Проверка прочности бетонной плотины
Проверка прочности бетонных плотин на нескальном основании обычно не проводится, поскольку они имеют распластанный профиль (определяемый в основном условиями сопряжения бьефов) и большие размеры поперечного сечения, при которых прочность заведомо обеспечена.
Бетонные плотины на скальном основании строятся при больших и средних напорах и имеют большую высоту. Проверка их прочности производится по наиболее опасному сечению А—В, которое намечается в том месте, где начинается сопряжение кривой водослива с носком (рис. 12). Точка В пересечения кривой водослива с линией сечения соединяется прямой линией с точкой пересечения уровня НПУ ВБ с линией напорной грани плотины. Таким образом, поперечное сечение плотины приводится к расчетному треугольному профилю (рис. 12).
Обозначим катеты треугольника х и у, а угол при вершине через α.
При α ≥ 350 прочность плотины считается обеспеченной.
Действующие силы: собственный вес и гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефа. Расчет выполняется для одного погонного метра плотины по длине.
Собственный вес Gб находится по формуле (16)
, кН, |
|
где γf — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для бетона равным 1,05.
Гидростатическое давление воды со стороны верхнего бьефа определяется по формуле:
, кН, |
|
где γf — для воды равен 1,0.
Определяются плечи сил Gб и Wг1 относительно центра тяжести сечения — точки О: для силы Gб плечо равно ; для силы E — .
Вычисляется суммарный момент сил относительно точки О:
, кНм. |
|
Определяются напряжения в крайних точках сечения А и В.
Нормальные к оси х (направленные по оси у):
, кПа, |
(37) |
, кПа, |
(38) |
где F — площадь сечения, равная F=х·1,0, м2;
W — момент сопротивления сечения F относительно оси о-о, проходящей через центр тяжести сечения, равный , м3;
Нормальные к оси у (направленные по оси х):
, кПа, |
(39) |
, кПа, |
(40) |
касательные —
, так как напорная грань плотины — вертикальна |
(41) |
, кПа. |
(42) |
По найденным величинам напряжений строятся эпюры нормальных и касательных напряжений (рис. 12).
С использованием нормальных и касательных напряжений вычисляются главные напряжения в крайних точках сечения по формулам:
Главные напряжения в точке А:
, кПа, |
(43) |
Главные напряжения в точке В:
, кПа, |
(44) |
При вычислении главных напряжений по формулам (43) и (44) напряжения σх, σу и τху берутся по абсолютным значениям, без учета их знака.
Проверка прочности бетонной плотины по сечению А—В выполняется по первой группе предельных состояний по формуле [12]:
, |
(45) |
|
(46) |
|
(47) |
где |σмакс| — абсолютное значение максимального главного напряжения;
Rb — расчетное сопротивление бетона на сжатие; для бетонов марок В12,5; В15; В20, равное соответственно 4500, 8500, 11500 кПа.