Чжан Синжунь. Курсовой проект по дисциплине Гидротехнические и природоохранные сооружения. Гидротехническое строительство Тема Сооружения средненапорного речного гидроузла
 Скачать 1.1 Mb.
|
 Отметку верха быков со стороны нижнего бьефа необходимо выполнить выше минимального УНБ для того, чтобы иметь возможность отгородить пролёты от НБ для ремонта. В случае, если глубина воды – небольшая, можно выполнить быки выше максимального УНБ. Превышение верха быка над УНБ принимается не менее 0,5 м. Ширину быков на гребне выбирают таким образом, чтобы разместить балки для путей козлового крана и мост. 3.1.5 Конструирование верхнего строения В случае, если через гидроузел проходят транспортные коммуникации (автоили железная дорога), необходимо на быках создать место для пролётного строения их мостов. Отметка дорожного полотна должна быть согласована по высоте с расположением дороги на ГЭС и шлюзе. Ширина проезжей части автомобильной 49 дороги принимается не менее 4,5 м, а для дорог II-IV категории от 6 до 7,5 м (СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*). С обеих сторон от проезжей части, как правило, устраивается тротуар шириной не менее 1 м (СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы.). По отношению к затворам мост может быть расположен как со стороны верхнего бьефа, так и со стороны нижнего. Для уменьшения объёма бетона быка опоры моста могут быть вынесены на консоль. При расположении дороги с низовой стороны опоры моста могут быть расположены на рамных опорах. Высота пролётного строения составляет примерно 1/12 от её пролёта. Необходимо, чтобы при любом возможном уровне воды пролётное строение было выше него. Для расположения дренажной системы, возможности осмотра в теле водосливной плотины (средненапорного гидроузла) должна быть устроена потерна. Её габариты принимаются не менее 33,5 м. 3.2 Конструирование крепления русла в нижнем бьефе 3.2.1 Конструирование водобойной плиты Водобойная плита обычно выполняется неразрезной вдоль потока. Водобойная плита за водосливом разрезается швом вдоль потока. Шов проходит за быком и часто является продолжением шва в быке. Форма гасителей может быть принята в виде усечённой пирамиды или трапециевидной призмы. Обычно гасители располагают в 2 ряда. По ширине пролёта гасители должны быть распределены равномерно, так чтобы второй ряд ненамного перекрывал первый. Нельзя располагать гасители на шве. 3.2.2 Конструирование рисбермы При проектировании бетонной рисбермы в курсовом проекте конструктивно принимают, что каждая её плита по всем своим размерам (длина, ширина и толщина) составляет 2/3 от размеров предыдущей плиты. Размеры первой плиты рисбермы назначаются по размерам водобойной плиты. В направлении вдоль потока размеры плит рисбермы постоянно уменьшают до тех пор, пока их длина не составит 3 м. Под водобойной плитой и рисбермой укладывается обратный фильтр для предотвращения вымывания грунта при нарушении швов. Количество слоёв обратного фильтра зависит от качества защищаемого грунта (для мелких песков обычно 3). 3.2.3 Конструирование концевого крепления (ковша) Выбор типа концевого крепления производится исходя из глубины ожидаемой ямы размыва. Глубина ковша выбирается по глубине прогнозируемой ямы размыва. По сравнению с ней она может быть уменьшена за счёт увеличения ширины дна ковша и отсыпки крупного камня. Однако следует иметь ввиду, что возможно образование более глубокой, чем ковш, ямы размыва, поэтому конструкция ковша должна обеспечить защиту рисбермы от подмыва даже в этом случае. Для этого объём и расположение каменной наброски необходимо выбирать так, чтобы при образовании глубокой ямы размыва камень мог покрыть её откос и дно и тем самым предотвратить её дальнейший рост (углубление и уширение). Можно принять, что длина ковша по дну равна длине откоса возможной ямы размыва. Верховой откос ковша выполняется с уклоном 1:41:6. Его покрывают железобетонными плитами. Это крепление входит в общую длину крепления Lкр и является наклонным участком рисбермы. Уклон низового откоса ковша выбирают из условия его устойчивости в строительный период в зависимости от типа грунта, слагающего откос. При песчаном грунте заложение откоса принимается равным 2,53, при глинистом – 1,52,5. 4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДЗЕМН在ОГО КОНТУРА И ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ Подземный контур проектируется в целях: 1. Уменьшения фильтрационного противодавления на плотину; 2. Уменьшения фильтрационных потерь из водохранилища; 3. Обеспечения фильтрационной прочности грунтов основания. Фильтрационные расчёты выполняются с целью обосновать надёжность принятых конструктивных решений подземного контура водосливной плотины. Расчёты фильтрации производят при максимальном фильтрационном напоре на сооружение (основного расчётного случая):  4.1 Конструирование подземного контура В состав подземного контура могут включаться горизонтальные противофильтрационные элементы (понур), вертикальные противофильтрационные преграды (шпунты, зубья, "стены в грунте"), дренаж (горизонтальный и вертикальный). В него также входит подошва (флютбет) бетонной плиты. 4.1.1 Выбор схемы подземного контура Выбор схемы подземного контура определяется типом грунтов, залегающих в основании плотины. При этом можно воспользоваться следующими рекомендациями: 1.При любых грунтах основания устраивают понур (гибкий, жёсткий или смешанный); 2.При песчаных грунтах без крупных включений применяют шпунтовые завесы; 3.Дренаж под плотиной чаще всего выполняется, но может не выполняться, если есть опасность его быстрой кольматации грунтом основания.  Рисунок 4.1. Фундаментная плита с дренажем и понуром. 4.1.2 Конструирование понура При песчаном основании как правило применяют глинистые понуры, но могут применяться и другие типы понуров (гибкие, жёсткие, анкерные). Длину понура можно принимать по двум формулам:   H – статический напор Принимаем длину понура  4.1.3 Конструирование шпунтовой завесы При размещении шпунта в подземном контуре используют следующие рекомендации: 1. Чаще всего применяют одношпунтовый подземный контур. При этом шпунт располагают в начале фундаментной плиты (где шпонка) – королёвый шпунт; 2. Если на песчаном основании устраивается анкерный понур, то в его начале целесообразно расположить шпунт. Для предотвращения развития фильтрационных деформаций в случае нарушения контакта понура и плотины, дополнительно может устраиваться и королёвый шпунт (примерно на ту же глубину); 3. Расстояние между двумя смежными рядами шпунтов следует принимать не менее сумм глубин их погружений [5]; Выбор глубины забивки шпунта можно вести на основе следующих рекомендаций: 1.При залегании водоупора на глубине менее 20 м можно забить шпунт до водоупора (в водоупор шпунт должен быть забит не менее чем 1 м); 2. В песчаных грунтах шпунт забивают на глубину (0,51,5) H, но не более 25 м; Мы решили конструировать шпунт длиной  4.1.4 Конструирование дренажных устройств Дренаж является наиболее действенной мерой по уменьшению фильтрационного противодавления на сооружение. Обычно устраивают только горизонтальный дренаж – под подошвой плотины и водобойной плитой. В случае применения анкерного понура эффективным решением является устройство дренажа под анкерным понуром, т.к. это позволяет повысить его несущую способность. Однако такое решение является рискованным. В состав дренажной системы с горизонтальным дренажём входят: дренажное слой, обратный фильтр и система сбора воды (самотёчная или принудительная). Применение принудительной системы забора воды требует устройства в плотине потерны для размещения насосного оборудования размерами не менее 33,5 м. Вертикальный дренаж устраивается, когда в основании под маловодопроницаемыми грунтами залегают сильноводопроницаемые слои. 4.2. Проверка фильтрационной прочности грунтов основания После конструирования подземного контура его необходимо проверить на возможность нарушения фильтрационной прочности грунта основания. Для обеспечения местной фильтрационной прочности на выходе фильтрационного потока устраивают обратные фильтры. Нормативный документ [8] также предписывают проверить так называемую общую фильтрационную прочность нескального основания (отсутствие внутренней суффозии), хотя это понятие довольно условно. Критерием обеспечения общей фильтрационной прочности нескального основания является условие:  где  – осредненный элемент подземного контура, – расчетное значение осредненного критического градиента напора, согласно таблице 4.1. где L – длина пути фильтрации вдоль подземного контура;  Условие общей фильтрационной прочности выполняется.
Таблица 4.1. Значения критического градиента напора. 4.3. Составление расчётной схемы 4.3.1. Определение расчётной глубины зоны фильтрации При использовании приближённых методов расчёта фильтрации необходимо знать положение нижней границы расчётной области фильтрации. Если глубина до водоупора не задана, глубину расчётной области принимают равной глубине активной зоны фильтрации. Глубина активной зоны фильтрации  при расчётах противодавления вычисляется зависимости от степени заглубленности подземного контура по таблице 4.3, которая характеризуется отношением  . Здесь  – горизонтальная проекция непроницаемой части подземного контура,  – вертикальная проекция непроницаемой части подземного контура.  По таблице 4.3 определяем глубину активной зоны  Расчетная глубина фильтрации из-за отсутствия водоупора равна активной зоне фильтрации 
Таблица 4.3. Определение глубины активной зоны фильтрации 4.3.2. Выбор метода расчёта Для расчёта фильтрационного противодавления в курсовом проекте рекомендуется применять приближённые гидравлические методы расчёта: методы спрямлённой (удлинённой) контурной линии, виртуальных длин; метод коэффициентов сопротивления (метод Р.Р.Чугаева). В отдельных случаях по указанию преподавателя может быть применен метод ЭГДА. При наличии в подземном контуре глубокого вертикального противофильтрационного элемента, не доходящего до водоупора (“висячий” шпунт), рекомендуется использовать метод коэффициентов сопротивления. В случае, если подземный контур не включает глубоких вертикальных преград (шпунты и т.п.), можно применять как метод коэффициентов сопротивления, так и метод спрямлённой (удлинённой) контурной линии. Если вертикальная преграда устраивается до водоупора, то для расчёта используют метод виртуальных длин. 4.4. Определение фильтрационного противодавления 4.4.1. Расчёт методом спрямлённой (удлинённой) контурной линии и методом виртуальных длин В методе спрямлённой (удлинённой) контурной линии рассматривается фильтрация только вдоль подземного контура. При этом принимается, что она происходит равномерно (с одинаковой скоростью), а потери напора на вход и выход эквиваленты потерям напора на длине 0,44  . Потери напора на i-том участке подземного контура  определяются формулой  (4.7)где  – длина i-того участка, – длина удлинённой линии подземного контура. Расчёты можно произвести графически следующим образом: 1) на горизонтальной прямой откладывают длины участков подземного контура последовательно от верхнего бьефа к нижнему;  Рисунок 4.2. Схема к расчёту подземного контура методом спрямлённой (удлинённой) контурной линии. Схема подземного контура и схема построения эпюры фильтрационного противодавления. 2) справа и слева откладывают отрезки длиной 0,44 и получают виртуальную длину подземного контура (4.8) 3) В точке входа фильтрационного потока (со стороны верхнего бьефа) вертикально откладывают фильтрационный напор и соединяют его с точкой выхода потока (в нижнем бьефе). Таким образом получают эпюру фильтрационного давления. На начальном и конечном участке полученную эпюру подправляют, исключая из рассмотрения участки длиной 0,44 Tр (рис.4.3б); 4) Графически по эпюре определяют напоры фильтрационного потока в любой точке подземного контура. 4.5. Определение фильтрационного расхода При расчётах фильтрационного расхода глубину активной зоны фильтрации принимают равной  . Это следует учитывать при назначении глубины расчётной области фильтрации  . Целью расчёта является определение фильтрационного расхода под подошвой водосливной плотины и оценка допустимости его величины. Величина удельного фильтрационного расхода q может быть определена двумя способами. При распластанной схеме подземного контура фильтрационный расход приближённо можно определить как расход в трубе, ограниченной сверху подземным контуром плотины, а снизу – водоупором:  (4.9) Далее вычисляется полный фильтрационный расход |
