Расчетные схемы сил и нагрузок, действующих на водоподпорные плотины, страница 2

Из расчетных нагрузок и воздействий рассматриваются наибольшие их значения, при которых сооружение (плотина) будет работать нормально.

Эти наибольшие воздействия (силы, моменты, напряжения) принято называть обобщенным силовым воздействием F. Расчетное обобщенное силовое воздействие получено путем умножения нормативного воздействия

F на коэффициент надежности по нагрузке gf. Величина коэффициента надежности колеблется /4/ от gf =1 (для гидростатического волнового давления фильтрационных вод) до  gf =1,1 (давление от веса грунта, ледовые  воздействия)  и gf =1,2  (для  давления  наносов, бокового давления грунта).

Способность сооружения воспринимать нагрузки может быть оценена его обобщенной несущей способностью R. При установлении величины R необходимо учитывать однородность материала, условия его работы, в т.ч. совместную работу с другими сооружениями в составе гидротехнического комплекса.

Для этого вводится группа коэффициентов:

gс - коэффициент условий работы (от gс =0,75 для расчета устойчивости береговых упоров арочных плотин до gс =1,15 для железобетонных плит, при расчете  устойчивости плотин gс =1,0);

gfс - коэффициент сочетания нагрузок (для основного сочетания gfс=1,0; для особого gfс = 0,9; для строительного периода gfс =0,95)

gn - коэффициент надежности (I класс - gn=1,25; II класс gn=1,2; III класс gn=1,15; IV класс gn=1,1).

Наступление 1-й группы предельных состояний оценивают по условию

F*gn* gfc£ gc*R                                                  (10.1)

Из зависимости (10.1) можно получить выражение для вычисления обобщенного коэффициента  запаса

gtot = gn gfc / gc £ R / F                                       (10.2)

Определяя gtot  для различных вариантов конструкции одного и того же сооружения, судят об их надежности, устойчивости и прочности.

В формулах (10.1) и (10.2) под обобщенной нагрузкой F и обобщенной несущей способностью R понимают силы или моменты сил в зависимости от используемого метода расчета.

Наступление второй группы предельных состояний оценивают путем сопоставления расчетных осадок Sd, горизонтальных смещений Ud, углов крена Wd с их предельными (допустимыми) величинами Su, Uu, Wu по одному из условий

Sd £ Su; Ud £ Uu; Wd £ Wu                        (10.3)

Аналогично оценивают раскрытие температурно-осадочных швов и трещин в бетонных и железобетонных  конструкциях и местную прочность грунтов основания.

Более подробное описание расчетов сооружений по предельным состояниям описано в учебниках "Гидротехническое сооружения".

10.3 Расчет устойчивости гравитационных плотин на сдвиг, опрокидывание и всплывание

Расчеты устойчивости на сдвиг для плотин на нескальных основаниях выполняют по первому предельному состоянию с целью обеспечения несущей способности основания. Сдвиг плотин на нескальном основании может происходить по следующим схемам:

а) Плоский сдвиг (рис 10.2) - непосредственно по поверхности опирания АВ. При этом горизонтальные перемещения грунта основания (пластические деформации под подошвой) незначительны или отсутствуют.

Рис. 10.2 Схема плоского сдвига плотины.

б) Смешанный сдвиг (рис. 10.3) происходит частично по поверхности опирания АВ, а частично с выпором грунта основания по кривой ВСД. Его наблюдают при определенном увеличении нормальных напряжений и пластических деформаций у низовой грани плотины.

Рис. 10.3 Схема смешанного сдвига плотины в) Глубинный сдвиг (рис. 10.4) происходит с выпором грунта основания под всей подошвой, т.е. по кривой АВС, проходящей через верховое ребро плотины.