Характеристика района строительства водосливной плотины, сущность ее гидравлических расчетов. Выбор удельного расхода на рисберме и определение сопряжения бьефов при маневрировании затворами. Фильтрационные расчеты и конструирование подземного контура.
Для проектирования комплексного гидроузла получены исходные данные: план в створе плотины, геологический разрез по створу плотины, характеристики грунта основания и берегов, кривая расхода, расчетные расходы воды, отметки НПУ и УМО, характеристики ГЭС и шлюза. Расчетный максимальный расход воды через гидроузел задан с учетом расчетной ежегодной вероятности превышения максимальных расходов воды в соответствии со СНИП 2.06.01-86. Для обеспечения движения судов в гидроузел включен шлюз с параметрами: 290?30?5.5 м.Выбор удельного расхода через водосбросные и водопропускные сооружения выполняется путем технико-экономического сравнения вариантов с учетом геологического строения основания, скоростей течения, допускаемой глубины размыва, условия гашения энергии и растекания потока в нижнем бьефе. Задаемся допустимой средней скоростью на рисберме в зависимости от вида грунта, на котором располагается рисберма: - для песчаных грунтов: 2.5 ? 3.0 м/с; Принимаем отметку поверхности воды на рисберме, равной отметке поверхности воды в реке в естественных условиях. И по кривой Q = f(h) находим отметку уровня воды в нижнем бьефе при расчетном расходе. Зная отметку дна реки Nдна = 113.7 м, находим глубину потока в нижнем бьефе .Водосливная грань состоит из быков и пролетов, через которые производится пропуск воды. Расход, который должен быть пропущен через водослив, будет равен расчетному расходу минус расход, который пропускает здание ГЭС. Удельный расход на водосливе: , где qp - удельный расход на рисберме; d/b - отношение ширины быка к ширине пролета, принимаем d/b=0.2. Принимаем 10 пролетов по 14 м и ширину быка равной 4.0 м.,где e - коэффициент бокового сжатия, снижающий пропускную способность за счет неравномерного подхода струи; sn - коэффициент подтопления со стороны нижнего бьефа, учитывающий пропускную способность водослива (если NУНБ выше отметки гребня, то sn <1.0 и пропускная способность снижается); Ho - напор на водосливе, складывающийся из статического напора H и скоростного напора , где 50 - скорость подхода воды к плотине в верхнем бьефе. Для ее вычисления определяем площадь живого сечения реки: , тогда скорость подхода воды равна: . 0.12 м/с <0.5 м/с, влияние скорости подхода воды к плотине в верхнем бьефе на статический напор можно не учитывать.Отметка NФ.П.У. достигается при пропуске катастрофического расхода Qповер.. Расход на водосливе при пропуске катастрофического расхода: , гдеОтметку воды в нижнем бьефе NH.Б. определяем по графику зависимости Q = f(h) при Q = QГЭС, NH.Б. Глубина в сжатом сечении: Первое приближение, hсж = 0.5 м: Второе приближение, hсж = 0.4 м: Принимаем hсж = 0.4 м. Число Фруда в сжатом сечении: Определяем взаимно сопряженную глубину: Так как идет растекание потока, определяем : , где Отметку воды в нижнем бьефе NH.Б. определяем по графику зависимости Q = f(h) при , NH.Б. Число Фруда в сжатом сечении: Определяем взаимно сопряженную глубину: <, следовательно прыжок затоплен.Водобойную плиту выполняют в виде массивной армированной бетонной плиты. Плита водобоя под действующими на нее силами может всплыть, опрокинуться в сторону нижнего бьефа или сдвинуться. Примем длину водобойной плиты 52 м. Толщину водобойной плиты можно определить по формуле В.Д.Рисберма - это участок крепления русла расположенный за водобоем. На рисберме происходит уменьшение осредненных скоростей и пульсации скоростей. Рисберму выполняют в виде крепления, постепенно облегчающегося по течению.При проектировании подземного контура плотины надо решить задачи по удовлетворению нормативных требований по прочности и устойчивости основания, а также учесть условия и способ возведения. В основании проектируемой плотины залегает нескальное основание (песок), следовательно, плотины будет иметь развитый в вертикальном направлении подземный контур.Построение эпюры противофильтрационного давления производим методом коэффициентов сопротивления. Согласно этому методу принятый подземный контур разбивается на вертикальные и горизонтальные элементы.Удельный фильтрационный расход может быть определен по формуле:
где Кф=4,1?10-6 м/с, - коэффициент фильтрации.
Qф=Врисб·q=176·33,4·10-6=58,87·10-4 м3/сПроизводим проверку общей фильтрационной прочности грунта основания. Для этого находим осредненное значение градиента напора в основании сооружения и сравниваем его с критическим значением требуемого по СНИП 2.02.02-85.Расчет ведем при наихудшем сочетании действующих нагрузок: в верхнем бьефе уровень воды находится на отметке НПУ, а в нижнем бьефе на минимальном уровне.Сбор нагрузок производится по расчетной схеме (М 1:500). Обозна-ние Площадь фигуры Толщина d Сила, КН плечо, м моменты, КН•м. гор вер - Вес воды на водосливе Гидростатическое давление с Нб и гидростатическое давление с ВбНапряжения на подошве с верховой и низовой стороны равны ?P - сумма вертикальных нагрузок;коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый: для основного сочетания нагрузок - 1.0; коэффициент надежности по степени ответственности сооружений, п
План
Содержание
Глава 1. Описание района строительства 3
Глава 2. Гидравлические расчеты водосливной плотины 4
2.1 Выбор удельного расхода на рисберме 4
2.2 Определение ширины водосливного фронта 6
2.3 Определение отметки гребня водослива 8
2.4 Определение форсированного подпорного уровня 13
2.5 Расчет сопряжения бьефов при маневрировании затворами 14
2.6 Конструирование водобойной плиты 26
2.7 Конструирование рисбермы и ковша 27
Глава 3. Фильтрационные расчеты и конструирование подземного контура 29
Глава 4. Статический расчет водосливной плотины 33
4.1 Сбор действующих нагрузок 33
4.2 Расчет контактных напряжений 35
4.3 Расчет устойчивости на плоский сдвиг 36
Глава 5. Гидравлические расчеты пропуска строительных расходов 38
5.1 Схема пропуска строительных расходов 38
5.2 Расчет пропуска расхода перекрытия 38
5.3 Гидравлический расчет пропуска первого строительного паводка 39
Заключение 40
Список используемой литературы 41
Глава 1. Описание района строительства водосливная плотина строительство гидравлический
Вывод
По выданному заданию был запроектирован комплексный гидроузел.
Водосливной фронт состоит из 10 пролетов по 14 метров каждый. Удельный расход на водосливе равен 35,43 м3/(с·пог.м). Удельный расход на рисберме равен 28,18 м3/(с·пог.м). Напор на гребне водослива равен 7,02 м. При этом водослив не подтоплен. Гребень водослива находится на отметке 132,98 м. Расчет маневрирования затворами показал, что затопление гидравлического прыжка происходит во всех случаях. Устройство водобойного колодца не требуется.
Спроектированная водосливная плотина имеет развитый вертикальный профиль, что положительно сказалось на фильтрационной прочности грунта основания и фильтрационном расходе. Полный фильтрационный расход под всем водосливом составил м3/с.
Для экономии бетона и соответственно удешевления конструкции в бетонной водосливной плотине устроена большая полость. Водосливная плотина удовлетворяет требованиям СНИПОВ на устойчивость по схеме плоского сдвига.
Для пропуска судов в гидроузле запроектирован шлюз, к которому сделаны подходные каналы. Эти каналы позволяют судам без помех передвигаться во время строительства гидроузла.
Список литературы
1. Методические указания к выполнению проекта водосбросной бетонной плотины в составе гидроузла на нескальном основании.
2. Методические указания к оформлению курсовых и дипломных проектов
3. Гидротехнические сооружения / Под ред. Л.Н. Рассказова. ч.1 и 2, М.: Стройиздат. 1996
4. СНИП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: 1989.
