Построение бетонной плотины

Курсовую работы выполнила Еронько Ирина 3016/I группы

МВ и ССО РФ

Санкт-Петербургский Государственный технический университет

Гидротехнический факультет, кафедра гидравлики

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1996

Cодержание

1. Расчет бетонной плотины

1.1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины

1.2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на бетонное тело плотины

1.3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на грани плотины

1.4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления

1.5 Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора

1.6 Построение поперечного сечения “ тела давления ” для обшивки затвора

1.7 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора

2. Расчет автоматического затвора

2.1 Определение величины силы , действующей на затвор

2.2 Определение положения горизонтальной оси затвора

Примечание: 1. нахождение площади эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующей на затвор плотины (W_эп) _Pz

Литература

1. Расчет бетонной плотины .

1.1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины .

Для построение эпюр избыточного гидростатического давления отложим в точках 0, 1, 2, 3, 4 перпендикулярно граням отрезки , числено равные величинам давления в них . Избыточное гидростатическое давление в каждой точке определяется зависимостью :

p_i = g h_i , (1.1)

где g - удельный вес жидкости , Н/м³; h_i - заглубление i-ой точки под свободной поверхностью воды , м .

Давление в выше указанных точках будет равно :

p₀ = g h₀ = 10⁴ Н/м^3. 3.2 м = 3.2 ^.10⁴ Н/м²;

p₁ = g h₁ =10⁴ Н/м^3. 8 м = 8 ^.10⁴ Н/м²;

p₂ = g h₂ =10⁴ Н/м^3. 10.6 м = 10.6 ^.10⁴ Н/м²;

p₃ = g h₃ =10⁴ Н/м^3. 4.2 м = 4.2 ^.10⁴ Н/м²;

p₄ = g h₄ =10⁴ Н/м^3. 0 м = 0 Н/м² .

 Соединив последовательно концы отложенных отрезков , получим эпюры давления на участки 0 - 1 , 1 - 2 и 3 - 4 плотины . ( рис. 1.1 )

1.2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на бетонное тело плотины .

 Для построения эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления крайние точки 0 и 2 смачиваемой жидкостью поверхности 0 - 1 - 2 и крайние точки 3 и 4 смачиваемой жидкостью поверхности 3 - 4 проектируются на вертикальные линии. Затем для полученных проекций поверхностей 0’ - 2’ и 3’ - 4’ строятся эпюры избыточного гидростатического давления площади которых числено равны величине P_{x( 0 - 1 - 2 )} и P_{x( 3 - 4 )} . Силы P_{x( 0 - 1 - 2 )} и P_{x( 3 - 4 )} проходят через центры тяжести этих эпюр . ( рис 1.2 )

1.3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на грани плотины .

Эпюрами, выражающими вертикальную составляющую силы избыточного гидростатического давления , являются поперечные сечения “ тел давления ”. Чтобы построить поперечные сечения “ тел давления “ через крайние точки 0 и 2 смачиваемой жидкостью поверхности 0 - 1 - 2 и крайние точки 3 и 4 смачиваемой жидкостью поверхности 3 - 4 проводятся вертикальные линии до пересечения с горизонтом жидкости ( или его продолжением ) . Фигуры , ограниченные этими вертикалями , горизонтом жидкости ( или его продолжением ) и самими поверхностями , представляют собой поперечные сечения “ тел давления “ . Площади этих фигур числено равны величине P_{z( 0 - 1 - 2 )} и P_{z( 3 - 4 )} . Силы P_{z( 0 - 1 - 2 )} и P_{z( 3 - 4 )} проходят через центры тяжести этих эпюр . ( рис. 1.2 )

1.4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления на поверхность 0 - 1 - 2 и 3 - 4 плотины .

Величина горизонтальной составляющей силы гидростатического давления будет равна :

P_xi = (W_эп) _Pxi^. b ^. g ,  ( 1.2 )

где (W_эп) _Pxi - площадь i-ой эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , м² ; b - ширина плотины , м ( b=1м ).

Площадь эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 0 - 1 - 2 будет равна площади трапеции 0’0’’2’’2’ :

(W_эп) _{Px( 0 - 1 - 2 )} = (0’0’’ + 2’2’’)(h₁ - H)/2 = (3.2+10.6)(10.6 - 3.2)/2 = 51.06 м² ;

P_{x( 0 - 1 - 2 )} = 51.06 ^.1 ^.10⁴ = 51.06 ^.10⁴ Н .

Площадь эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления

для грани 3 - 4 будет равна площади треугольника 3’3’’4’ :

(W_эп) _{Px( 3 - 4 )} = h₃²/2 = 4.2²/2 = 8.82 м² ;

P_{x( 3 - 4 )} = 8.82 ^.1 ^.10⁴ = 8.82 ^.10⁴ Н .

Величина вертикальной составляющей силы гидростатического давления будет равна :

P_zi = (W_эп) _Pzi^. b ^. g , ( 1.3 )

где (W_эп) _Pzi - площадь поперечного сечения i-ого“ тела давления “.

Площадь эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 0 - 1 - 2 будет равна площади трапеции 12’’’0’’’0 :

(W_эп) _{Pz( 0 - 1 - 2 )} = (0’’’0+2’’’1)2’’’0’’’/2 = (3.2+8.0) ^.3.2/2 = 17.92 м² ;

P_{z( 0 - 1 - 2 )}= 17.92 ^.1 ^.10⁴= 17.92 ^.10⁴ Н .

Площадь эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 3 - 4 будет равна площади треугольника 43’’’3 :

(W_эп) _{Pz( 3 - 4 )} = 3’’’4 ^. 3’’’3/2 = 4.2 ^. 8.4/2 = 17.64 м² ;

P_{z( 3 - 4 )} = 17.64 ^.1 ^.10⁴ = 17.64 ^.10⁴ Н .

Величина силы гидростатического давления вычисляется по формуле :

Р_i = ( P_xi² + P_zi²)^½ . ( 1.4 )

Положение линии действия силы избыточного гидростатического давления определяется углом наклона линии действия силы к горазонтали , тангенс этого угла равен :

tga_i = P_zi /P_xi, , ( 1.5 )

где a_i - угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на i-ую грань плотины.

Величина силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 0 - 1 - 2 плотины будет равна :

Р_{( 0 - 1 - 2 )} =(( 51.06 ^.10⁴)²+( 17.92 ^.10⁴)²)^½= 54.11 ^.10⁴ H .

Угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 0 - 1 - 2 плотины будет равен :

tga_{( 0 - 1 - 2 )} = 17.92 ^.10⁴/ 51.06 ^.10⁴ = 0.35 ;

a_{( 0 - 1 - 2 )} » 19° .

Величина силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 3 - 4 плотины будет равна :

Р_{( 3 - 4 )} =(( 8.82 ^.10⁴)²+( 17.64 ^.10⁴)²)^½= 19.72 ^.10⁴ H .

Угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 3 - 4 плотины будет равен :

tga_{( 3 - 4 )} = 17.64 ^.10⁴/ 8.82 ^.10⁴ = 2 ;

a_{( 3 - 4 )} » 63° .

1.5 Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора .

Для построения эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления крайние точки 0 и а смачиваемой жидкостью поверхности 0 - а и крайние точки проектируются на вертикальную линию . Затем для полученной проекции поверхности 0’ - а’ строится эпюра избыточного гидростатического давления . ( рис. 1.3 )