Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Гидротехнические сооружения, их конструк­ции и основания следует рассчитывать по методу предельных состояний.

Расчеты необходимо производить по двум группам предельных состояний:

по первой (полная непригодность сооружений, их конструкций и оснований к эксплуатации) - расчеты общей прочности и устойчивости системы сооружение - основание, общей фильтрационной прочности оснований и грунтовых сооружений, прочности отдельных элементов сооружений, разру­шение которых приводит к прекращению эксплуа­тации сооружений; расчеты перемещении конструк­ций, от которых зависит прочность или устойчи­вость сооружений в целом, и др.;

по второй (непригодность к нормальной эксплуа­тации) - расчеты оснований на местную прочность; расчеты по ограничению перемещений и деформа­ций, образованию или раскрытию трещин и строи­тельных швов, нарушению местной фильтрационной прочности или прочности отдельных элементов сооружений, не рассматриваемой по предельным состояниям первой группы.

При расчетах гидротехнических сооружений, их конструкций и оснований надлежит соблюдать следующее условие, обеспечивающее недопущение наступления предельных состояний:

где - коэффициент сочетаний нагрузок, при­нимаемый равным:

при расчетах по предельным состояниям первой группы - для основного сочетания на­грузок и воздействий в период нормальной эксплуатации 1,0

то же, для периода строитель­ства и ремонта 0,96

для особого сочетания нагру­зок и воздействий 0,90

при расчетах по предельным состояниям второй группы 1,0

F - расчетное значение обобщенного сило­вого воздействия (сила, момент, напря­жение), деформации или другого пара­метра, по которому производится оценка предельного состояния;

R - расчетов значение обобщенной несущей способности, деформации или другого параметра, устанавливаемого нормами проектирования;

- коэффициент условий работы, учитываю­щий тип сооружения, конструкции или основания, вид материала, приближенность расчетных схем, вид предельного состояния и другие факторы и устанавли­ваемый действующими нормативными документами на проектирование отдель­ных видов гидротехнических сооруже­ний, их конструкций и оснований;

- коэффициент надежности по ответствен­ности (назначению) сооружения, учиты­вающий капитальность и значимость последствий при наступлении тех или иных предельных состояний;

при расчетах по предельным состоя­ниям первой группы принимается для класса сооружения:

I .................. 1,25

II.................. 1,20

III................. 1,15

IV................. 1.10

при расчетах по предельным состоя­ниям второй группы следует принимать равным 1,0;

при расчете устойчивости естествен­ных склонов следует принимать как для класса рядом расположен­ного проектируемого сооружения.

Значения коэффициентов надежности по материалам и грунтам применяемых для определения расчетных сопротивлений материалов и характеристик грунтов, устанавливаются по СНиП на проектирование отдельных видов гидро­технических сооружений, их конструкций и осно­ваний.

В некоторых случаях расчетные сопротивления материалов и грунтов определяются после статис­тической обработки результатов эксперименталь­ных исследований.

Расчетное значение нагрузки определяется умножением нормативного значения нагрузки на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке .

Нормативные значения нагрузок следует опре­делять по СНиП на проектирование отдельных видов гидротехнических сооружений, их конструк­ций и оснований.

Значения коэффициентов надежности по на­грузке при расчетах по предельным состояниям первой группы следует принимать в соответствии с обязательным приложением 3.

Расчеты гидротехнических сооружений, их конструкций и оснований по предельным состояниям второй группы следует производить с коэф­фициентом надежности по нагрузке , а также с коэффициентами надежности по материалам , и грунтам , равными 1,0, за исключением случаев, которые установлены в СНиП на проекти­рование отдельных видов гидротехнических со­оружений, их конструкций и оснований.

Методы расчета гидротехнических сооружений устанавливаются соответствующими норматив­ными документами по проектированию отдельных видов конструкций и сооружений.

Расчет конструкций и сооружений в необходи­мых случаях следует производить с учетом нели­нейных и неупругих деформаций, влияния трещин и неоднородности материалов.

Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения подразделяются на постоянные и вре­менные (длительные, кратков­ре­менные и особые).

В необходимых случаях дополнительно следует учитывать нагрузки и воздействия, указанные в СТ СЭВ 1407-78. Перечень нагрузок и воздействий и их сочетаний, подлежащих учету при расчетах отдельных видов гидротехнических сооружений, их конструкций и оснований, следует принимать по соответствующим строительным нормам и правилам.

Гидротехнические сооружения следует рассчитывать на основные и особые сочетания нагрузок и воздействий.

Основные сочетания включают постоянные, временные длительные и кратковременные нагрузки и воздействия. Особые сочетания включают постоянные, временные длительные, кратковременные и одну (одно) из особых нагрузок и воздействий.

Нагрузки и воздействия необходимо принимать в наиболее неблагоприятных, но реально для рассматриваемого расчетного случая сочетания отдельно для строительного и эксплуатационного периодов и расчетного ремонтного случая.

При проектировании постоянных речных гидротехнических сооружений расчетные максимальные расходы воды надлежит принимать исходя из ежегодной вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемой в зависимости от класса сооружений для двух расчетных случаев - основного и поверочного -по таблице 7. При этом расчетные гидрологические характеристики следует определять по СНиП 2.01.14-83.

Таблица 7

* С учетом гарантированной поправки , %, в соответствии со СНиП 2.01.14-83.

Расчетный расход воды, подлежащий про­пуску в процессе эксплуатации через постоянные водопропускные сооружения гидроузла, следует определять исходя из расчетного максимального расхода, с учетом трансформации его проектируемыми для данного гидротехнического сооружения или дей­ствующими водохранилищами и изменения условий формирования стока, вызванного хозяй­ственной деятельностью в бассейне реки.

Пропуск расчетного расхода воды для ос­новного расчетного случая должен обеспечиваться, как правило, при нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа через:

эксплуатационные водосбросные устройства при полном их открытии;

все гидротурбины ГЭС;

другие водопропускные сооружения при нор­мальном режиме их эксплуатации.

Пропуск расходов воды основного расчетного случая, в том числе через нерегулируемые водосбросы (без затворов), допускается осуществлять и при уровнях верхнего бьефа, отличающихся от НПУ. Нагрузки и воздействия, соответствующие уровням выше НПУ, следует учитывать в составе основного сочетания нагрузок и воздействий, а для сооружений, предназначенных для борьбы с наводнениями, - при соответствующем обосновании в составе особого сочетания нагрузок и воздействий.

Пропуск расчетного расхода воды для поверочного расчетного случая надлежит обеспечивать при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне (ФПУ) всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, гидротурбины ГЭС, водозаборные сооружения оросительных систем и систем водоснабжения, судоходные шлюзы, рыбопропускные сооружения и резервные водосбросы. При этом, учитывая кратковременность прохождения пика паводка, допускаются:

уменьшение выработки электроэнергии ГЭС;

нарушение нормальной работы водозаборных сооружений, не приводящее к созданию аварийных ситуаций на объектах - потребителях воды;

повреждение резервных водосбросов, не снижающее надежности основных сооружений;

пропуск воды через водоводы замкнутого поперечного сечения при переменных режимах, не приводящий к разрушению водоводов;

размыв русла и береговых склонов в нижнем бьефе гидроузла, не угрожающий разрушением основных сооружений, селитебных территорий и территорий предприятий, последствия которого могут быть устранены после пропуска паводка.

На реках с каскадным расположением гид­роузлов расчетный максимальный расход воды для проектируемого гидроузла следует определять с учетом его класса, расположения в каскаде, про­пускной способности вышерасположенного гидроуз­ла при НПУ и ФПУ, а также с учетом правил эксплуатации гидросооружений и водохранилищ каскада, величины боковой приточности на примы­кающих к гидроузлу участках верхнего бьефа, при­нимая при этом расчетные расходы в соответствии с классом проектируемого гидроузла.

Независимо от класса сооружений гидроузлов, расположенных в каскаде, пропуск расхода воды основного расчетного случая не должен приводить к нарушению нормальной эксплуатации основных гидротехни­чес­ких сооружений нижерасположенных гидроузлов в случае, если класс основных гидротехнических сооружений проекти­ру­емого гидроузла ниже класса сооружений вышерасположенного гидроузла, допус­кается пропуск расчетного расхода воды повероч­ного расчетного случая через проектируемый гидроузел обеспечивать путем увеличения его водопро­пускной способности без повышения класса.

Для постоянных гидротехнических сооруже­ний I-III классов в период их временной эксплуата­ции в ходе строительства ежегодные вероятности превышения расчетных максимальных расходов во­ды следует принимать по таблице 7 в зависимости от класса сооружений пускового комплекса.

Учитывая ограниченную длительность временной эксплуатации гидротехнических сооружений, расчет­ные максимальные расходы воды, принятые для пускового комплекса, при надлежащем обоснова­нии допускается понижать, при этом расчет вероят­ности превышения максимального расхода воды для этого периода можно выполнять в соответст­вии со СНИП.

Для временных гидротехнических сооруже­ний максимальные расчетные расходы воды необхо­димо принимать по основному расчетному случаю при ежегодной вероятности превышения, равной 5 %. Для временных сооружений, отнесенных к III классу, ежегодную вероятность превышения необходимо принимать равной 3 %, а для временных сооружений, обеспечивающих строительство и ре­монт постоянных сооружений III и IV классов, допускается при соответствующем обосновании уменьшать расчетные расходы воды, принимая еже­годную вероятность превышения свыше 5 %.

В строительный период следует учитывать возможность повышения уровня воды против рас­четного из-за возникновения заторных или зажорных явлений.

Список литературы

Основная

1. Нестеров М.В. «Гидротехнические сооружения» - Минск: Новое знание, 2006г.

2. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

3. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

4. СНиП 2.07.01-89*. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.

5. СНиП 3.01.01-85*. Организация строительного производства.

6. СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве.

7. СНиП Ш-4-80*. Техника безопасности в строительстве.

8. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий.

9. СНиП 2.06.05 – 84* «Плотины из грунтовых материалов»

10. СНиП 2.06.06 – 85 «Плотины бетонные и железобетонные»

11. СНиП 2.06.08 – 87 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений».