Проектирование гидротехнических сооружений

=- 843,5·13,6 – 1984·7,2 – 754,8·3,8 + 924,9·0,5+1682·2 +1514·11,6 +470,9·2+48,43·12,2-28,59·4,2=

= -9834 (кН·м).

 

 

3.4 Определение веса бычка

 

             Вес  бычка на единицу длины  плотины:

 

                                                  (3.9)

 

где r_Б=2,4·10³ кг/м³ – плотность бетона бычка;

      F_Б – площадь поперечного сечения бычка;

      d – ширина бычка;

      L – длина секции плотины, (п.3.3)

 

             Поперечное сечение бычка разбиваем на три части (приложение1). 

 

          

 

 

 

  Рассчитаем площадь каждой  части бычка.

 

                            

  

            Тогда площадь поперечного сечения  бычка:

 

                            

 

            Вычислим вес бычка по формуле  (3.9):

 

                                          

 

             Рассчитаем вес частей бычка:

 

                     

 

                        

 

                         

 

  Определим плечо веса бычка  относительно середины подошвы:

 

                                                          

 

где SМ_GП - сумма моментов частей бычка относительно середины подошвы плотины, за положительное направление момента принимаем вращение по часовой стрелке, за отрицательное - против:

 

 SМ_GП= G^Б₁·l₁ - G^Б₂· l₂ + G^Б₃·l₃= 1413·2,4-3861·8+8966·0,8= –7145,31 (кН);

                                                  

 

 

3.5 Вес технологического оборудования

 

3.5.1 Определение веса затвора

 

                 В курсовом проекте принимаем плоский скользящий затвор. Вес плоского затвора определяется по формуле Березинского:

 

               Подвижная часть затвора:

 

 

где F – площадь отверстия, перекрываемого затвором:

 

 

h_з=ÑФПУ-ÑГВ+1=79,5-71+1=9,5 (м)

 

 

               Тогда вес подвижной части затвора:

 

 

               Вес неподвижной части затвора:

 

 

              Вес затвора на единицу длины найдем как:

 

 

              Плечо веса затвора определим по чертежу: R_з= 7,4 м (приложение1).

 

 

 

3.5.2 Определение веса подъемного механизма

 

                 Вес подъемного механизма на один погонный метр:

 

                                             

 

   где Т– тяговое усилие подъемного механизма скользящего затвора;

         Р_з – давление воды на затвор;

         К – коэффициент запаса, примем К=1,3;

         υ – скорость подъема, примем υ=1,5 м/мин.

 

Давление воды на затвор:

 

 

Тяговое усилие подъемного механизма скользящего затвора:

 

Т= К(G_з+0,6Р_з) = 1,3·(499+0,6·3543,86)=3412,91 (кН).

 

Тогда вес подъемного механизма на один погонный метр:

 

 

Плечо веса подъемного механизма относительно середины подошвы равно:

R_ПМ= 7,4 м.

 

3.6 Определение гидростатического давления на плотину со стороны верхнего бьефа

 

                   Эпюра гидростатического давления  со стороны ВБ представляет  собой  прямоугольный равнобедренный  треугольник со стороной h=ÑУВБ-Ñпод (приложение1). Сила гидростатического давления равна площади этой эпюры, помноженной на удельный вес воды:

 

 

                    Плечо силы гидростатического  давления относительно середины  подошвы плотины равно 1/3 высоты  треугольника:

 

 

1.  При основном сочетании нагрузок - ÑУВБ=ÑНПУ.

 

 

 

2. При  особом сочетании нагрузок - ÑУВБ=ÑФПУ.

 

 

 

7.  Определение гидростатического давления на плотину со стороны нижнего бьефа

 

                Аналогично ВБ, эпюра гидростатического  давления со стороны НБ представляет  собой  прямоугольный равнобедренный  треугольник со стороной h=ÑУНБ-Ñпод (приложение1). Сила гидростатического давления равна площади этой эпюры, помноженной на удельный вес воды:

 

 

                Плечо силы гидростатического  давления относительно середины  подошвы плотины равно 1/3 высоты  треугольника:

 

 

1) При основном сочетании нагрузок: ÑУВБ=ÑНПУ, ÑУНБ=ÑУНБ_min при расходе в нижнем бьефе Q=3650 м³/с.

 

 

 

2) При Особом сочетании нагрузок: ÑУВБ=ÑФПУ, ÑУНБ=ÑУНБ_max при расходе в нижнем бьефе Q=4700 м³/с.

 

8.  Пригруз воды со стороны верхнего бьефа

 

                  Схема к расчету пригруза воды со стороны ВБ представлена приложении 1. Вес воды, действующий на подошву плотины, со стороны ВБ определяется как:

 

;

 

где - площадь пригруза.

 

                    Плечо пригрузки определяем графически, учитывая положение центра тяжести  трапеции.

 

1. Основное сочетание нагрузок: ÑУВБ=ÑНПУ.

 

                                    

 

                 Плечо силы W_В^ВБ относительно середины подошвы равно R_WВБ= 10,1 м.

 

2. Особое сочетание нагрузок: ÑУВБ=ÑФПУ.

  

                             

 

         Плечо силы  W_В^ВБ относительно середины подошвы равно R_WВБ= 10,1 м.

 

 

9.  Пригруз воды со стороны нижнего бьефа  

 

     Пригруз воды со стороны НБ определим как:

 

                                                           

 

     где S_Н – площадь эпюры пригруза.

 

1. Основное сочетание нагрузок: ÑУВБ=ÑНПУ,ÑУНБ=ÑУНБ_min при расходе в нижнем бьефе Q=3650 м³/с.

 

 

2) Особое сочетание нагрузок: ÑУВБ=ÑФПУ, ÑУНБ=ÑУНБ_max при расходе в нижнем бьефе Q=4700 м³/с.

 

 

     Плечи сил соответственно равны: R^осн = 12,4 м; R^особ = 13 м (приложение1).

 

                     

10. Определение давления наносов

 

                  Эпюра давления наносов представлена треугольником высотой h_H и

      основанием P_H (приложение1):

 

где g _н – удельный вес наносов (супесь):

 

(кН/м³)

 

где = 16,5 кН/м³ - удельный вес сухого песка;

       – удельный вес воды;

      n₀ = 0,4 – пористость супеси;

      h_н – высота слоя наносов, h_н = Ñ_{заиления} - Ñ_ДНО = 58 – 53 = 5 (м);

      j = 35⁰ – угол внутреннего трения для песка.

 

(кН/м).

 

        Сила от давления наносов на один погонный метр определится как  площадь эпюры давления наносов:

(кН).

        Плечо силы  давления наносов равно: 

 

R_WH=Ñдна-Ñпод +1/3 h_н = 53 – 48,01 + 5/3 = 6,65 м.

 

11.  Определение активного давления грунтов

 

               При определении давления грунтов  в качестве рассматриваемого сечения примем сечение 1-1 (приложение1). В этом сечении на плотину воздействует давление грунтов со стороны грунтов слагающих понур (глина).

              

           Так  как понур сверху пригружен  бетонными плитами, а материал  понура – глина – является  связным грунтом, то расчет  активного давления грунта производим по следующей схеме.

Основные параметры гравия (табл.7.1,[4]):

 

                                      

 

           Бетонные  плиты  понура являются распределенной нагрузкой, имеют толщину δ_пр=0,5 м. Для расчета необходимо заменить эту нагрузку слоем грунта. 

           Приведем  δ_пр к высоте грунта:

 

                                                       

 

где – удельный вес бетона плиты, равный 24  кН/м³;

      – удельный вес грунта во взвешенном состоянии (гравий):

 

 (кН/м³)

 

  Тогда приведенная высота  пригрузки:

 

                                                   

 

  Высота грунта равна:

 

                                    h_гр = Ñдна - Ñподошвы - δ_пр = 53 – 48,00 – 0,5 = 4,50 (м).

 

              Построим эпюру активного давления  грунта (приложение1) на плотину с учетом давления наносов (как местная нагрузка).

           

 

 

 

 Верхняя ордината эпюры будет равна:

 

                  

                        (3.9)

 

(кН/м²)

 

 Нижняя ордината эпюры:

 

      

                                (3.10)

 

 (кН/м²) 

 

Определим высоту h₁ действия силы из условия = 0

 

 

 

Тогда h₁ = 3,54 м.

(м)

 

Активное давление грунта со стороны ВБ найдем по формуле:

(кН).

 

Плечо равно: R = 0,95/3 = 0,31 м

 

12.    Определение пассивного давления грунта

 

               Со стороны нижнего бьефа пассивное  давления грунта будем рассматривать  в сечении 2-2 (приложение1). Пассивное давление оказывает гравийно-песчаный грунт, пригруженный плитами водобоя, которые являются распределенной нагрузкой.

 

 

 Параметры грунта основания (песка):

 

                                      

                

  Бетонные плиты водобоя имеют толщину δ_пр = 3,2 м – толщина пригрузки. 

               

                                                       

 

где – удельный вес бетона плит водобоя, равный 24  кН/м³;

      – удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

 

 (кН/м³)

 

 Тогда приведенная высота пригрузки:

 

                                                

 

Высота грунта равна:

 

                                           h_гр = Ñдно - Ñпод – b_в = 53 – 48,01 - 3,2 = 1,79 (м).

 

           Для  построения эпюры пассивного давления грунта (приложение1) на плотину найдем ее ординаты:

 

Верхняя ордината силы давления:

 

,

 

(кН/м).

Нижняя координата эпюры:

 

  ;

 

(кН/м).

 

Пассивное давление грунта со стороны НБ найдем по формуле:

 

(кН).

 

Плечо этой силы относительно середины подошвы плотины: