ВЕРНУТЬСЯ

НА ГЛАВНУЮ

ДАЛЕЕ



Раздел первый. ПЛОТИНЫ

ГЛАВА 5. Бетонные и железобетонные плотины


5.2. Массивные гравитационные плотины

5.2.2. Расчет устойчивости плотин

        При статическом расчете плотины рассматривают 1 м погонной ее длины (имеют в виду плоскую задачу). Всегда подвергают поверочному расчету профиль наибольшей высоты; иногда дополнительно рассчитывают и другие профили плотины. Выполняя расчет, все силы, действующие на плотину, разлагают на горизонтальные и вертикальные составляющие (с тем, чтобы оперировать силами только двух направлений). Разумеется, небольшими силами, действующими на плотину, не имеющими существенного значения, пренебрегают. Рассматривая те или другие силы, всегда оценивают точность определения их величины.
        Расчет устойчивости плотины на сдвиг (например, по линии основания АВ на рис. 5.2) выполняется путем вычисления коэффициента запаса К
з, сравнивая его затем с допустимым коэффициентом запаса Кз доп. Значение Кз следует определять по формуле

Кз = (fN + cb)/T,
(5.1)

где N - сумма проекций на вертикаль всех внешних сил, действующих на плотину; Т - сумма проекций на горизонталь упомянутых выше сил; b - ширина плотины; f, с - расчетные параметры сопротивляемости сдвигу, которые характеризуют прочность на сдвиг рассматриваемого сечения ("коэффициент трения" и "удельная сила сцепления"). Их значения можно брать из следующей таблицы:
Таблица 5.3
Некоторые бетонные гравитационные плотины на скальном основании

Характеристика шва сдвига
f
c, т/м2
   Прочная, слабо трещиноватая скальная порода или бетон, сопрягающийся с указанной скальной породой
0,75
40
   Скальная трещиноватая порода средней прочности или бетон, сопрягающийся с указанной породой, а также случай шва, намеченного в бетонном массиве
0,70
30
   Слабая скальная порода, сильно трещиноватая
0,50 - 0,65
20



Рис. 5.2. Схема к расчету устойчивости на сдвиг гравитационной плотины на скальном основании.
Р1 и P2 - давление воды соответственно со стороны верхнего и нижнего бьефов; Р3 - вес воды на плотине; G - вес плотины; W - суммарное противодавление.


        Удельная сила сцепления мягкого грунта с достигает 1 - 3 т с/м2, однако при насыщении грунта водой она может уменьшаться или даже вовсе исчезать. Поэтому при строительстве плотины на мягких, особенно песчаных грунтах, при ровном подземном контуре сцепление тела плотины с основанием в расчете коэффициента устойчивости часто не учитывается (с = 0) и второе слагаемое в числителе формулы (5.1) в этом случае обращается в нуль. Однако при сложном подземном контуре с глубокими мощными бетонными зубьями, па мягких основаниях возможен сдвиг плотины вместе с некоторым объемом грунта, захватываемым при сдвиге зубом (рис. 5.3). Поэтому в дополнение к указанным выше силам, действующим на плотину, приходится учитывать вес сдвигаемого грунта и его давление на вертикальные грани подземных частей сооружения, зависящее, в частности, от такой физической характеристики грунта, как угол внутреннего трения . В рассматриваемом случае расчет коэффициента Кз также выполняют по уравнению (5.1), а входящий в это уравнение коэффициент внутреннего трения грунта рекомендуется брать из специальных таблиц.


Рис. 5.3. К расчету устойчивости плотины на сдвиг на мягких грунтах по горизонтальной плоскости ВС.
1 - грунт, сдвигаемый вместе с плотиной; G1, и G2 - вес воды на плотине, Р1 и P2 - горизонтальная составляющая давления воды; G3, и G4 - вес плотины и сдвигаемого грунта; Е1 и Е2 -давление грунта; W-суммарное противодавление.

        Вычисленные значения коэффициента запаса устойчивости не должны быть меньше допустимых (табл. 5.4), но и существенное превышение их также нежелательно

Кз > Кз доп
(5.2)

Напряжение в основании плотины находят по формуле внецентренного сжатия

(5.3)

где N - сумма проекций на вертикаль всех внешних сил, действующих на плотину; М - момент всех действующих сил относительно центра тяжести сечения основания; F - площадь основания (при выполнении расчетов для 1 м погонной длины плотины площадь основания численно равна ширине плотины); W - момент сопротивления площади основания, равный (b - ширина плотины); [] - допустимое напряжение на грунт основания.

Таблица 5.4
Значения допустимых коэффициентов запаса устойчивости на сдвиг Кз доп.

Сочетание силы
Класс капитальности плотины
I II III
   Основное
1,30 1,20 1,15
   Особое
1,10 1,10 1,05


ВЕРНУТЬСЯ

НА ГЛАВНУЮ

В НАЧАЛО

ДАЛЕЕ