Чжан Синжунь. Курсовой проект по дисциплине Гидротехнические и природоохранные сооружения. Гидротехническое строительство Тема Сооружения средненапорного речного гидроузла
 Скачать 1.1 Mb.
|
 , (4.10) ,5. СТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ СЕКЦИИ ВОДОСЛИВНОЙ ПЛОТИНЫ Статические расчёты позволяют проверить, обеспечивается ли работоспособность выбранного профиля плотины по двум группам предельных состояний: по потере несущей способности основания и устойчивости сооружения, по недопустимым осадкам и смещениям и др. В курсовом проекте решаются только две задачи: обеспечение устойчивости секции плотины на сдвиг. обеспечение допустимой неравномерности распределения вертикальных напряжения σ под подошвой фундамента (контактные напряжения), а, следовательно, его осадок. При этом допускается производить расчёт только для одного расчётного случая основного сочетания нагрузок эксплуатационного периода – при максимальном статическом напоре на сооружении. При этом уровень верхнего бьефе соответствует НПУ, а нижнего – УНБ при минимальном расходе. Расчёты проводятся для одной секции плотины c максимальным количеством пролётов. 5.1. Определение нагрузок на сооружение и основание При определении нагрузок в курсовом проекте надлежит учитывать следующие виды нагрузок (см. рис. 5.1): вес бетона пролётов водосливной плотины и быков; вес воды на водосливе; гидростатическое давление верхнего и нижнего бьефов; взвешивающее и фильтрационное противодавление на подошву плотины. Дополнительно может быть учтено давление ледяного поля [9], а также активное давление грунта с верховой стороны от сооружения. Подсчёт веса сооружения и пригрузки воды ведётся через известные их удельные веса. В соответствии со строительными нормами на предварительных стадиях проектирования плотность бетона принимается 2400  2470 кг/м3 (удельный вес 23,5 24,3 кН/ ). Рисунок 5.1. Схема к определению нагрузок на секцию плотины Для подсчёта веса бетонного сооружения, имеющего сложную форму, можно разбить криволинейный профиль плотины на элементарные фигуры (рис. 5.2) или воспользоваться графическими возможностями редактора Autocad. При определении нагрузок, передаваемых сооружением на основание, необходимо определить: равнодействующие вертикальной N и горизонтальной T нагрузок на подошву плотины, также суммарный изгибающий момент M. Момент M подсчитывается относительно оси z, проходящей через центр тяжести подошвы плотины (точка О) (рис. 5.1). Обычно принимаются следующие правила знаков: 1) для горизонтальных сил: “+” - из верхнего бьефа в нижний, 2) для вертикальных сил: “+” - сверху вниз, 3) для момента: “+” - из верхнего бьефа в нижний. Расчёт представлен в виде таблицы 5.1. Таблица 5.1 Расчет нагрузок на секцию плотины.
5.2. Расчёт контактных напряжений В соответствии со строительными нормами [7, 8] для определения нормальных контактных напряжений плотин на нескальном основании допускается пользоваться методом сопротивления материалов. По нему напряжения (МПа) в угловых точках фундаментной плиты (рис.5.4) рассчитываются по формуле:  (5.3)где N – равнодействующая сил, нормальная к подошве секции плотины (с учётом противодавления), Н; A – площадь подошвы секции плотины, м2; Mx, My – моменты относительно осей инерции подошвы плотины,  ;  ,  – моменты сопротивления подошвы плотины для i-той угловой точки относительно осей инерции, ,  . (5.4) .𝜎𝑚𝑖𝑛=  −/ / = 0,693 кН (5.3)𝜎𝑚𝑎𝑥= +/ / = 0,757 кН (5.3)В курсовом проекте допускается не учитывать составляющую напряжений от момента My относительно оси y, перпендикулярной створу гидроузла; Для равномерной осадки сооружения необходимо соблюдение условия  (5.5)где  – коэффициент неравномерности распределения контактных напряжений;  (5.6) – допустимое значение коэффициента kн. Допустимое значение коэффициента неравномерности рекомендуется принимать равным 1,3 для глинистых грунтов,  для песков в зависимости от крупности. При невыполнении условия (5.2) необходимо увеличить ширину подошвы плотины Bф и/или изменить положение точки 0. Наиболее рационально расширять подошву плотины в сторону нижнего бьефа. (5.5)Условие удовлетворено. 5.3. Расчёт устойчивости на плоский сдвиг Расчёт устойчивости по схеме плоского сдвига обязателен для всех гравитационных сооружений на нескальном основании. Условие устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига имеет вид [8]  (5.7)рис. 5.3. Схема к подсчёту контактных напряжений здесь F, R – расчётные значения соответственно обобщённых сдвигающих сил и сил предельного сопротивления сдвигу;  – коэффициент сочетания нагрузок (для основного сочетания нагрузок  );  – коэффициент условий работы, принимаемый при расчёте бетонных сооружений на нескальном основании равным 1,0 [8]; В курсовом проекте устойчивость сооружения проверяется по горизонтальной поверхности подошвы сооружения. В отдельных случаях может потребоваться проверка устойчивости по другим плоскостям скольжения (по кровле водоупора, по наклонной поверхности и др.). Для горизонтальной поверхности скольжения величины в условии (5.3)  и  определяются по формулам [8]:  , (5.8) (5.8)Расчётное значение сдвигающей силы:  (5.9)Здесь  – расчётное значение предельного сопротивления при сдвиге по горизонтальной плоскости; N – сумма вертикальных составляющих расчётных нагрузок (включая противодавление);  , с – соответственно коэффициент сдвига и удельное сцепление грунта по расчётной поверхности сдвига;  – коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости (в соответствии с СП равен 0,7); | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||