при i<1 a=0,14i 0.25; (6.15)
Высота волны 1% обеспеченности в глубоководной зоне (hd1%) будет равна:
(6.16)
где K1% находится по формулам (6.13 - 6.16) при i = l, т.е.
(6.17)
В формуле (6.17) Кr и Кp - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, зависящие от типа крепления, могут быть определены по следующим зависимостям:
(6.18)
где r - средний размер шероховатости, м (средняя крупность материала крепления или средний размер бетонных блоков). В формуле (6.18) при значениях r/hd1%0,002 и r/hd1%0,2, соответственно, следует принимать Кr = 1 и Кp = 0,9.
Кp = (0,9 - r/hd1%) Кr (6.19)
в которой при значениях выражения (0,9-r/hd 1%) <0,7 следует принимать (0,9 - r/hd1%) = 0,7; Кr - определяется по (6.18).
Коэффициент Кsp в формуле (3-6), зависящий от расчетной скорости ветра и крутизны верхового откоса, может быть определен по формуле (6.20):
Кsp =0,11 [0,15 - Vw (l+0,4m1) - 0,6m1 + 8,5] =
0,11 [0,15х25 (1+0,4х0,7) - 0,6х0,7+8,5] =1,4
в которую при скорости ветра Vw>20 м/с и Vw<10 м/с следует подставлять, соответственно Vw=20 м/с и Vw =10 м/с, а при заложениях верхового откоса m1>5 величину Кsp=1,6 для значений Vw >20 м/c и Ksp =1,2 для значений Vw <10 м/с. Коэффициент пологости волны Krun в формуле (6.6) зависит от крутизны (заложения m1) верхового откоса и может быть определен при глубине воды перед сооружением H12 hd1% по следующим зависимостям: при m1 1,5
Krun = l,25 + lg (l + 6) = 1,25 + lg (l + 6) =1,7 (6.21)
при m1>1,5
(6.22)
При глубине воды перед сооружением H1<2 hd1% и при значениях m1>l,5 вместо формулы (3-22) действует формула:
(6.23)
Полученные по формулам (6.22) и (6.23) значения Krun следует ограничивать величиной Krun 2,6 - 2,7. Коэффициент Kβ в формуле (3-6), учитывающий угол β подхода фронта волны к плотине (угол β можно принять равным углу αw между продольной осью водохранилища и направлением ветра, β=αw), определяется по зависимости:
= (1+901,82х10-4) - 1=1,6 (6.24)
где β =90 - угол подхода фронта волны, град. Высота наката на откос волн, произвольной обеспеченности i,% по накату определяется по формуле:
(6.25)
где Кнi - коэффициент, учитывающий обеспеченность по накату, значения которого определяют по формуле:
(6.26)
в которой i - заданная обеспеченность по накату,%.
В случае мелководной зоны (H1) для определения высоты наката волны пользуются формулой (6.6), а высоту и длину волны корректируют по зависимостям:
(6.27)
(6.28)
где и - средние значения высоты и длины волны;
и - коэффициенты, определяемые по формулам:
= 1,06 { [2-H1/] H1/] }0,38 (6.29)
= { [2,15 - H1/] H1/}0,42 (6.30)
3.4 Гидравлический расчет водосбросного сооружения
Расчет водосливного фронта плотины и напора на плотине
Дано: Q = , = 100 м
Определение напора на гребне без учета бокового сжатия:
где m = 0,48- коэффициент для регулируемой плотины
Задаем ширину отверстий:
Ширина одного бычка:
Количество отверстий:
Число бычков:
nб=nотв- 1 =5 - 1 =4 бычка
Уточним окончательную ширину фронта:
Форма бычка: ξ=0,95 (ξ - коэффициент бокового сжатия плотины);
Эффективная ширина фронта водослива с учетом бокового сжатия в первом приближении:
принимаем 96 м
Уточняем напор на гребне:
Определение скорости воды на подходе:
где:
Расчетный напор на гребне:
- коэффициент кинетической энергии
Определение удельного расхода
Определим глубину воды в сжатом сечении в первом приближении:
принимаем
Во втором приближении:
В третьем приближении:
Принимаю
Прогноз местных размывов
Основными параметрами, характеризующими местный размыв, являются его глубина и форма, которые зависят от типа сооружения, кинематических характеристик потока в конце крепления, особенностей грунта и соотношения между шириной водосливного фронта и шириной русла.
Задачами прогноза местных размывов являются определение максимальной глубины размыва, ширины, длины и заложения откосов воронки размыва.
Донный режим сопряжения бьефов - основной гидравлический режим сопряжения бьефов, который наблюдается при устойчивом нахождении струи у дна и характеризуется значительными и медленно затухающими по длине донными скоростями (это недостаток режима), а также вращением в вальце гидравлического прыжка плавающих тел. Режим является наиболее распространённым и часто реализуемой схемой гашения энергии. Транзитная струя может быть не затоплена (незатопленный или отогнанный гидравлический прыжок, обычно такой режим не допускается) и затоплена (затопленный прыжок).
Для низко и средненапорных сооружений обычно рекомендуется донный режим с применением гасителей энергии и растекателей потока, которые улучшают режим сопряжения бьефов, увеличивают интенсивность гашения энергии и приводят к перераспределению скоростей потока. Следует отметить, что наибольшая эффективность гашения энергии (до 65÷75%) происходит в затопленном гидравлическом прыжке.
Определение дальность отлета струи
Дальность отлета струи L, отброшенной с трамплина водослива, до встречи со свободной поверхностью нижнего бьефа определяется по формуле:
Здесь - угол наклона струи к горизонту в створе уступа ();
g - ускорение силы тяжести;
,
q - удельный расход на носке трамплина;
- коэффициент скорости, который для водослива с трамплином находится по формуле
- превышение носка над уровнем нижнего бьефа ( = 2,71 м);
Т - превышение уровня верхнего бьефа над уровнем воды нижнего бьефа (Т = 55,4 м);
Н - напор на гребне водослива (Н = 11,7 м).
Принимаем высоту носка (трамплина)
Определяем коэффициент скорости
Далее определяем толщину струи в створе уступа
Следовательно дальность отлета струи будет равна
Для определения наибольшей дальности струи отлета используем формулу
Где ,
Таким образом наибольшая дальность струи отлета равна
Скорость струи на уровне свободной поверхности нижнего бьефа находится без учета изменения ее формы при движении в воздушной среде.
Далее определяем угол встречи струи со свободной поверхностью (угол входа):
,
Струя, войдя под уровень нижнего бьефа, движется по прямой при этом принимается, что ось струи касательная к точке встречи оси струи со свободной поверхность.
Приращение дальности падения струи с учетом движения под уровнем нижнего бьефа по прямой до дна размыва равно
Где hр - глубина в яме размыва.
Общая дальность падения струи на дно ямы размыва составит
Струя в полете насыщается воздухом и разрушается. Разрушение струи тем значительнее, чем больше скорость в струе и чем тоньше струя в начальном сечение.
Аэрация сказывается на ее толщине и дальности отлета. Для учета влияния аэрации и распада струи рекомендуется значение L принимается равной L*k=*= м, где k - поправочный коэффициент, величина которого находится по графику (рис.2б) в зависимости от числа Фруда для сечения уступа.
Яму размыва, образующуюся в месте падения струи, можно определить по эмпирической формуле И.Е. Мирцхулавы
К - коэффициент перехода от средних скоростей к актуальным (К = 1,5-2), W - гидравлическая крупность грунта, определяемая по формуле
м
Где d - расчетный диаметр частиц грунта, отвечающих фракциям, мельче которых в грунте содержится 90% частиц; - удельные веса материала и воды с учетом. Вывод: меньше размыва нет
3.5 Расчеты устойчивости и напряжений в плотине по СНиПу Расчет плотины из укатанного бетона на прочность и устойчивость на сокращенный состав нагрузок (СНиП 2.06.06-85)Длина подошвы плотины:
B=113 м Hпл=73,5 м mt=mu=0,7
Расположение дренажной галереи:
adr=10 м
Сила давления воды с верхнего бьефа (при ФПУ):
Pu=0,5xH1² xγw=0,5x 71,72x1=2570,5 т
Pw=0,5xH1xH2x γw=0,5x71,7x 50.19x1=1799.32т
Сила давления воды с нижнего бьефа:
Pt=0,5xHt2xγw=0,5x102x1=50 т
T=0,5xHtxH3x γw=0,5x10x 7x1=35т
Вес плотины Gпл:
Gпл= γбx (B+b) /2xHпл=2,4x (113+10) /2x73.5=10848.6 т
Взвешивающее давление:
Wвзв=HtxBxγw=10x113x1=1130 т/м
Фильтрационное давление на подошву:
W1= 0,5xγwx ( (H1-Ht) - H4) xadr=0,5x1x ( (71,2-10) - 20) x10 = 206 т/м
W2= γwxH4xadr=1x 20x10 = 200 т/м
W3= 0,5xγwx (B-adr) xH4=0,5x1x (113-10) x 20= 1030 т/м
Сумма вертикальных сил:
N=Gпл+Pw+T-Wвзв-W1-W2-W3 = 10848.6 +1799.32+35-1130-206-200-1030 =10116.6 т
Момент всех сил относительно т.0:
M=Puxh1 - Ptxh3 + Txh4 - Pwxh5 + W1xC2 + W2xC3 + W3xC4=2570,5 х23.3-50х3.33+35х53.42-1799.32х39.72+206х52.41+200х50.75+ 1030х12.97 = 24432.42т/м
σuy= - N/B + 6M/B2 = - 10116.6 /113 + 6x24432.42/ 1132= - 78.04 т/м
σty= - N/B - 6M/B2 = - 10116.6 /113 - 6x24432.42/ 1132= - 101 т/м
R=Nxtgφ + CxB=10116.6x0.7 + 0x113=7081.62 т
F=Pu - Pt=2570,5-50=2520.5т
R/F=2.40>1.25
В особом случае выхода из строя стенки-завесы (при полном противодавлении):
Wпол=3082.45т/м
R= (Gпл + Pw + T -Wвзв -W) xtgφ + CxB= (10848.6+1799.32+35-1130-3082.45) x0,7 + 0x113=5929.4 т
R/F=2.35>1.25
Так как сечение расположено на аллювиальных отложениях, поэтому проверяем условие (4) СНиП 2.02.02-85:
(4) B=113 м; σmax =101 т/м; γ1 = γвзв = 1.004 т/м³
Вывод: схема плоского сдвига выполняется.
Расчет водосливной плотины из укатанного бетона на прочность и устойчивость
на сокращенный состав нагрузок (СНиП 2.06.06-85)
Длина подошвы плотины:
B=94 м Hпл=60 м mt=mu=0,7
Расположение дренажной галереи:
adr=10 м
Сила давления воды с верхнего бьефа (при НПУ):
Pu=0,5xH1² xγw=0,5x 602x1=1800 т
Pw=0,5xH1xH2x γw=0,5x60x 42x1=1260 т
Pа= H2х H3 x γw =42х11.7х1=491 т
Сила давления воды с нижнего бьефа:
Pt=0,5xHt2xγw=0,5x102x1=50 т
T=0,5xHtxH3x γw=0,5x10x 7x1=35т
Вес плотины Gпл:
Gпл= γбx (B+b) /2xHпл=2,4x (94+10) /2x60=7488 т
Взвешивающее давление:
Wвзв=HtxBxγw=10x94x1=940 т/м
Фильтрационное давление на подошву:
W1= 0,5xγwx ( (H1-Ht) - H5) xadr=0,5x1x ( (60-10) - 17.48) x10 = 162.6 т/м
W2= γwxH5xadr=1x 17.48x10 = 174.8 т/м
W3= 0,5xγwx (B-adr) xH5=0,5x1x (94-10) x 17.48= 700 т/м
Сумма вертикальных сил:
N=Gпл+Pw+ Pа - T-Wвзв-W1-W2-W3 = 7488 +1260+491-35-940-162.6-174.8-700 =7226.6 т
Момент всех сил относительно т.0:
M=Puxh1 - Ptxh3 + Txh4 - Pwxh5- Pахh + W1xC2 + W2xC3 + W3xC4=1800 х23.81-50 х3.33+35х44.67-1260х32.89-491х26+162.6х43.67+ 174.8х42+700х9 = 10790т/м
σuy= - N/B + 6M/B2 = - 6575.6 /94 + 6x12689.2/ 942= - 69.55 т/м
σty= - N/B - 6M/B2 = - 6575.6 /94 - 6x12689.2/ 942= - 84.2 т/м
R=Nxtgφ + CxB=7226.6x0.7 + 0x94=5058.62 т
F=Pu - Pt=1800-50=1750 т
R/F=2.89>1.08
В особом случае выхода из строя стенки-завесы (при полном противодавлении):
Wпол=2241.17т/м
R= (Gпл + Pw + Pa + T -Wвзв -W) xtgφ + CxB= (7488+1260+491+93-940-2241.17) x0,7 + 0x94=4305.6 т
R/F=2.74>1.08
Так как сечение 1-1 расположено на аллювиальных отложениях, поэтому проверяем условие (4) СНиП 2.02.02-85:
(4) B=94 м; σmax =84.2 т/м; γ1 = γвзв = 1.004 т/м³
Вывод: условие плоского сдвига выполняется.
при ФПУ Расчет водосливной плотины из укатанного бетона на прочность и устойчивость
на сокращенный состав нагрузок (СНиП 2.06.06-85)
Длина подошвы плотины:
B=94 м Hпл=60 м mt=mu=0,7
Расположение дренажной галереи: adr=10 м
Сила давления воды с верхнего бьефа (при ФПУ):
Pu=0,5xH1² xγw=0,5x 71.72x1=2570 т
Pw=0,5xH1xH2x γw=0,5x71.7x 42x1=1505.7 т
Pа= H2х H3 x γw =42х11.7х1=491 т
Сила давления воды с нижнего бьефа:
Pt=0,5xHt2xγw=0,5x16.32x1=132.85 т
T=0,5xHtxH4x γw=0,5x16.3x 11.41x1=93 т
Вес плотины Gпл:
Gпл= γбx (B+b) /2xHпл=2,4x (94+10) /2x60=7488 т
Взвешивающее давление:
Wвзв=HtxBxγw=16.3x94x1=1532 т/м
Фильтрационное давление на подошву:
W1= 0,5xγwx ( (H1-Ht) - H5) xadr=0,5x1x ( (60-10) - 17.48) x10 = 162.6 т/м
W2= γwxH5xadr=1x 17.48x10 = 174.8 т/м
W3= 0,5xγwx (B-adr) xH5=0,5x1x (94-10) x 17.48= 700 т/м
Сумма вертикальных сил:
N=Gпл+Pw+ Pа - T-Wвзв-W1-W2-W3 = 7488 +1505.7+491-93-1532-162.6-174.8-700 =6822.3 т
Момент всех сил относительно т.0:
M=Puxh1 - Ptxh3 + Txh4 - Pwxh5- Pахh + W1xC2 + W2xC3 + W3xC4=2570 х23.81-132.85 х5.43+93х43.2-1260х32.89-491х26+162.6х43.67+ 174.8х42+700х9 = 31022.86 т/м
σuy= - N/B + 6M/B2 = - 6575.6 /94 + 6x31022.86/942= - 48.88 т/м
σty= - N/B - 6M/B2 = - 6575.6 /94 - 6x31022.86/942= - 91 т/м
R=Nxtgφ + CxB=6822.3 x0.7 + 0x94=4775.61 т
F=Pu - Pt=2570-132.85=2437.15 т
R/F=1.96>1.08
В особом случае выхода из строя стенки-завесы (при полном противодавлении): Wпол=2241.17т/м, R= (Gпл + Pw + Pa + T -Wвзв -W) xtgφ + CxB= (7488+1507.7+491+93-1532-2241.17) x0,7 + 0x94=4064.57 т. R/F=1.66>1.08
Так как сечение 1-1 расположено на аллювиальных отложениях, поэтому проверяем условие (4) СНиП 2.02.02-85:
(4) B=94 м; σmax =91 т/м; γ1 = γвзв = 1.004 т/м³
Вывод: условие плоского сдвига выполняется.
Обязательная (нормативная):
1. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. - М.: Госстрой РФ, 2004.
2. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. - М.: Госстрой СССР, 1989.
3. СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные. - М.: Госстрой СССР, 1986.
4. СНиП 2.06.05-84*. Плотины из грунтовых материалов. - М.: Госстрой СССР, 1998.
5. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. - М.: Госстрой СССР, 1988.
6. СП 33-101. Расчетные гидрологические характеристики. - М.: Госстрой РФ, 2001.
Обязательная (учебная):
7. Рассказов Л.Н. и др. Гидротехнические сооружения. (Учебник, части 1 и 2). - М., Энергоиздат. 1996. - 780 с
8. Каганов Г.М., Румянцев И.С. Гидротехнические сооружения. (Учебное пособие, книги 1,2). - М., Энергоиздат. 1994.
9. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. (Учебное пособие, части 1 и 2). - М., Энергоиздат. 1985. - 620 с
10. Ляпичев Ю.П. Расчеты консолидации грунтовых плотин и оснований. (Учебное пособие) - М.: Изд. УДН, 1989. -120 с.
11. Ляпичев Ю.П. Проектирование и строительство современных высоких плотин. (Уч. пособие). - М.: УДН, 1986. - 275 с.
12. Розанова Н.Н. Бетонные плотины на нескальном основании. (Учебное пособие). - М., изд. РУДН. 1995. - 80 с.
13. Гарбовский Э.А. Фильтрационные расчеты грунтовых плотин. (Учебное пособие). - М.: Изд. УДН, 1993. - 82 с.
14. Гарбовский Э.А., Пономарев Н.К. Расчеты бетонных плотин. (Учебное пособие). - М.: Изд. УДН, 1999. - 404 с.
Дополнительная:
15. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика (под ред. Недриги В. П). - М., Стройиздат. 1983.
16. Ляпичев Ю.П., Васильев В.Н. Пропуск расходов рек при строительстве гидроузлов. (Уч. пособие). -М., Изд. РУДН. 1979.
17. Гидравлические расчеты водосбросных гидросооружений: Справочной пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 624 с.
18. Киселев П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам. - М.: Стройиздат, 1974. - 450 с.
... , чрезвычайные ситуации на которых могут привести к большим человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. 2. Для расчета последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС, проведена оценка состояния сооружений и рассмотрено местоположение данного объекта. Показано, что некоторые сооружения Павловского гидроузла находятся в изношенном состоянии, ...
... гидротехнических сооружений: - обеспечение безопасного забора воды из источника водоснабжения, наблюдение и уход за гидротехническими сооружениями и обеспечение их сохранности (от воздействий льда, воды, деформаций грунта и пр.); - Ремонт, восстановление, реконструкция гидротехнических сооружений; - борьба с потерями воды в прудах и каналах; - разработка и осуществление мероприятий по пропуску
... ; Защита личного состава формирований Ее организуют, чтобы не допустить поражения (травмирования) людей при ликвидации последствий затопления после прорыва плотины водохранилища и обеспечить выполнение поставленных задач. В основном задача решается путем соблюдения мер безопасности в ходе спасательных, восстановительных и других неотложных работ. Основными из них являются: разведка, инженерное ...
0 комментариев