Гидротехнические и природоохранные сооружения вариант 24

Согласно схеме имеем длину горизонтальной проекции условно непроницаемой части подземного контура на участке до дренажа под подошвой плотины l0 = 36,9 м, длину вертикальной проекции S0 = 20 м. При l0/S0 = 36,9/20 = 1.71 имеем расчетную глубину залегания водоупора (активная глубине фильтрации):Рисунок 10 –Расчетная схемаСопротивления на каждом участке:Сумма всех сопротивлений:Потери напора на каждом участке: Сумма всех потерь:Строим эпюру противодавления. Эпюра фильтрационного противодавления строится путем уменьшения напора в конце каждого из участков на величину его потерь.4. Определение фильтрационного расходаФильтрационный расход определяем по формуле:,гдеН – полный напор;kф – коэффициент фильтрации данного грунта, kф = 6.1∙10-3м/с; ∑ζ – сумма потерь.4. Статические расчеты секции водосливной плотины4.1 Сбор действующих нагрузокСтатический расчет производим для секции водосливной плотины. Расчет ведем при наихудшем сочетании действующих нагрузок: в верхнем бьефе уровень воды находится на отметке НПУ, а в нижнем бьефе на минимальном уровне.Рисунок 11 – Схема для статического расчетаПроверка точности вычисления площадей с помощью программы autocad на примере заштрихованного участка быка. Аналитически вычисляем площадь этого участка: S=(2,07+9,65)*0,5*4,78=28,0108. Площадь вычисленная программой S=28.0217. Погрешность меньше 0.05%.Таблица 6 – Сбор нагрузокСбор нагрузокОбознач.ПлощадьtСила тыс. кНПлечоМомент( тыс кНм)УдельныйГор.(T)Верт.(N)(м)+-вес(кН/м³)Tвб13921662,7214,57913,830410Tвб2131,75981621,081572,7157,1310510Gб1121,994107,7112,09225,11607424Gв/сл488,8116187,7031,65309,71001624Gнб21,91163,505614,4350,5858110Gвб157,791625,246414,67370,36468810Wф35,2320-7,04615,73110,833610Wвзв270,8120-54,1620,210,832410Tнб138,0616-6,08963,0818,75596810Патерна161,7620-77,64484,19325,3317241457,713934,779146Сумма77,71197185,3133522,934.2 Определение контактных напряженийДля определения нормальных контактных напряжений плотин на нескальном основании используем метод сопротивления материалов. По нему напряжения () в угловых точках фундаментной плиты рассчитываются по формуле:где - нормальная к подошве сила (с учетом противодавления);- площадь подошвы секции плотины;- изгибающий момент относительно оси инерции плотины;- момент сопротивления подошвы плотины.Рисунок 12 – Эпюра напряженийДля равномерной осадки сооружения необходимо соблюдение условия:где - коэффициент неравномерности распределения контактных напряжений; - предельное значение коэффициента (для песка принимаем значение 3).- условие выполняется.4.3 Расчет устойчивости плотины на плоский сдвигПроверку производим по условию:где nc – коэффициент сочетания нагрузок, nc=1 при основном сочетании,m – коэффициент условий работы, m=1 на нескальном основании,kн – коэффициент надежности, зависит от класса капитальности,kн=1,25 для I класса капитальности,N – Расчетная сдвигающая нагрузкаR – Удерживающая сила (расчетная сила сопротивления).Коэффициент запаса на сдвиг можно оценить по формуле:где ,здесь N – сумма вертикальных нагрузокN=185 310 кН,tg - тангенс угла внутреннего трения грунта (в данном случае – супесь), =22,F – площадь под одной секцией плотины, ,С – удельное сцепление,С=0кПа, ,F– сумма горизонтальных, т.е. сдвигающих нагрузок,F= 77 712кН;> 1,25.Коэффициент запаса увеличивать не следует. Плотина устойчива с нормативным запасом. 5. Гидравлический расчет пропуска строительных расходов5.1 Выбор схемы пропуска строительных расходовВ данном курсовом проекте используется пойменная компоновка сооружений гидроузла. При данной компоновке сначала (еще до перекрытия реки) производятся отрывка котлована и закладка фундамента. В этот период плотина возводится под защитой естественной перемычки. Затем, после перекрытия русла, вода проходит через недостроенную плотину. Ее строительство в этот период проводим по методу «гребенки». По этому методу поочередно через часть пролетов плотины пропускается вода, а другие пролеты в это время строятся под защитой строительных затворов. Для подвода воды к водосливной плотине и отвода ее сооружаются, соответственно, подходной и отводной каналы. Ширину подходного канала назначаем равной ширине водосливной плотины 136м, а отметку дна на уровне дна реки 101м. Расчет глубины в каналах за малостью их длин не проводится и отметка воды в канале принимается равной отметке воды в реке при соответствующем расходе. Целью расчета на пропуск строительных расходов является обеспечение пропуска без угрозы проводимому строительству. 5.2 Гидравлический расчет пропуска расхода перекрытияРасчетный расход воды строительного периода при перекрытии русла перемычками первой очереди -. При данном расходе в реке устанавливается отметка воды на уровне 105,3. Глубина воды в реке составляет -4,3 метра. Площадь сечения воды равна 584,8 м2. По формуле пропускной способности водослива:где Qпер – расход при перекрытии русла, Qпер840 м3/с, n – количество пролетов,n=7,b – ширина пролета, b=6 м, - коэффициент скорости, принимаем =0,97, h=НБ (Qпер) - Дна, h=4,3 м.Из условия перекрытия:Z 1 м, в нашем случае условие выполняется.5.3 Гидравлический расчет пропуска первого строительного паводкаЗадача расчета – определить отметку гребня верховой перемычки и ее высоту. Отметка гребня перемычки должна быть больше, чем уровень воды в ВБ при пропуске максимального расчетного расхода воды строительного периода –.При данном расходе в реке устанавливается отметка воды на уровне114 м. Глубина воды в реке составляет -h=18 мОпределим скорость подхода к водосливу:Определим перепад уровней воды:Отметка поверхности воды равна:Принимаем отметку перемычки с некоторым запасом –. ЗаключениеВ состав данного гидроузла входят: бетонная водосливная плотина, здание ГЭС, земляная плотина, шлюз. В данном курсовом проекте выбрана пойменная компоновка гидроузла. Водосливная плотина и здание ГЭС, расположены на правом берегу. Полная длина всего гидроузла в створе составляет 4124.1 м. Отметка гребня грунтовой плотины составляет 132 (м).Водослив располагается на песчаном основании. Водосливной фронт состоит из 7-ми пролетов по 16 м. Полная ширина водослива с учетом быков составляет 136м. Высота – 19.11. Удельный расход составляет 41м/с2. Напор на гребне водослива равен 8,88. Отметка гребня находится на отметке 120,12. Профиль водослива – практический (конструирование проводилось по методу Офицерова-Кригера). На нем расположено 9 затворов – 7 основных и ремонтных. Расчет маневрирования затворами показал, что во всех случаях удалось затопить гидравлический прыжок. Следовательно, устройство колодца не требуется. Общая длина крепления русла в нижнем бьефе – 130,8 м. В конце крепления русла располагается ковш, необходимый для защиты грунта от размыва. Для защиты плотины от фильтрации в качестве противофильтрационного устройства мы выбрали глинистый понур и двухшпунтовый подземный профиль. Фильтрационный расход составил 5,71 м3/с.Здание ГЭС располагается на левом берегу, его длина составляет 200 м.Для пропуска судов в гидроузле запроектирован шлюз, к которому сделаны подходные каналы. Эти каналы позволяют судам без помех передвигаться во время строительства гидроузла.Список используемой литературыГидротехнические сооружения / Под ред. Л.Н. Рассказова, ч.1 и 2, М.: Стройиздат, 2018.СП 58.13330.2019. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: 2019.СП 40.13330.2012. Плотины бетонные и железобетонные. М.: 2012.СП 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. – М.: 2018.СП 23.13330.2018. Основания гидротехнических сооружений. М.: 2018.Справочник по гидравлическим расчетам /под ред. П.Г. Киселева. –М.: Энергия, 2019.