Кромки входного сечения глубинных водосбросов должны иметь плавное очертание. Площадь живого сечения глубинных водосбросов на выходном участке следует, как правило, плавно уменьшать.
При расположении камеры затворов во входном оголовке или в средней части тракта глубинного водосброса необходимо предусматривать подвод воздуха за затворы. Устье воздуховода следует максимально (по конструктивным условиям водосброса) приближать к затвору; оно должно быть защищено от попадания струй и брызг воды.
6.38. Конструкцию концевых участков поверхностного и глубинного водосбросов следует выбирать в зависимости от удельного расхода воды на выходе, принимаемого с учетом характеристик грунтов в нижнем бьефе, а также требований, предъявляемых к основным гидравлическим режимам сопряжения берегов.
6.39. При поверхностном режиме сопряжения бьефов в конце водосброса следует предусматривать носок-уступ с горизонтальной или наклонной поверхностью, создающий незатопленный поверхностный режим, при этом прыжок должен быть устойчивым; поток не должен вызывать опасного размыва русла и берегов реки на прилегающем к сооружению участке. Поверхностный режим сопряжения следует принимать с учетом пропуска льда и других плавающих тел.
6.40. При донном режиме сопряжения бьефов следует предусматривать сопряжение водосливной поверхности с водобоем плавным или с небольшим уступом. Отметку поверхности водобоя и рисбермы, их длину и толщину следует назначать на основании гидравлических и гидродинамических исследований и технико-экономического сравнения вариантов с учетом всего комплекса мероприятий, влияющих на гидравлические условия в нижнем бьефе (гасители энергии, обеспечивающие образование затопленного прыжка на водобое и благоприятные условия для маневрирования затворами; переходные крепления от бетонной рисбермы к незакрепленному руслу, ковш за переходным креплением и др.). При необходимости следует предусматривать дополнительные мероприятия по пропуску воды и льда в период строительства плотины, а также мероприятия, исключающие повреждения элементов крепления твердыми материалами (камни и др.).
6.41. При сопряжении бьефов отбросом струи в конце водосброса следует предусматривать носок-трамплин, отбрасывающий поток воды в нижний бьеф на безопасное для сооружений расстояние, а в узких створах - исключающий опасное воздействие потока на берега.
В случае слаботрещиноватого основания в месте падения струи следует предусматривать специальные мероприятия по предотвращению опасного распространения размывов: устройство водобойного колодца или искусственной ямы размыва, рассредоточение сбросного потока по большей площади посредством многоярусных носков-трамплинов, рассеивающих трамплинов, расщепителей и т.п.
6.42. При проектировании водопропускных сооружений следует предусматривать мероприятия, исключающие возможность замерзания воды, скапливаемой на пониженных участках тракта.
6.43. В составе механического оборудования водопропускных сооружений следует предусматривать основные, аварийно-ремонтные и ремонтные затворы. Отказ от установки аварийно-ремонтных или ремонтных затворов должен быть обоснован.
Для поверхностных водосбросов следует отдавать предпочтение затворам с незатопленными опорно-ходовыми частями, например, сегментными.
Сопряжения бетонных и железобетонных плотин с основанием
6.44. Удаление (съем) грунта в основании плотины должно быть минимальным и обосновано расчетами плотин на прочность и устойчивость с учетом мероприятий по укреплению грунта основания.
6.45. Выравнивание контактных поверхностей скальных оснований бетонных плотин не допускается. Сопряжение арочных, арочно-гравитационных и пространственно работающих гравитационных плотин с косогорными участками основания должно производиться, как правило, без уступов.
6.46. При проектировании бетонных и железобетонных плотин следует учитывать изменение свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации, в том числе в связи с изменением геокриологических условий; в случае необходимости следует предусматривать мероприятия по улучшению прочностных, деформационных и фильтрационных свойств грунтов оснований:
закрепление и уплотнение грунтов основания или его части цементационными или другими вяжущими растворами;
дренирование глинистых водонасыщенных грунтов;
устройство подпорных стен, поддерживающих склоны и откосы массивов, и анкеровка неустойчивых скальных массивов;
разделку горным способом крупных трещин, разломов и пустот в скальных массивах с последующим заполнением их бетоном или железобетоном в виде отдельных пробок, шпонок, сплошных полос и решеток.
6.47. Во всех случаях, когда основание плотины сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами, необходимо предусматривать специальные противофильтрационные и дренажные устройства. При грунтах, устойчивых против химической и механической суффозии, такие устройства должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами.
Противофильтрационные и дренажные устройства в основании плотины надлежит сопрягать с аналогичными устройствами в берегах и в примыкающих к плотине сооружениях гидроузла.
6.48. Противофильтрационную завесу следует предусматривать, как правило, до слабоводонепроницаемых или практически водонепроницаемых грунтов. Глубина завесы при отсутствии водоупора определяется расчетом с учетом инженерно-геологических условий, степени проницаемости грунтов, величины противодавления в основании плотины, наличия дренажа и т.д.
При расчетном обосновании глубины противофильтрационной завесы следует учитывать прогноз геокриологических условий в основании сооружения.
6.49. Критические средние градиенты напора на противофильтрационной завесе следует принимать:
а) для нескальных грунтов основания - в соответствии с указаниями 9.41;
б) для скальных грунтов основания , где - допустимый градиент напора на завесе, принимаемый в соответствии с СП 23.13330, - см. 8.11, 8.12.
7. Нагрузки, воздействия и их сочетания
7.1. Нагрузки, воздействия и их сочетания на бетонные и железобетонные плотины должны определяться согласно СП 58.13330, СП 39.13330, СП 23.13330, СП 14.13330 и настоящему разделу.
7.2. При расчетах плотин на основные сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать:
постоянные нагрузки и воздействия:
а) собственный вес сооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (затворы, подъемные механизмы и пр.), месторасположение которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации;
б) силовое воздействие воды при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение минимального по технологическим и экологическим требованиям расхода и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств;
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
в) вес грунта, сдвигающегося с плотиной, и боковое давление грунта со стороны верхнего и нижнего бьефов;
временные длительные нагрузки и воздействия:
г) давление наносов, отложившихся перед плотиной;
д) температурные воздействия, определяемые для условий строительства и эксплуатации сооружения при среднемноголетних климатических характеристиках;
е) поровое давление в водонасыщенном грунте при нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств, НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу;
кратковременные нагрузки и воздействия:
ж) силовое воздействие воды при уровнях в верхнем и нижнем бьефах, соответствующих пропуску через сооружение расхода основного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии с СП 58.13330, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен подпункта б):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
динамические нагрузки от потока сбрасываемой воды;
з) нагрузки и воздействия от волн, устанавливаемые в соответствии с их ежегодной вероятностью превышения в зависимости от класса сооружения;
и) нагрузки от льда толщиной, устанавливаемой в соответствии с их ежегодной вероятностью превышения в зависимости от класса сооружения;
к) нагрузки от подъемных, перегрузочных и транспортных устройств и других конструкций и механизмов (мостовых и подвесных кранов и т.п.);
л) нагрузки от плавающих тел.
7.3. При расчетах плотин на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать постоянные, временные длительные, кратковременные нагрузки и воздействия и одну из следующих особых нагрузок и воздействий:
а) силовое воздействие воды при форсированном подпорном уровне (ФПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа, соответствующем пропуску через сооружение расхода поверочного расчетного случая, устанавливаемого в соответствии с СП 58.13330, и нормальной работе дренажных и противофильтрационных устройств (взамен 7.2, б, ж):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
динамические нагрузки;
б) силовое воздействие воды, обусловленное нарушением одного из дренажных или одного из противофильтрационных устройств, при НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу (взамен 7.2, б, е, ж):
давление воды на верховую и низовую грани плотины;
пригрузка основания со стороны верхнего и нижнего бьефов;
силовое воздействие фильтрующейся воды;
поровое давление в водонасыщенном грунте основания;
в) температурные воздействия, определяемые для года с максимальной амплитудой колебаний среднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячной температурой (взамен 7.2, д);
г) давление льда, определяемое при максимальной многолетней толщине льда обеспеченностью 1% (взамен 7.2, и);
д) давление волны, определяемое при максимальной многолетней скорости ветра обеспеченностью 2% - для сооружений I и II классов и 4% - для сооружений III и IV классов (взамен 7.2, з);
е) сейсмические воздействия.
7.4. Состав особых нагрузок, учитываемых в расчетах плотин на особое сочетание, определяется проектной организацией в зависимости от особенностей конструкции проектируемого сооружения и условий его строительства и эксплуатации.
В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включать только те из кратковременных нагрузок и воздействий (7.2, ж, з, и, к, л), которые могут действовать одновременно.
7.5. При определении величины пригрузки основания водой в верхнем бьефе (7.2, б, ж; 7.3, а, б) необходимо учитывать разницу в давлении воды на основание до и после возведения сооружения.
7.6. Нагрузки и воздействия для строительного периода плотины и ремонтного случая следует принимать по основному и особому сочетаниям, а величины этих нагрузок и воздействий должны определяться в зависимости от конкретных условий возведения и ремонта сооружения.
7.7. Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для эксплуатационного и строительного периодов.
7.8. Коэффициент надежности по нагрузкам при расчете плотины следует принимать в соответствии с СП 58.13330.
7.9. При расчете общей прочности и устойчивости плотин коэффициенты надежности по нагрузке для собственного веса, температурных, влажностных и динамических воздействий, а также для всех грунтовых нагрузок при расчетных значениях характеристик грунтов , , , определенных в соответствии с СП 23.13330, должны приниматься равными единице.
7.10. Плотность бетона для плотин I, II и III классов следует определять на основе результатов испытания образцов, изготовленных из подобранных составов бетона.
Плотность бетона для плотин IV класса - во всех случаях, а для плотин I, II и III классов - на предварительных стадиях проектирования, допускается принимать по таблице 4.
Таблица 4
Плотность
заполнителей, кг/м3
|
Средняя плотность бетона, кг/м3, при максимальной крупности заполнителей, мм
|
40
|
80
|
120
|
2600 - 2650
|
2370
|
2410
|
2430
|
2650 - 2700
|
2400
|
2450
|
2470
|
2700 - 2750
|
2440
|
2490
|
2500
|
При отсутствии данных о плотности заполнителя плотность бетона следует принимать при плотности заполнителя 2650 - 2700 кг/м3.
7.11. Интенсивность давления воды на наружные грани плотины следует принимать равной , где - гидростатическое давление, Па; - коэффициент эффективной площади противодавления в материале плотины, определяемый в соответствии с 7.15.
7.12. Интенсивность давления воды на свободные поверхности основания в верхнем и нижнем бьефах (пригрузка основания) следует принимать равной , где - коэффициент эффективной площади противодавления в грунте основания, 7.15.
Пригрузку основания в верхнем и нижнем бьефах допускается не учитывать в расчетах устойчивости и прочности:
плотин всех классов высотой менее 60 м, расположенных на скальном основании;
плотин III - IV классов, расположенных на нескальных грунтах;
плотин I - II классов высотой более 60 м, расположенных на скальном основании, - на предварительных стадиях проектирования;
плотин I - II классов, расположенных на нескальных грунтах, при предварительных стадиях проектирования.
7.13. Силовое воздействие фильтрующейся воды следует учитывать в виде (рисунок 6):
а) поверхностных сил интенсивностью , приложенных по нормали к подошве плотины (противодавление), где p - гидродинамическое давление в потоке фильтрующейся воды, определенное в соответствии с 7.14;
б) объемных сил в основании плотины интенсивностью , причем горизонтальная и вертикальная проекции вектора равны:
;
.
1 - сухая часть плотины; 2 - водонасыщенная часть
плотины; 3 - дренаж плотины; 4 - дренаж основания;
5 - цементационная завеса; 6 - давление на верховую
грань плотины; 7 - давление на низовую грань плотины;
8 - пригрузка основания со стороны верхнего бьефа;
9 - пригрузка основания со стороны нижнего бьефа;
10 - противодавление по подошве плотины; 11 - объемные
силы фильтрующейся воды в водонасыщенных зонах плотины;
12 - объемные силы фильтрующейся воды в основании
Рисунок 6. Схема силового воздействия воды
При этом удельный вес грунта основания принимается в водонасыщенном состоянии.
При в расчетной области основания интенсивность объемных сил равна , где - градиент гидродинамического давления, 7.14;
|
