Дренаж на низовом откосе не устраивается. В качестве противофильтрационного элемента устраивается ядро, выполненное из искусственного материала – бетона.

2.1. Определение заложения откосов.
Для того чтобы профиль плотины был устойчивым при воздействии нагрузок, надо правильно выбрать заложение откосов. Заложение откоса низовой грани определяем по формуле:

где
? - угол внутреннего трения, ? = 32?;
kн – коэффициент надежности, kн =1,2 (так как II класс сооружения).
Заложение откоса верховой грани определяем по формуле:
m = n*k,
где
k – коэффициент запаса, k =1,1.
m = 2,0*1,1 = 2,2.
2.2. Определение отметки гребня плотины.
Отметка гребня должна быть такая, чтобы выполнялось условие: вода не должна
переливаться через гребень плотины.
?Гр.пл. = ?НПУ + h1% + hнв1% + а
?Гр.пл. = ?ФПУ + h50% +hнв50% +а
где
?ФПУ = 182 м; ?НПУ = 180 м;
hнв1% - величина наката волны с обеспеченностью 1%, hнв1% = 2*hв;
hв - высота волны в водохранилище, hв = 0,8 м;
hнв50% - величина наката волны с обеспеченностью 50%, hнв50% = 1,5*hв;
а – величина запаса (определяется в зависимости от класса сооружения, сооружению
II класса соответствует а = 0,6 м);
h1% ? 0;
h50% ? 0.
hнв1% = 2*0,8 = 1,6 м;
hнв50% = 1,5*0,8 = 1,2 м;
?Гр.пл. = 180 + 0 + 1,6 + 0,6 = 182,2 м
?Гр.пл. = 182 + 0 + 1,2 + 0,6 = 183,8 м
Из двух значений ?Гр.пл. берем наибольшее 183,8 м.
Так как плотина с ядром, то полученная отметка – это отметка верха ядра плотины,
а отметку гребня принимаем на 2 м выше: ?Гр.пл. =185,8 м.
Ширину гребня b принимаем в зависимости от ширины дороги: b = 10 м.
2.3. Определение положения берм.
Бермы необходимы для организации проезда по верховому откосу в период строительства и по низовому откосу в период эксплуатации. Так же бермы необходимы для увеличения устойчивости откоса, для предохранения низового откоса от размыва дождевыми водами. Бермы устраиваются на верховом откосе через 15 - 20 м, на низовом - че рез 7 - 15 м. Ширина бермы минимум 3 м.
Существует две обязательные бермы:
- на верховом откосе ниже УМО на 2*hв = 1,6 м
- на низовом откосе выше максимального УНБ на 1,5 м.
Бермы показаны в приложении № 8 (рис 2.1).
2.4. Противофильтрационный элемент.
В качестве противофильтрационного элемента устраиваем ядро из бетона, необходимое для уменьшения фильтрации через тело плотины и понижения пьезометрического уклона.
Толщину ядра определяем по формуле
tя = H*kн/Jкр,
где
H – напор, H = 72 м;
Jкр –критический пьезометрический уклон, Jкр = 15 (для бетона);
kн – коэффициент надежности, kн = 1,2 (для сооружения II класса)
tя = 72*1,2/15 = 5,76 м
2.5. Покрытие откосов.

Для исключения местной деформации, для защиты от размыва, разрушения льдом и других различных неблагоприятных факторов устраивают покрытие откосов.
В данном проекте крепление откоса будет производиться бетонными плитами толщиной 0,5 м и размерами 20*20 м.
2.6 Сопряжение плотины с основанием.
Так как скальные породы находятся на незначительной глубине схема сопряжения будет такой как представлена в приложении №8 (рис 2.1). Сопряжение с основанием осуществляется с помощью зуба. Устраиваем зуб с потерной и цементационную завесу. Определим глубину цементации:
Определим толщину цементации:
где
[ I ]б – допустимый градиент фильтрации для бетона, [ I ]б = 15.
м Определим количество цементационных скважин:
Принимаем n = 2.
2.6. Расчет обратных фильтров.
Обратный фильтр на контакте аллювий - тело плотины.
Для проверки на суффозионную прочность (то есть для определения необходимо- сти обратного фильтра) определяем межслойный коэффициент
? = D60/d60,
где
D60 = 12 мм – крупный материал (гравий);
d60 = 6 мм - для аллювия;
Так как ? = 12/6 = 2 < 10, то обратный фильтр не требуется.
2.7. Оценка устойчивости откосов неоднородной земляной плотины.
Для оценки устойчивости пользуемся методом Терцаги.
Допущения:

1. Касательные напряжения между столбцами принимаем равными нулю. 2. Сумма моментов от сил взаимодействия между столбцами и сами эти силы принимаем равными нулю.
3. Касательные напряжения по дуге разрушения подчиняются закону Кулона. Оценка устойчивости приведена в приложение № 9.