НАГРУЗКИ, ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ 2 страница

F, R ‑ соответственно расчетные значения обобщенного силового воздействия и обобщенной несущей способности сооружения;

‑ расчетное значение напряжения;

Ф ‑ функция, вид которой определяется в зависимости от характера напряженно-деформированного состояния плотины;

‑ соответственно расчетные сопротивления арматуры и бетона, определяемые в соответствии со СНиП II-56-77.

Для расчетного случая, определяющего объем сооружения или его стоимость, правая часть неравенства должна превышать его левую часть не более чем на 10%.

5.15. В расчетах бетонных плотин на общую прочность, а также по деформациям в случаях, когда в расчете наличие швов не учитывается, расчетное значение модуля деформации бетонной кладки плотины E_bd, МПа, следует принимать:

для плотин, возведенных столбчатыми массивами или с перевязкой блоков бетонирования

E_bd = E_b [1 - 0,04 (n_j - n_ji)]; (3)

для плотин, возведенных послойным методом бетонирования

E_bd = 0,75 E_b [1 - 0,04 ] (4)

где E_b — начальный модуль упругости бетона, МПа;

n_j — число вертикальных швов бетонирования на подошве плотины;

n_ji — число межстолбчатых или межсекционных швов, для которых применены меры их технологического обжатия;

h_bl — высота блока бетонирования, м.

При этом в статических расчетах расчетный модуль деформации Е_bd, МПа, должен быть в пределах 0,65 E_b £ Е_bd £ 30 000.

Для динамических расчетов модуль деформации бетонной кладки должен назначаться с учетом указаний СНиП II-7-81; при этом значение Е_bd должно быть ограничено величиной 40 000 МПа.

5.16. В расчетах бетонных плотин на общую прочность, а также по деформациям в случаях, когда наличие швов учитывается в расчете, в расчетах термонапряженного состояния бетонных плотин, по раскрытию трещин и строительных швов и при анализе данных натурных наблюдений о напряженном состоянии сооружения расчетное значение модуля деформации бетонной кладки следует принимать Е_bd = Е_b или по данным его определения в самом сооружении.

5.17. В расчетах прочности железобетонных элементов плотин расчетное значение модуля деформации Е_bd следует принимать равным начальному модулю упругости бетона Е_b, принимаемому в соответствии со СНиП II-56-77.

5.18. Начальный модуль упругости бетона бетонных плотин Е_b, МПа, в возрасте t менее 180 сут. следует определять по формуле

(5)

где а — безразмерный параметр, принимаемый по табл. 7.

Таблица 7

При возрасте бетона 180 сут. и более начальный модуль упругости бетона бетонных плотин допускается принимать по табл. 8.

Таблица 8

5.19. Расчетные сопротивления бетона для зон сооружения, где материал испытывает объемное сжатие, следует назначать в соответствии со СНиП II.56-77.

В случае плоского напряженного состояния при действии напряжений одного знака расчетные сопротивления бетона следует принимать как при одноосном нагружении.

В зонах сооружения, где материал находится в условиях плоского или объемного напряженных состояний при действии напряжений разного знака расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению допускается определять как при одноосном нагружении.

5.20. При определении прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик грунтов оснований бетонных и железобетонных плотин и при выборе расчетных схем следует обращать особое внимание на наличие в грунтовых массивах различных зон ослабления:

в основаниях из нескальных грунтов — областей из просадочных грунтов, из грунтов мягкопластичной или текучей консистенции, из заторфованных грунтов, из грунтов рыхлого сложения;

в основаниях из скальных грунтов — систем мелких и средних трещин, единичных крупных трещин и разломов, выветрелых и сильно выветрелых областей и зон разгрузки.

ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ПЛОТИН

5.21. Расчеты общей фильтрационной прочности грунтов основания следует производить при осредненных градиентах напора в расчетной области фильтрации в соответствии со СНиП II-16-76.

5.22. Расчеты местной прочности противофильтрационных элементов плотины (понура, зубьев, инъекционной завесы) и грунта основания следует производить в соответствии со СНиП II-16-76 при критических градиентах напора:

на участке выхода фильтрационного потока в нижний бьеф и в дренажные устройства;

на границе неоднородных грунтов;

в местах расположения крупных трещин.

5.23. Проверку отсутствия высачивания подземных вод на склоны и подтопления окружающей сооружение территории следует производить посредством сопоставления расчетных и допустимых уровней депрессионной поверхности фильтрационного потока.

5.24. Фильтрационные расчеты плотин допускается выполнять, считая фильтрацию подчиняющейся линейному закону и режим ее установившимся. При быстроизменяющихся уровнях воды в бьефах должны выполняться расчеты при неустановившемся режиме фильтрации.

5.25. Характеристики фильтрационного потока (уровни, давления, градиенты напора, расходы) для плотин I, II и III классов надлежит определять методом ЭГДА, на аналоговых и цифровых вычислительных машинах (АВМ и ЭВМ), принимая задачу:

для русловых участков плотины — двумерной в вертикальных разрезах;

для береговых участков — двумерной в плане и вертикальных разрезах по линиям тока или пространственной.

Для плотин IV класса и при предварительных расчетах плотин I, II и III классов характеристики фильтрационного потока допускается определять приближенными аналитическими методами (коэффициентов сопротивлений, фрагментов и др.)

5.26. При определении характеристик фильтрационного потока необходимо учитывать влияние:

дренажных и противофильтрационных устройств;

полостей и расширенных швов в основании и потерн в теле плотины;

водопроницаемости бетона;

напряженно-деформированного состояния основания;

температуры подземных вод и их минерализации.

5.27. Фильтрационные расчеты бетонных и железобетонных плотин, которые отнесены ко II и III классу только в зависимости от последствий нарушения эксплуатации водоподпорных гидротехнических сооружений, допускается выполнять приближенными аналитическими методами.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПЛОТИН

5.28. Гидравлические расчеты и исследования следует проводить на основной и поверочный расчетные случаи, устанавливаемые в соответствии со СНиП II-50-74.

5.29. Исходя из основного расчетного случая на основании технико-экономических расчетов устанавливаются общая длина водосливного фронта, типы, число и размеры поперечных сечений водопропускных сооружений, значения удельных расходов воды, основные параметры сооружений нижнего бьефа.

5.30. Поверочные расчеты следует проводить для случая пропуска расхода поверочного расчетного случая при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне верхнего бьефа.

5.31. Другие случаи пропуска расходов воды следует предусматривать схемой маневрирования затворами плотины. При этом величины и порядок открытия затворов следует назначать исходя из необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участков русла по сравнению с основным расчетным случаем.

6. БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛОТИНЫ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

6.1. Конструирование водосбросных бетонных и железобетонных плотин и их элементов на нескальных основаниях следует выполнять в соответствии с требованиями разд. 3 и указаниями настоящего раздела.

6.2. Для водосбросных бетонных и железобетонных плотин на нескальных основаниях надлежит различать следующие основные элементы (черт. 8):

фундаментные плиты;

быки и устои;

водосливы и водосбросы;

деформационные швы и их уплотнения;

водобой и рисберма;

противофильтрационные устройства (понур, шпунты, буробетонные сваи и стенки, зубья, противофильтрационные завесы);

дренажные устройства.

Черт. 8. Отдельные части и элементы водосливной плотины с анкерным понуром на нескальном основании

1 — паз ремонтного затвора; 2 — паз рабочего затвора; 3 — промежуточный бык; 4 — дренажная галерея; 5 — низовой участок фундаментной плиты; 6 — гасители энергии; 7 — водобой; 8 — рисберма; 9 — предохранительный ковш; 10 — переходное деформируемое крепление; 11 — горизонтальный дренаж водобоя и рисбермы; 12 — дренажные колодцы; 13 — обратный фильтр; 14 — вертикальный дренаж основания; 15 — горизонтальный дренаж фундаментной плиты; 16 — верховой подплотинный шпунт; 17 ‑ горизонтальный дренаж понура; 18 — понурный шпунт; 19 ‑ надшпунтовая балка; 20 — крепление пригрузки; 21 — пригрузка понура; 22 — анкерный понур; 23 ‑ гибкий участок анкерного понура; 24 ‑ верховой участок фундаментной плиты; 25 — водослив; 26 — гребень водослива

6.3. Водосбросные бетонные и железобетонные плотины на нескальных основаниях следует разбивать на секции температурно-осадочными швами, как правило, по оси быков.

При однородном основании допускается не разбивать плотину на секции, устраивая в отдельных случаях швы-надрезы.

6.4. Величину заглубления фундаментной плиты плотины в грунт следует устанавливать с учетом требований статической устойчивости, гидравлических и фильтрационных условий.

При необходимости следует предусматривать устройство бетонного зуба или низового шпунтового ограждения.

6.5. Торец фундаментной плиты плотины с понуром из связных грунтов следует проектировать наклонным в сторону верхнего бьефа.

6.6. В пределах секции плотины следует предусматривать жесткое соединение быков с фундаментной плитой. Допускается предусматривать раздельное возведение быков и фундаментной плиты с последующим омоноличиванием швов.

6.7. Сопрягающий устой, входящий в состав береговой секции плотины, следует располагать, как правило, на общей фундаментной плите. Допускается сопрягающий устой проектировать в виде подпорной стены, при этом в температурно-осадочном шве между устоем, водосливом и фундаментной плитой необходимо предусматривать уплотнения.

6.8. Сопрягающие устои в пределах понура, водобоя и рисбермы следует проектировать в виде подпорных стен.

6.9. При проектировании плотины, в зависимости от пролета водосливных отверстий, климатических и инженерно-геологических условий района строительства следует предусматривать жесткую заделку водослива в быки или устройство между ними температурных швов, прорезающих водослив в плоскости лицевой грани быка от гребня до верха фундаментной плиты. При водосливных отверстиях пролетом более 30 м следует предусматривать устройство температурных швов в теле водослива.

6.10. Глубинные водосбросы плотин на нескальных основаниях надлежит проектировать в виде замкнутых железобетонных рам.

6.11. При проектировании водосбросных плотин на нескальных основаниях в качестве основной формы сопряжения бьефов следует принимать донный режим, предусматривая в необходимых случаях устройство гасителей энергии и растекателей потока.

6.12. При донном режиме сопряжения бьефов в качестве основных надлежит принимать следующие типы гасителей энергии:

сплошная водобойная стенка;

водобойный колодец;

водобойная стенка с расположенным ниже ее неглубоким водобойным колодцем;

прорезная водобойная стенка;

гаситель в виде нескольких рядов шашек или пирсов;

комбинированные из разных типов указанных гасителей.

Допускается применение и других типов гасителей при надлежащем технико-экономическом и экспериментальном обосновании.

6.13. Выбор типа гасителей, их расположение на водобое необходимо определять на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом допустимых глубин на водобое, условий возникновения кавитации и сбойности течения, а также размывающей способности потока ниже гасителей. Минимальное расстояние от сжатого сечения потока до гасителей следует принимать равным от 4 до 4,5 высоты прыжка или применять безэрозионные гасители.

Конструкция гасителя наряду с гашением энергии должна обеспечивать устойчивость потока и исключать опасность возникновения сбойных течений. В нижнем бьефе малопролетных плотин целесообразно применение специальных противосбойных гасителей.

6.14. Длина и профиль рисбермы, конструкция переходного крепления от рисбермы к незакрепленному руслу должны определяться на основе технико-экономического сопоставления вариантов, с учетом обеспечения неразмывающих скоростей потока в начале незакрепленного русла.

6.15. Для плотин I, II и III классов рисберму следует проектировать, как правило, в виде плит из монолитного бетона или железобетона.

Для плотин IV класса рисберму допускается предусматривать в виде каменной наброски или отмостки, габионных сеток, сборных бетонных или железобетонных плит, соединенных между собой арматурой.

6.16. Толщины плит водобоя и рисбермы определяются расчетом из условий обеспечения их прочности и устойчивости с учетом осредненных и пульсационных нагрузок. Необходимо предусматривать разрезку их температурно-осадочными швами, дренирование подплитной области, устройство дренажных колодцев и др.

6.17. Тип и конструкцию дренажа подплитной области водобоя и рисбермы, размеры и размещение дренажных колодцев следует выбирать в зависимости от величины и распределения гидродинамического давления при различных сбросных расходах через плотину. При этом должны быть исключены возникновение высокого осредненного и пульсационного давления в подплитной области и суффозионные явления в обратном фильтре и подстилающем грунте.

Допускается устраивать закрытые дренажные колодцы с выводом фильтрационной воды в сопрягающих устоях, раздельных стенках, быках.

Выпуски дренажа следует размещать в зонах пониженного давления, ниже минимального уровня нижнего бьефа.

В рисберме из сборных плит дренажные колодцы допускается не устраивать.

6.18. В конце рисбермы следует предусматривать устройства в виде вертикальной стены, предохранительного ковша, переходного деформируемого кропления или сочетания из этих конструкций (см. черт. 8).

6.19. Вертикальные стены в конце рисбермы или водобоя (в виде бетонной или железобетонной стены, шпунтовой стены плоской или ячеистой конструкции, ряжей, заполненных камнем и др.) следует проектировать на всю глубину возможного размыва грунта. Допускается устраивать вертикальную стену не на полную глубину размыва с участком переходного деформируемого крепления за ней.

6.20. При устройстве предохранительного ковша в конце рисбермы с переходным креплением его верхового откоса и дна заложение низового размываемого откоса ковша следует определять из условия его устойчивости в строительный период. Заложение верхового откоса ковша следует назначать с учетом гидравлических условий растекания потока и размещения на нем наклонного участка рисбермы или переходного деформируемого крепления.

6.21. Переходное деформируемое крепление надлежит проектировать в виде отдельных бетонных или железобетонных плит, шарнирно связанных между собой или с компенсационными связями; из гравийной или каменной наброски; габионных, фашинных креплений или иной конструкции тюфяков с пригрузкой их камнем или гравием, а также в виде сочетания этих типов креплений.

Тип крепления следует выбирать на основании сравнения технико-экономических показателей разработанных вариантов с учетом гидравлических условий, допустимой глубины размыва и других факторов.

ПОДЗЕМНЫЙ КОНТУР

6.22. Подземный контур бетонных и железобетонных плотин на нескальных основаниях в зависимости от физико-механических характеристик грунтов следует предусматривать из следующих конструктивных элементов:

понура;

вертикальной преграды в виде шпунта, зуба или противофильтрационной завесы;

дренажа горизонтального или вертикального.

6.23. Надлежит рассматривать следующие основные схемы подземного контура:

1 — бездренажные фундаментная плита и понур;

2 — горизонтальный дренаж под фундаментной плитой;

3 — горизонтальный дренаж под фундаментной плитой и понуром;

4 — вертикальная преграда, пересекающая водопроницаемое основание на всю его глубину;

5 — сочетание из понура, вертикальной преграды, не доходящей до водонепроницаемого слоя, и дренажа, устраиваемого за вертикальной преградой.

При наличии в основании плотины перемежающихся слоев песчаных и глинистых грунтов, а также напорных грунтовых вод в подземном контуре плотины следует устраивать глубинные дренажные скважины.

6.24. Схему 1 следует применять при расположении плотины на песчаных грунтах и глубоком (более 20 м) залегании водоупора в случаях, когда общая устойчивость сооружения обеспечивается без специальных мер по снижению фильтрационного давления, а по условию фильтрационной устойчивости грунтов основания требуется предусматривать удлиненный подземный контур. В остальных случаях при указанных геологических условиях надлежит применять схему 2.

Схему 3 следует применять при наличии в основании глинистых грунтов, требующих для обеспечения устойчивости сооружения на сдвиг применения анкерного понура. При этом является обязательным устройство понурного шпунта.

Схему 4 надлежит применять при залегании водоупора на глубине не более 20 м. В этом случае понур допускается не предусматривать.

Схему 5 следует применять для плотин с напором более 10 м, возводимых на средних по проницаемости грунтах.

Понуры

6.25. Понуры по конструкции подразделяются

жесткие — в виде покрытий из бетона и железобетона;

гибкие — выполняемые из грунтов, асфальтовых, полимерных и других материалов, отвечающих требованиям деформативности, водонепроницаемости, прочности, стойкости к химической агрессии;

смешанной конструкции из гибкого и жесткого участков (анкерные понуры).

6.26. Коэффициент фильтрации понура должен быть в 50 и более раз меньше коэффициента фильтрации грунтов основания.

Водонепроницаемые понуры следует предусматривать при грунтах основания из глины или суглинков.

Маловодопроницаемые понуры (с коэффициентом фильтрации К £ 10^-3 м/с) — при песчаных грунтах и супесях.

Для плотин IV класса понур следует устраивать преимущественно из местных материалов (суглинков, глин, торфа, разложившегося не менее чем на 50%).

6.27. Длину понура следует устанавливать на основании результатов расчетов фильтрационной прочности грунта основания и устойчивости плотины.

6.28. Толщина грунтового понура t_a должна быть t_a ³ DН_иа g_п /I_сr,т, но не менее 0,5 м, где DН_иа ‑ потеря напора от начала подземного контура (от верхнего бьефа до рассматриваемого вертикального сечения понура); I_сr,т — критический средний градиент напора для материала понура, определяемый в соответствии со СНиП 2.06.05-84, g_п ‑ см. п. 5.13.

6.29. Гибкие водонепроницаемые понуры следует проектировать:

литыми — из последовательно наносимых слоев литого гидроизоляционного материала с прокладкой армирующей рулонной стеклотканью;

оклеечными — из рулонных гидроизоляционных материалов в несколько слоев, перекрывая каждым последующим слоем стык нижерасположенного слоя.

6.30. Бетонные понуры следует проектировать в виде плит с гидроизоляцией по напорной грани и уплотнением швов между плитами и между понуром и граничащими сооружениями.

Для плотин IV класса при слабодеформируемых грунтах основания допускается применять бетонные понуры без гидроизоляционного покрытия. В этом случае толщину понура следует определять по критическому среднему градиенту напора для бетона I_сr,т = 30.

6.31. Анкерный понур следует предусматривать для плотин, расположенных, как правило, на глинистых грунтах.

Жесткие участки анкерного понура следует проектировать в виде железобетонной плиты с оклеечной или литой гидроизоляцией и с выпусками арматуры, заделываемой в анкеруемое сооружение.

Гибкий участок должен воспринимать все деформации (сдвиг и осадку), возникающие в месте контакта с анкеруемым сооружением, и сохранять при этом полную водонепроницаемость.

6.32. Для понуров всех видов, за исключением бетонных, следует предусматривать пригрузку их грунтом, предохраняемым от размыва креплением в виде бетонных плит или каменной наброски.

6.33. Подготовку основания под понур необходимо предусматривать:

для понуров из местных материалов при песчаных и супесчаных грунтах основания - уплотнением поверхности основания; в случае крупнообломочных грунтов основания — в виде песчаного переходного слоя толщиной не менее 10 см;

для бетонного или анкерного понуров — уплотнением поверхности основания и укладкой слоя бетона толщиной 5—10 см;

для понуров из асфальтовых или полимерных материалов — путем укладки слоя щебня или гравия, пропитанного битумом, или слоя бетона толщиной 5-10 см.

6.34. В сопряжениях понура с плотиной, с подпорными стенами, с раздельным устоем, с понурным шпунтом и в сопряжениях отдельных секций понура между собой необходимо предусматривать уплотнения согласно указаниям пп. 3.21—3.25. При выборе конструкции уплотнений следует учитывать величины возможных деформаций граничащих сооружений.

Шпунты

6.35. Вид шпунта (металлического, железобетонного или деревянного) следует выбирать в зависимости от геологических условий, расчетного напора и глубины погружения.

6.36. Общую глубину погружения шпунта следует принимать не менее 2,5 м, а глубину погружения шпунта в водонепроницаемый слой — не менее 1 м.

6.37. Передача силовых нагрузок от сооружения на противофильтрационные шпунты не допускается.

6.38. Верховой подплотинный шпунт следует предусматривать при отсутствии понура.

Применение бесшпунтовых схем подземного контура допускается в случае несвязных грунтов основания при наличии понура или при заглублении подошвы верхового зуба фундаментной плиты в водонепроницаемые грунты и при обеспечении низовым зубом фундаментной плиты фильтрационной прочности основания.

6.39. При применении в подземном контуре плотины висячих (не доходящих до водоупора) шпунтов расстояние между двумя смежными рядами шпунтов следует принимать не менее суммы глубин их погружения.

Зубья и противофильтрационные завесы

6.40. При проектировании бетонных и железобетонных плотин на нескальных основаниях следует предусматривать верховой и низовой подплотинные зубья.

Противофильтрационные бетонные и железобетонные зубья (преграды) следует предусматривать в случаях, когда применение шпунта невозможно по инженерно-геологическим условиям.

6.41. Температурно-деформационный шов между противофильтрационным зубом и фундаментной плитой плотины следует устраивать при надлежащем обосновании.

6.42. При песчаных и крупнообломочных грунтах основания допускается предусматривать у верховой грани плотины противофильтрационную завесу или преграду, выполняемую в виде траншеи, заполненной бетоном или глинистым грунтом, буробетонной стенки.

Глубину противофильтрационной завесы, характеристики ее водонепроницаемости следует назначать в зависимости от напора на плотину, фильтрационных и суффозионных свойств грунта основания, требований по снижению противодавления на подошву плотины.

6.43. Толщина противофильтрационной завесы t_a должна быть t_a ³ DН_с g_п /I_сr,т,

где DН_с — потеря напора в данном сечении завесы;

g_п ‑ см. п. 5.13;

I_сr,т ‑ критический средний градиент напора на завесе.

В зависимости от вида грунтов основания величину I_сr,т для завес следует принимать:

в мелкозернистых песках............................................. 4

в средне- и крупнозернистых песках........................... 5

в гравийно-галечниковом грунте................................. 6

Дренажные устройства

6.44. Устройство горизонтального дренажа, выполняемого из крупнозернистого материала (щебня, гравия) и защищенного от заиления обратным фильтром, следует предусматривать: для плотин на глинистых грунтах основания, а также на песчаных грунтах в случаях, когда для обеспечения устойчивости плотины недостаточно устройства понура или вертикальной противофильтрационной преграды; под водобоем, рисбермой, плитами крепления откосов, особенно в зонах пульсационного и волнового воздействий, при наличии в основании плотины размываемых грунтов.

6.45. Число слоев обратного фильтра и зерновой состав надлежит определять в соответствии со СНиП 2.06.05-84.

Толщину слоя горизонтального дренажа следует назначать с учетом конструктивных особенностей плотины и производственных условий, но не менее 20 см.

6.46. Отвод воды из горизонтального дренажа следует предусматривать в дренаж водобоя или посредством дренажной системы, проходящей через тело плотины, сопрягающий или раздельный устой, в нижний бьеф. Выходные отверстия дренажной системы следует предусматривать в местах со спокойным режимом потока и располагать ниже минимального уровня нижнего бьефа.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

6.47. Расчеты плотин на нескальных основаниях на прочность и устойчивость следует производить в соответствии с указаниями разд. 5 и настоящего раздела.

6.48. Величины контактных напряжений по подошве плотин на нескальных основаниях надлежит определять согласно требованиям СНиП II-16-76 и настоящего раздела.

При расчете нормальных контактных напряжений методами сопротивления материалов величины напряжений, МПа, в угловых точках фундаментной плиты секции плотины следует определять по формуле

(6)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: