3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................ 10
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ......................................................................................................... 12
Глава 1. ОБЗОР РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОУЗЛА............................. 12
1.1
Основные исходные данные гидроузла.............................................................. 12
1.2
Социальная значимость строительства гидроузла ............................................ 12
1.3
Географическое расположение гидроузла ......................................................... 13
1.4
Климатические условия района строительства ................................................. 14
1.5
Ветровой режим района строительства.............................................................. 16
1.6
Тектонические процессы и сейсмичность района строительства ................... 17
1.7
Гидрологические характеристики реки .............................................................. 19
1.8
Инженерно-геологические условия района строительства .............................. 19
1.9
Анализ возможности применения местных строительных материалов ......... 21
1.10
Выводы и рекомендации по возведению гидроузла ......................................... 22
Глава 2. КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА................................................................. 23
2.1
Обзор необходимых для гидроузла сооружений .............................................. 23
2.2
Обзор возможных вариантов исполнения сооружений и компоновки
гидроузла ............................................................................................................................ 23
2.2.1
Глухая плотина ..................................................................................................... 23
2.2.2
Здание ГЭС и ОРУ ................................................................................................ 25
2.3
Назначение компоновки гидроузла .................................................................... 26
Глава 3. ПОДБОР НАИБОЛЕЕ ЭКОНОМИЧНОГО
ПРОФИЛЯ(ОПТИМИЗАЦИЯ) РАСЧЁТНОЙ СЕКЦИИ ГЛУХОЙ ПЛОТИНЫ 27
3.1
Постановка задачи оптимизации ........................................................................ 27
3.2
Описание метода решения задачи оптимизации ............................................... 27
3.3
Назначение факторов варьирования и диапазона их значений ....................... 29
3.4
Решение задачи оптимизации ............................................................................. 31
3.4.1
Решение с помощью методов сопромата и теории упругости......................... 32
3.4.2
Решение с помощью метода конечных элементов............................................ 34
3.4.2.1 Расчёт НДС и устойчивости профиля №1 ........................................................ 34
4
3.4.2.2 Расчёт НДС и устойчивости профиля №2 ......................................................... 37
3.4.2.3 Расчёт НДС и устойчивости профиля №3 ........................................................ 40
3.4.2.4 Расчёт НДС и устойчивости профиля №4 ........................................................ 42
3.4.2.5 Расчёт НДС и устойчивости профиля №5 ......................................................... 45
3.4.2.6 Расчёт НДС и устойчивости профиля №6 ........................................................ 48
3.4.2.7 Расчёт НДС и устойчивости профиля №7 ......................................................... 50
3.4.2.8 Расчёт НДС и устойчивости профиля №8 ........................................................ 53
3.4.2.9 Расчёт НДС и устойчивости профиля №9 ........................................................ 55
3.4.2.10
Проверка адекватности полученных результатов ...................................... 58
3.4.2.11
Решение задачи оптимизации ....................................................................... 61
3.5
Оценка достоверности полученных результатов .............................................. 63
3.6
Сравнение результатов оптимизации полученных методами сопромата и
теории упругости и методом конечных элементов ....................................................... 64
3.6.1
Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №1 ................................ 65
3.6.2
Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №2 ................................ 67
3.6.3
Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №3 ................................ 70
3.6.4
Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №4 ................................ 73
3.6.5
Оценка полученных результатов ........................................................................ 76
3.7
Анализ возможности применения альтернативных конструкций................... 77
3.7.1
Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №1 ............................ 78
3.7.2
Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №2 ............................ 80
3.7.3
Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №3 ............................ 83
3.7.4 Анализ полученных данных и оценка применимости альтернативных
профилей ............................................................................................................................ 85
3.8
Назначение расчётного профиля глухой секции плотины ............................... 86
Глава 4. РАСЧЁТ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
(НДС) РАСЧЁТНОГО ПРОФИЛЯ ГЛУХОЙ СЕКЦИИ ПЛОТИНЫ................... 87
4.1
Постановка задачи ................................................................................................ 87
4.2
Анализ методов расчёта НДС и назначение используемого метода............... 87
4.3
Состав расчётных нагрузок и воздействий ........................................................ 88
4.4
Расчёт сейсмического воздействия ..................................................................... 89
5
4.5
Назначение расчётной конструктивной схемы ............................................... 106
4.6
Расчёт напряжённо-деформированного состояния ......................................... 107
4.6.1
Расчёт НДС для основного сочетания нагрузок .............................................. 107
4.6.1.1 Расчёт в упругой постановке задачи................................................................. 107
4.6.1.2 Расчёт в постановке задачи с учётом трещинообразования .......................... 113
4.6.2 Расчёт НДС для основного сочетания нагрузок, решение задачи в статикофильтрационной постановке .......................................................................................... 119
4.6.2.1 Первая итерация.................................................................................................. 119
4.6.2.2 Вторая итерация .................................................................................................. 125
4.6.3 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте ФПУ и нормальной
работой противофильтрационных и дренажных устройств ....................................... 131
4.6.4 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте температурных
воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур........................................................................................................................ 137
4.6.4.1 Летний период..................................................................................................... 137
4.6.4.2 Зимний период .................................................................................................... 143
4.6.5 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте сейсмического
воздействия ...................................................................................................................... 150
4.7
Анализ полученных результатов ...................................................................... 156
4.8
Назначение марок и классов бетона ................................................................. 156
4.8.1
Зона №1 ................................................................................................................ 167
4.8.2
Зона №2 ................................................................................................................ 168
4.8.2.1 Глухие секции ..................................................................................................... 168
4.8.2.2 Водосливные секции .......................................................................................... 169
4.8.3
Зона №3 ................................................................................................................ 169
4.8.4
Зона №4 ................................................................................................................ 170
4.8.5 Подведение итогов подбора марок и классов бетона и определения зон
бетонирования ................................................................................................................. 171
Глава 5. РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
173
5.1
Постановка задачи .............................................................................................. 173
5.2
Подбор основного гидросилового оборудования ГЭС ................................... 173
6
5.2.1
Подбор гидротурбин .......................................................................................... 173
5.2.2
Определение диаметра рабочего колеса .......................................................... 174
5.2.3
Определение частоты вращения гидротурбины .............................................. 176
5.2.4 Расчёт турбины при варьировании диаметра рабочего колеса в диапазоне
достаточном для попадания в зону высоких КПД турбины ....................................... 178
5.2.5
Заключение по выбору диаметра гидротурбины ............................................ 179
5.3
Пересчёт КПД с модели на условия натурной гидротурбины....................... 180
5.4
Определение высоты отсасывания и отметки рабочего колеса ..................... 181
5.5
Назначение габаритов гидротурбины............................................................... 183
5.6
труб
Выбор формы и определение размеров турбинных камер и отсасывающих
183
5.7
Определение металлоёмкости ........................................................................... 186
5.8
Подбор гидрогенераторов .................................................................................. 190
5.9
Подбор повышающих трансформаторов ......................................................... 193
5.10
Подбор кранового оборудования здания ГЭС ................................................. 194
5.11
Назначение диаметра деривационного туннеля .............................................. 196
5.12
Расчёт НДС деривационного туннеля в характерном сечении ..................... 197
5.13
Анализ полученных данных НДС деривационного туннеля ......................... 200
5.14
Подбор продольной арматуры деривационного туннеля ............................... 201
5.15
Подбор кольцевой арматуры деривационного туннеля ................................. 201
Глава 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ПРОПУСКА
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ .......................... 204
6.1
Расчёт пропуска минимального экологического (полезного) попуска ......... 204
6.1.1 Проектирование напорного туннеля в теле плотины для пропуска расхода
полезного попуска ........................................................................................................... 204
6.1.2
Расчёт пропускаемого расхода при ФПУ......................................................... 207
6.1.3
Определение дальности отброса струи потока................................................ 207
6.1.3.1 Определение коэффициента аэрации потока ................................................... 208
6.1.3.2 Расчёт дальности отброса струи с учётом аэрации ......................................... 208
6.1.4 Определение угла и скорости входа струи потока под уровень нижнего
бьефа 208
7
6.1.4.1 Определение угла наклона струи при входе потока под уровень нижнего
бьефа 208
6.1.4.2 Определение скорости струи при входе потока под уровень нижнего бьефа209
6.1.5
Определение глубины ямы размыва ................................................................. 209
6.2
Гидравлические расчеты пропуска расхода поверочного наводнения ......... 210
6.3
Гидравлические расчеты пропуска расхода паводка поверочного
наводнения ....................................................................................................................... 212
6.4
Анализ гидравлических расчетов пропуска расхода поверочного
наводнения и пропуска расхода паводка поверочного наводнения .......................... 214
6.5
Расчет сопряжения бьефов ................................................................................ 220
6.5.1 Определение сжатой глубины на носке водослива и скорости в сжатом
сечении. ............................................................................................................................ 221
6.5.1.1 Приближение №1 ................................................................................................ 222
6.5.1.2 Приближение №2 ................................................................................................ 222
6.5.2
Определение дальности отброса струи потока................................................ 222
6.5.2.1 Определение коэффициента аэрации потока ................................................... 222
6.5.2.2 Расчёт дальности отброса струи с учётом аэрации ......................................... 223
6.5.3 Определение угла и скорости входа потока струи под уровень нижнего
бьефа 223
6.5.3.1 Определение угла наклона струи при входе потока под уровень нижнего
бьефа 223
6.5.3.2 Определение скорости струи при входе потока под уровень нижнего бьефа223
6.5.4
Определение глубины ямы размыва ................................................................. 223
6.6
Оценка вариантов высоты водосливного носка .............................................. 224
6.7
Назначение мер по борьбе с кавитационными явлениями............................. 229
6.8
Назначение характеристик крана для аварийно-ремонтных затворов ......... 231
Глава 7. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ................................... 233
7.1
Организационно-технологическая подготовка строительства ...................... 233
7.2
Оценка воздействия строительства гидроузла на население и
промышленность региона и разработка мероприятий по минимизации
негативного влияния ....................................................................................................... 234
7.3
Организация строительства на ранних этапах................................................. 235
8
7.4
Назначение характеристик цементационной завесы ...................................... 235
7.5
Назначение характеристик дренажа основания .............................................. 237
7.6
Назначение схемы пропуска строительных расходов .................................... 238
7.7
Определение этапов строительства и основных работ производимых на
каждом этапе .................................................................................................................... 238
7.7.1
Этап №1 ............................................................................................................... 239
7.7.2
Этап №2 ............................................................................................................... 239
7.7.3
Этап №3 ............................................................................................................... 240
7.7.4
Этап №4 ............................................................................................................... 240
7.7.5
Этап №5 ............................................................................................................... 240
7.8
Назначение состава грунтов слагающих перемычки ...................................... 240
7.9
Назначение схемы водоотведения и водопонижения котлована .................. 241
7.10
Определение количества туннелей для пропуска строительных расходов.. 241
7.11
Определение диаметра туннелей и высот перемычек .................................... 242
7.11.1 Первое приближение .......................................................................................... 243
7.11.2 Второе приближение для двух туннелей ......................................................... 245
7.11.3 Второе приближение для трёх туннелей .......................................................... 249
7.11.4 Анализ результатов и назначение параметров перемычки и туннелей ........ 251
7.12
Расчёт пропуска строительных расходов ......................................................... 252
7.13 Назначение характеристик автомобильной дороги проходящей по гребню
плотины ............................................................................................................................ 254
7.14
Назначение характеристик дренажа тела плотины и галерей ....................... 254
7.15
Разработка календарного графика производства бетонных работ ................ 257
7.16
Разработка технологической схемы бетонного хозяйства ............................. 259
7.16.1 Расчёт производительности бетонного завода ................................................ 260
7.16.1 Определение количества бетоносмесителей ................................................... 260
7.16.2 Определение ёмкости складов цемента ........................................................... 262
7.16.3 Определение ёмкости складов заполнителей цемента ................................... 265
7.16.4 Подбор ленточного конвейера .......................................................................... 267
7.17 Разработка схемы бетоновозного транспорта и технологии бетонирования
основных сооружений..................................................................................................... 268
9
7.18
Разработка внутри блочной механизации бетонных работ ............................ 274
7.19 Разработка технологической схемы вспомогательных производств
бетонного хозяйства ........................................................................................................ 276
7.19.1 Подбор состава столярно-опалубоного производства .................................... 276
7.19.2 Подбор состава арматурного производства ..................................................... 278
Глава 8. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ............................................................... 281
8.1
Исходные данные ............................................................................................... 281
8.2
Объектные сметы ................................................................................................ 282
8.3
Сводный сметный расчёт ................................................................................... 299
8.4
Определение основных экономических показателей ..................................... 300
Глава 9. ОХРАНА ТРУДА ..................................................................................... 302
9.1
Исходные данные ............................................................................................... 302
9.2
Анализ производственных вредностей при сооружении проектируемого
объекта .............................................................................................................................. 303
9.2.1
Техника безопасности при выполнении земляных работ .............................. 303
9.2.2
Монтажные работы ............................................................................................ 305
9.2.3
Электромонтажные работы ............................................................................... 306
9.2.4
Применение машин и механизмов .................................................................... 311
9.2.5
Производственное освещение ........................................................................... 311
9.2.6
Защита от шума и вибрации .............................................................................. 313
9.2.7
Борьба с пылью и вредными газами ................................................................. 315
9.2.8
Пожарная безопасность...................................................................................... 316
9.3
Расчёт освещения строительной площадки ..................................................... 318
9.4
Расчёт защитного зануления ............................................................................. 327
Глава 10.
ЭКОЛОГИЯ ........................................................................................ 332
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................... 334
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................................... 336
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Отчёт системы "Антиплагиат" ..................................................... 343
10
ВВЕДЕНИЕ
Республика Ангола является крупным государством располагающимся в
южной Африке. Для этого государства, как и для большинства стран региона остро стоит вопрос выработки электроэнергии. Республика Ангола обрела независимость и статус самостоятельного государства в 1975 году [1], что породило
вспыхнувшую войну за разделение власти между группировками внутри страны.
Однако СССР в 1980 году совместно с группировкой обладавшей наибольшим
влиянием и доминирующим положением в регионе начали совместный проект по
освоению гидроэнергетического потенциала реки Кванза, протекающей полностью по её территории. Так появился проект гидроузла Капанда, однако на завершающем этапе строительства в 1991 году произошёл распад СССР и активизация
гражданской войны, что негативно сказалось на строительстве и оно было приостановлено. Проект перешел в категорию долгостроев и был заморожен.
К 2000 году началась деэскалация конфликта и строительство было возобновлено. В 2002 году война полностью завершилась и правительству пришлось
задуматься о решении вопроса электрификации вновь. С конца 80х годов прошлого века, когда создавался проект гидроузла Капанда, потребность страны в электроэнергии значительно возросла и продолжает увеличиваться. Введение в строй
ГЭС Капанда мощностью 520 МВт уже не обеспечивало растущее электропотребление.
Так появился проект создания каскада ГЭС состоящего из двух крупных и
шести малых гидроузлов [2]. ГЭС Лаука станет второй в данном каскаде, обеспечивая не только выработку электроэнергии, но и выполняя функцию контррегулятора ГЭС Капанда, что повысит её эффективность. Её расчётная мощность в
2000МВт позволит ей стать второй по мощности ГЭС в Африке.
Таким образом объектом данной работы является ГЭС Лаука. Целью данной
работы является проектирование в заданных условия района строительства гидроузла обеспечивающего данную выработку электроэнергии при условии обеспечения надежности конструкции и простоты эксплуатации, при минимизации
стоимости строительства. Проект гидроузла должен включать в себя [3]:
11
Подбор оптимального профиля глухой плотины;
Расчёт глухой плотины;
Подбор оборудования ГЭС;
Расчёт водосбросных сооружений;
Определение схемы пропуска строительных и эксплуатационных расходов;
Разработку схемы организации и технологии строительства;
Расчёт стоимости проекта и его основных экономических показателей;
Разработку документации обеспечивающей безопасность жизнедеятельности и охрану труда персонала;
Оценку экологических последствий и разработку рекомендаций по минимизации негативного воздействия гидроузла на район затопления.
12
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 1.
1.1
ОБЗОР РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОУЗЛА
Основные исходные данные гидроузла
Название гидроузла – ГЭС Лаука;
Страна – Республика Ангола;
Высота плотины: 130 [м];
Отметка НПУ:850 [м];
Отметка УСВ: 800 [м] ;
Отметка дна реки: 723.00 [м];
Установленная мощность ГЭС: NГЭС = 2067 [МВт];
Максимальный расход ГЭС: QГЭС = 550 [м3/с];
Сейсмичность района строительства 7 баллов;
Максимальный паводковый расход: Qmax0.01% = 10000 [м3/с];
Поверочный паводковый расход: Q0.01% = 9280 [м3/с];
Максимальный расход строительного паводка: Q2% = 4337 [м3/с];
Расход перекрытия: Qпер = 175 [м3/с];
Среднегодовая температура воздуха: Тср=20.7 [℃] ;
Расчётная минимальная температура воздуха: Трасч.min = 18.7 [℃ ];
Расчётная максимальная температура воздуха: Трасч.max = 21.7 [℃ ];
Годовое количество осадков: 1129.4 [мм] ;
Объём создаваемого водохранилища: 5.729 [км3];
Тип основания: скальное.
1.2
Социальная значимость строительства гидроузла
Республика Ангола в силу своего исторического прошлого начала развиваться лишь в последние четыре десятилетия. Попытки увеличения ВВП неизменно связаны для данной страны с разработкой полезных ископаемых, наращи-
13
ванием предприятий производственной отрасли. Это требует значительного увеличения выработки электроэнергии.
Развитие экономики и связанный с этим рост благосостояния населения вызывает рост энергопотребления населения в разы, что негативно сказывается на
слаборазвитой энергетической отрасли данной страны. По состоянию на 2016 год
70% населения страны не имеют доступа к электроэнергии.
Таким образом электрификация страны на текущий момент - это одна из
приоритетных задач правительства. Создание ГЭС Лаука, которая после введения
в эксплуатацию станет самой мощной ГЭС страны, повысит выработку электроэнергии в более чем в два раза.
1.3
Географическое расположение гидроузла
ГЭС Лаука располагается на реке Кванза. Общая протяжённость которой
составляет 960 км, площадь бассейна 147.7 тыс. км2, берёт исток в горном массиве
Бие и протекает по центральной и западной частям Анголы до устья впадающего
в Атлантический океан, расположенного южнее столицы страны Луанды [4, с.
438].
Створ ГЭС Лаука располагается в 45 км. ниже по течению относительно
уже введённой в эксплуатацию ГЭС Капанда и в 220 км на юго-востоке от столицы страны Луанды. Относится к территории провинции Маланже, однако фактически её расположение пограничное, между провинциями Маланже, Южная
Кванза и Северная Кванза. Несмотря на высокую плотность населения в данных
провинциях в целом (10.11, 33.81 и 18.33 чел./м2 соответственно) район строительства в силу своей удалённости от крупных поселений является малонаселённым.
Тот факт, что район строительства малонаселён, несомненно является положительным фактором, т.к практически полностью отпадает необходимость в
переселении населения с затопляемых территорий и возмещения их убытков в
связи с потерей недвижимого имущества.
14
1.4
Климатические условия района строительства
Исследования климатических условий в документации к данному проекту
не прилагались, поэтому произведём анализ региона для выявления температурного режима и нормы осадков.
Ближайшими точками для которых есть данные наблюдения за температурным режимом
и осадками "нормального" года, является город Ндалатандо
[Таблица 1.1] и створ ГЭС Капанда [Таблица 1.2] (в абсолютных значениях в 55
км и 38 км соответственно), данные температурного режима наиболее холодного
и жаркого года имеются только для ГЭС Капанда [Таблица 1.3]. Поскольку питание реки Капанда преимущественно дождевое, то вывод о годовом стоке можно
сделать на основании данных об осадках. График зависимости осадков от времени
в данном случае будет являться гидрографом данной реки.
Таблица 1.1 Средняя температура и норма осадков для г.Ндалатандо.
Показатель
Средняя температура, С˚
Норма осадков,
мм
Янв.
Фев.
Март
Апр.
Май
Июнь
22.86
23.13
23.1
93
100
226
Показатель
Средняя температура, С˚
Норма осадков,
мм
Авг.
Сен.
24.29
7
Июль
23.4
24.31
23.48
23.18
266
42
2
3
Окт.
Нояб.
Дек.
Год
24.75
23.74
22.76
22.75
23.5
-
18
89
216
151
101.1
1213
Сумма
Таблица 1.2 Средняя температура и норма осадков для створа ГЭС Капанда.
Показатель
Янв Фев. Март
Средняя темпера21.7 21.4
21.3
тура, С˚
Норма осадков, мм 59.6 111.5 297.8
Апр.
Май
Июнь
Июль
21.3
20.2
18.7
18.7
159.8
11.3
0.0
1.0
Показатель
Авг Сен.
Средняя темпера20.1 21.5
тура, С˚
Норма осадков, мм 3.2 20.0
Нояб.
Дек.
21.5
20.7
20.9
20.7
-
81.9
251.9
131.4
94.1
1129.4
Окт.
Год
Сумма
15
Таблица 1.3 Наибольшая и наименьшая температуры для створа ГЭС Капанда.
Показатель
Наибольшая
температура, С˚
Наименьшая
температура, С˚
Янв.
Фев.
Март
Апр.
Май
Июнь
Июль
33.0
34.8
33.0
33.0
35.2
33.8
33.5
9.6
7.7
9.6
8.5
2.7
0.1
1.6
Показатель
Авг.
Сен. Окт.
Нояб. Дек. Год
Среднее
Наибольшая
33.8
37.0
34.0
35.0
32.6
37.0
34.1
температура, С˚
Наименьшая
3.0
5.0
8.4
9.4
9.0
0.1
6.2
температура, С˚
На основании данных наблюдений, делаем вывод о точности имеющихся
данных, ввиду практически полного совпадения их значений. Однако необходимо
принять во внимание, что город Ндалатандо находится на удалении в 55 км. от
реки Кванза, что делает его климат более континентальным, т.е температуры зимнего и летнего периодов, имеют большее отклонение от среднегодового значения,
нежели температуры полученные в результате наблюдения за створом ГЭС Кванза.
Таким образом целесообразно принять за расчётные значения температурного режима и нормы осадков, данные полученные из наблюдений за створом
ГЭС Кванза [Таблица 1.2;Таблица 1.3]. Полученное распределение температур и
осадков для расчётного года представлены на [Рисунок 1.1;Рисунок 1.2] соответственно.
25
24.5
24
Т, C˚
23.5
23
22.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Месяц
Рисунок 1.1 - График зависимости среднемесячной температуры от времени.
16
300
250
200
Осадки, мм 150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
Месяц
8
9
10
11
12
Рисунок 1.2 - График зависимости месячных осадков от времени.
1.5
Ветровой режим района строительства
Климат района строительства характеризуется высокой влажностью и малой ветреностью [Таблица 1.4], благодаря чему шквалистый ветер здесь не встречается. Положительно сказывается и удалённость района строительства от побережья Атлантического океана, что значительно ослабляет силу океанических ветров и исключает влияние бриза.
В целом в данном районе средняя скорость ветра в течении года не превышает 5 м/с, а его направление преимущественно западное [Таблица 1.5;Рисунок
1.3].
Таблица 1.4 Средняя влажность и скорость ветра в Анголе.
Показатель
Янв.
Средняя влаж77
ность, %
Средняя скорость
2.9
ветра, м/с
Фев.
Март
Апр.
Май
Июнь
79
3.0
Июль
80
82
81
80
82
2.9
2.8
3.0
2.8
2.7
Показатель
Авг. Сен. Окт.
Нояб. Дек. Год
Средняя влаж82
81
81
80
79
80.3
ность, %
Средняя скорость
2.5
2.8
3.2
3.2
3.0
2.9
ветра, м/с
Таблица 1.5 Повторяемость различных направлений ветра для Анголы.
Направление
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
Повторяемость, %
10.3
6.5
7.6
8
16.7
15.2
23.2
12.5
17
Рисунок 1.3 - Роза ветров для Анголы.
1.6
Тектонические процессы и сейсмичность района строительства
Район возведения ГЭС Лаука имеет двоякое расположение, с одной стороны
он располагается на платформенном прогибе у северо-восточной окраины Ангольского щита, а с другой на самом Ангольском щите. Створ ГЭС Капанда и
восточная оконечность рассматриваемого для возведения ГЭС Лаука района располагаются на платформенном прогибе. Западная оконечность рассматриваемого
района и створ ГЭС Ньянге располагаются непосредственно на Ангольском щите.
Наиболее крупные разломы - Южная и Северная Кванза, расположены севернее данного района. Два глубинных сквозькоровых разлома проходят в субмеридиональном направлении в 10 и 30 км от участка створа Ньянге и не создают
опасности для района ГЭС Лаука.
Субгоризонтальное залегание осадочных пород и отсутствие складочных
нарушений свидетельствует о тектонической малоактивности данного района. За-
18
легающие в данном районе породы и структуры имеют длительную историю, начинающуюся в протерозойской эре, это обусловило возникновение неглубинных
разломов различных структур. Наличие в данных породах жёстких кристаллических связей и длительного периода существования привело в результате испытываемых колебаний к тектоническим подвижкам субвертикальных направлений.
Согласно [5,п.8.2.4]: "При проектировании ГТС для определения нормативной сейсмичности района строительства надлежит применять действующую систему карт общего сейсмического районирования или списки населенных пунктов
Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах (приложение А).
При этом используют карту С ОСР-2015 - при расчете на МРЗ водоподпорных сооружений классов I, II и III, карту В ОСР-2015 при расчете на МРЗ водоподпорных сооружений класса IV и безнапорных ГТС и карту А ОСР-2015 - при расчете
на ПЗ ГТС всех классов." Однако регион реки Кванза, расположенной в Республике Ангола не входит в состав Российской Федерации и следовательно его нет на
картах ОСР-2015. В связи с этим будем использовать данные полученные при
проектировании ГЭС Капанда.
Основными сейсмогенирирующими структурами – зонами возможных очагов землетрясения (ВОЗ) для этого района являются глубинный разлом Южная
Кванза (ВОЗ 1) и Безымянный глубинный разлом (ВОЗ 1У).
В зоне ВОЗ 1 известны два землетрясения, произошедшие в 1968 г., в 1976
г., с магнитудами 4.4 и 4.8 баллов соответственно. В зоне ВОЗ 1У известно землетрясение 1914г. С магнитудой 6.45 баллов. В целом данный район можно охарактеризовать, как район с несущественным уровнем сейсмической опасности и
принять сейсмичность района в 7 баллов. А сейсмичность района для МРЗ равной
8 баллов. Таким образом расчётная сейсмичность 8 баллов.
Принятая сейсмичность района возведения плотины составляет 8 баллов,
однако согласно [5,Таблица 8.1] для района с сейсмичностью равной 8 баллов и
скальных слабовыветрелых грунтов основания, которые имеются в районе строительства происходит понижение сейсмичности при расчёте до 7 баллов. Таким
19
образом окончательно примем сейсмичность района для МРЗ на который будем
производить расчёт равной 7 баллов.
1.7
Гидрологические характеристики реки
Основные характеристики реки Кванза касающиеся стока, бассейна и протяжённости были приведены в пунктах 1.3 и 1.4. Основной особенностью данной
реки, является ярко выраженный дождевой тип питания, в результате чего на период дождей длящийся 4 месяца, с марта по апрель и с ноября по декабрь, приходится более 70% всего годового стока реки Кванза. А на период засушливого лета, продолжительностью 4 месяца, с июня по сентябрь, приходится 2.5%.
В данном разделе рассмотрим необходимость создания судоходных сооружений на данном гидроузле. Т.к исток реки Кванза располагается в горной местности, то судоходство возможно не на всей её протяженности. Судоходным участком считается 258 км от устья реки [4, с. 438]. Створ гидроузла ГЭС Лаука располагается приблизительно в 220 км. от устья, однако малая заселённость данного
региона, наличие порогов, планируемое возведение большого количества гидроузлов и расположение в окончании судоходной зоны, делают проектирование судоходного шлюза нецелесообразным.
Географическое расположение Анголы заранее предопределило тип рыбопромыслового хозяйства этой страны. Засушливое лето, когда сток реки становится практически равны нулю обуславливает отсутствие крупных промысловых
пород рыб. А близость океана, природное разнообразие и богатство околоэкваториальных вод данной страны позволили наладить рыбный промысел, мало используя воды данной реки. Основываясь на всём вышеперечисленном, можно
сделать вывод об отсутствии необходимости в проектировании рыбохода на данном гидроузле.
1.8
Инженерно-геологические условия района строительства
Русло реки Кванза расположено на дне U-образного ущелья шириной 330 м
по низу и 370 м по верху. В основе ущелья и в откосах до отметки в среднем 750
20
метров лежит массив из прочного гнейса, который обладает необходимой несущей способностью для бетонной плотины. Далее откосы представлены горизонтальными слоями алевролитов, слоистых алевролитов, песчаниками, что с учетом
цементационной завесы и более малой нагрузки на низкие боковые секции, приводит к выводу, что несущая способность обеспечена.
К породам фундамента относятся формации, состоящие из гнейсов, мигматитов и гранитов, выходящих на поверхность, в основном, в западной части района. Эти обнажения прослеживаются до участка, расположенного вблизи Камбамбе, где они перекрываются осадочными породами.
Литологический состав пород очень неоднороден и представлен гнейсами
от светлых до темных тонов, с большим содержанием кварца. Гнейсообразование
ориентировано в близком к меридиональному направлении. Местами прослеживаются амфиболовые гнейсы и слоистые сланцы, которые представлены нешироко.
На севере и на юге долины р. Кванза также наблюдаются гнейсы и мигматиты в виде обнажений небольшой протяженности, которые выделяются на аэрофотоснимках.
Обломочные породы откладывались в воде на небольшой глубине, что отмечено наличием нескольких волнистостей и косым напластованием. Мелкозернистые наносы чередуются с крупнозернистыми, а в некоторых местах отмечаются пласты конгломератов, чередующиеся с пластами осадочных пород более мелкозернистых.
На некоторых участках контакта с гнейсами пласты имеют крутое восточное падение и иногда представлены песчаниками, метаморфизованными в кварциты.
Известняки развиты слабо и слагают несколько возвышенностей, четко видимых на аэрофотоснимках с их пологими откосами и округленными вершинами.
Известняки – крупнозернистые, иногда известняковые песчаники с включением
гальки скрытокристаллического кремния.
21
Аллювиальные отложения распространены в днищах долин р.Кванзы и её
притоков. Они представлены преимущественно песками с включениями более
крупнообломочного материала. Мощность отложений переменная и не превышает первых метров.
Элювиальные отложения залегают непосредственно на коренных породах,
продуктами переработки которых процессами выветривания они являются. Их
мощность также переменная. Она зависит от степени податливости коренных пород к выветриванию и составляет первые метры.
Делювиальные отложения развиты на склонах. Они представлены обычно
грубообломочным материалом и супесями мощностью до 1м.
Обвально-осыпные накопления сосредоточены обычно у подножий склонов, иногда – в русле реки. Они представлены глыбами и блоками пород, отвлеченных от основного скального массива
Физико-механические свойства пород , распространенных в створе ГЭС
Лаука, до настоящего времени не изучались. Однако, используя данные исследований ГЭС Капанда, можно предположить, что скальные породы, распространенные здесь, имеют достаточно высокие показатели физико-механических.
Поскольку данных численных исследований характеристик грунтов проекта
ГЭС Лаука или ГЭС Капанда м не имеем, то примем расчётные значения характеристик грунтов опираясь на [6, Табл.5], согласно которому для скальных слабовыветрелых грунтов рекомендуется принимать для расчётов tgφ=0.85 и c=0.3.
1.9
Анализ возможности применения местных строительных материалов
Для нужд строительства ГЭС Лаука необходимы следующие виды строительных материалов [Таблица 1.6].
Таблица 1.6 Требуемые для ГЭС Лаука строительные материалы.
№ п/п
1
2
3
Наименование и назначение материала
Скальный грунт
Песок
Гравий
Требования к материалам
Для насыпи
Для бетона
Для бетона
22
Для поиска и разведки месторождений в районе строительства ГЭС Лаука
были произведены следующие мероприятия:
Разработка поисковых маршрутов для оконтуривания перспективных
участков
Буровые работы
Лабораторные работы
Камеральные работы
Потребность в песчано-гравийных грунтах будет полностью удовлетворена
за счёт выемки песчаного грунта при врезке плотины и использования ресурсов
карьеров №1 и №2, располагающихся в непосредственной близости от створа
гидроузла, что обеспечивает минимизацию затрат на обеспечение доставки грунта
с места разработки. Грунты месторождений пребывают в отличном состоянии, в
условиях постоянно положительной температуры и отсутствия её сезонных колебаний, при отсутствии подземных вод неглубокого залегания.
1.10 Выводы и рекомендации по возведению гидроузла
Инженерно-геологические, климатические и гидрологические характеристики данного района являются благоприятными. Отсутствие сильных ветров и
сезонных колебаний температур значительно облегчают процесс проведения
строительных работ, а отсутствие необходимости в устройстве сложных конструкций шлюза или рыбохода, позволяют снизить предъявляемые к квалификации
персонала требования.
На основании всего выше сказанного, можно утверждать о пригодности
данного района для строительства ГЭС Лаука. Запасов имеющихся месторождений достаточно для производства земляных и бетонных работ.
23
ГЛАВА 2.
2.1
КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА
Обзор необходимых для гидроузла сооружений
Основные сооружения гидроузла включают:
Глухая плотина
Водосливная плотина
Здание ГЭС и ОРУ
2.2
Обзор возможных вариантов исполнения сооружений и компоновки
гидроузла
2.2.1 Глухая плотина
При заданной высоте сооружения и скальных грунтах основания определим
класс сооружения с помощью [7,п.1], вырезка из которого представлена в
[Таблица 2.1].
Таблица 2.1 Классы гидротехнических сооружений (плотин).
Тип грунГидротехническое
та основасооружение
ния
А
Плотины из грунБ
товых материалов
В
Плотины бетонные, железобетонные
Высота гидротехнического сооружения (метров)
I класс
II класс
III класс
IV класс
более 80
от 50 до 80
от 20 до 50
менее 20
более 65
от 35 до 65
от 15 до 35
менее 15
более 50
от 25 до 50
от 15 до 25
менее 15
А
более 100 от 60 до 100 от 25 до 60
менее 25
Б
более 50
от 25 до 50
от 10 до 25
менее 10
В
более 25
от 20 до 25
от 10 до 20
менее 10
Примечания: 1. Грунты подразделяются на: А - скальные; Б - песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В - глинистые водонасыщенные в пластичном состоянии.
Таким образом при выборе как бетонного, так и грунтового варианта глухой
плотины, при проектной высоте 130 метров, класс гидроузел Лаука будет первого
класса.
24
С помощью методики описанной в [8,п.4.3] найдём коэффициент створа.
Кствора
,
(2.1)
где lch - ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины;
h - высота плотины.
По формуле (2.1):
Кствора
Опираясь на исследования [9], в котором было подробно изучено НДС ГЭС
Лаука в варианте исполнения из особо тощего бетона и сделан вывод о применимости такого типа конструкций в заданных условиях, можно принять для ГЭС
Лаука бетонный вариант выполнения глухой плотины.
При значениях коэффициента створа равном 7.54 согласно [8,п.4.3] можно
рассматривать различные виды конструкции плотины: гравитационные, контрфорсные, арочно-гравитационные, арочные. При данном значение коэффициента
створа не целесообразно проектировать арочные или арочно-гравитационные варианты. Таким образом выбор стоит между гравитационной, контрфорсной или
многоарочной конструкцией глухой плотины.
Республика Ангола испытывает дефицит квалифицированных рабочих кадров, а опыта в реализации облегчённых плотин вообще нет. На основании этого
оптимальным решением будет реализация глухой плотины в бетонном гравитационном исполнении. Учитывая климатические условия района расположения створа возведение полнотелой массивной гравитационной плотины не целесообразно,
в связи с этим в проекте необходимо предусмотреть устройство зоны возводимой
с использованием укатанного бетона, для удешевления конструкции и ускорения
возведения. Данный тип конструкции не только позволит добиться высокого
уровня механизации строительства и снизить требования предъявляемые к квалификации рабочих, но и облегчит процесс эксплуатации.
В связи с отсутствием длительных наблюдений за работой полимерных экранов и сложностью их качественного устройства при возведении сооружения оптимальным решением по обеспечению водонепроницаемости напорной грани бу-
25
дет её устройство из вибрированного бетона. В связи с сосредоточением сжимающих напряжений на контакте "плотина-основание", эта часть будет выполнена из вибрированного бетона повышенной прочности.
2.2.2 Здание ГЭС и ОРУ
Возможными вариантами компоновки ГЭС являются: приплотинная, деривационная и русловая. Теперь рассмотрим каждый из имеющихся вариантов. При
напоре более 40 метров русловые компоновки не применяются [10, стр.206]. Для
данного створа характерны высокие уклоны местности, благодаря чему уровень
нижнего бьефа при расчётном расходе составляет порядка 6-9 метров. Это неизбежно ограничивает применимость приплотинной компоновки. Необходимость
уменьшения кавитационных явлений вынуждает заглублять рабочего колеса турбин ГЭС, а это увеличит стоимость производимых работ.
При использовании деривационной компоновки есть ряд очевидных недостатков, таких как увеличение стоимости и сложности строительных работ по заглублению машинного зала, устройстве подземной компоновки или же берегового здания ГЭС, устройстве деривационных туннелей. Однако это будет оправдано
при учёте дополнительно используемых 80 метров напора и благоприятных условиях ровного правого берега для расположения здания ГЭС и ОРУ.
Водоприёмник ГЭС целесообразно расположить на том же берегу, что и
здание ГЭС, т.е на правом берегу. Устройство водоприёмника в составе напорного фронта уменьшит затраты на возведение. В целях предотвращения перехода
режима работы деривационных тоннелей и гидроагрегатов в безнапорный режим
работы и связанного с этим повышения нагрузок, необходимо расположить отметку верха напорного деривационного туннеля ниже уровня сработки водохранилища.
26
2.3
Назначение компоновки гидроузла
Таким образом ГЭС Лаука будет состоять из:
Бетонной гравитационной плотины с центральной частью выполненной
из укатанного бетона.
Бетонной водосливной плотины с центральной частью выполненной из
укатанного бетона.
Деривационной подземной станции ГЭС располагающейся на правом береге с примыкающей монтажной площадкой, трансформаторной мастерской и служебно-технологическим корпусом.
Деривационных туннелей, проходящих по правому берегу от водоприёмника ГЭС расположенного в составе напорного фронта.
Автомобильной дороги проходящей по правому берегу к зданию ГЭС,
для доставки основного оборудования.
27
ГЛАВА 3.
ПОДБОР НАИБОЛЕЕ ЭКОНОМИЧНОГО ПРОФИ-
ЛЯ(ОПТИМИЗАЦИЯ) РАСЧЁТНОЙ СЕКЦИИ ГЛУХОЙ ПЛОТИНЫ
3.1
Постановка задачи оптимизации
"Наилучший (оптимальный) вариант конструкции гидротехнических сооружений - наиболее дешёвый вариант, отвечающий всем техническим требованиям (ограничениям наложенным на него" [10, стр.113].
Таким образом в данном проекте необходимо подобрать наиболее экономичный профиль при соблюдении ряда условий:
Коэффициент запаса устойчивости плоскому сдвигу должен превышать
значение установленное нормативной документацией.
Глубина зоны растяжения по подошве плотины не должна превышать половины расстояния от напорной грани до оси цементационной завесы.
Глубина раскрытия контактного шва не должна превышать трети расстояния от напорной грани до оси цементационной завесы.
Отсутствие раскрытия строительных швов при основном сочетании нагрузок.
3.2
Описание метода решения задачи оптимизации
Для решения задачи оптимизации будем использовать методику полного
факторного эксперимента. Составление программы исследований на основе теории планирования эксперимента значительно сокращает требуемое количество
экспериментов, по сравнению с другими методиками, за счет одновременного
варьирования всеми факторами. Последующая обработка результатов позволяет
оценить вес каждого фактора, отбросить несущественные и получить в итоге так
называемые интерполяционные зависимости, количественно описывающие поведение исследуемого объекта в области варьирования факторов. Наличие таких зависимостей позволило бы при оценке НДС и несущей способности обходиться
без проведения математического эксперимента в каждом конкретном случае.
28
В терминах теории планирования эксперимента поставленная задача формулируется следующим образом - получение функции отклика (3.1) связывающей выход "y" так называемого "черного ящика" с факторами x1, x2,…, xn входами
в него.
,
(3.1)
где y - значение функции отклика,
x1,x2,..,xn - факторы функции отклика.
Фактором называется независимая изменяемая величина, принимающая в
некоторый момент времени определенное значение. Совокупность всех значений,
которые может принимать данный фактор, образует область определения фактора, а совокупность областей определения всех факторов - область эксперимента.
Верхняя и нижняя границы области определения фактора называются соответственно верхним и нижним уровнями данного фактора. Центру области определения соответствует основной, или нулевой, уровень. Полуразность верхнего и
нижнего уровней называется интервалом варьирования данного фактора. Масштабы по осям в факторном пространстве удобно выбирать таким образом, чтобы верхнему "натуральному" уровню фактора соответствовало кодированное значение (+1), нижнему (-1), а основному (0). Для факторов с непрерывной областью
определения это можно сделать с помощью преобразования (3.2).
,
где
(3.2)
xj-кодированное значение j-го фактора;
xjn - натуральное значение j-го фактора;
xj0n - натуральное значение основного уровня j-го фактора;
ij - интервал варьирования j-го фактора;
k-количество учитываемых факторов.
Область эксперимента в кодированных величинах представляет собой в
факторном пространстве гиперкуб размерностью k.
29
Далее предполагается, что функция отклика (3.1) с достаточной степенью
точности может быть аппроксимирована в области эксперимента полиномом (3.3)
называемым уравнением регрессии.
,
(3.3)
где величины b0,bj,bji и т.д. называются коэффициентами уравнения регрессии, рассчитываемыми по формуле (3.4);
члены вида bjxj соответствуют линейным эффектам;
bjixjx1(j≠i) -эффектам взаимодействия первого порядка;
bjix2j - квадратичным эффектам и т.д.
,
(3.4)
где n - количество факторов варьирования в кубе.
В зависимости от того, полином какой степени будет использован, функция
отклика аппроксимируется линейной, либо квадратичной, либо другой моделью.
В данном случае применяется квазилинейный полином (ни один из членов не
имеет степени выше единицы).
После определения всех уравнений и функции факторного пространства,
определяем, решая задачу нелинейной оптимизации, значения факторов при которых объем профиля будет минимальным и функции ограничений по условиям устойчивости и прочности будут удовлетворятся – эти факторы определяют профиль плотины.
3.3
Назначение факторов варьирования и диапазона их значений
Исходя из изложенной выше теории и предварительных расчетов, в проекте
необходимо принять факторы варьирования оказывающие наибольшее влияние на
изменение НДС и устойчивости секции. Такие параметры, как ширина оголовка,
расстояние о напорной грани до оси цементационной завесы и расстояние от оси
цементационной завесы до оси дренажа хотя и оказывают значительное влияние
на расчётные характеристики секции, не могут быть приняты как факторы варьи-
30
рования, поскольку их назначение носит конструктивный характер и необоснованное завышение может существенно изменить не только инженерные, но и
стоимостные характеристики проекта.
В данном проекте выбор рассмотрим 5 основных факторов, пригодных, для
варьирования:
m1 - Заложение низовой грани выше точки перегиба
m2 - Заложение верховой грани ниже точки перегиба
Hm2 - Высота перегиба низовой грани
m3 - Заложение верховой грани
Hm3 - Высота точки перегиба верховой грани
С точки зрения инженерных расчётов устройство напорной грани имеющей
обратный уклон предпочтительно, т.к профиль получается более обжатым, однако
с точки зрения технологии возведения секций бетонных гравитационных плотин
устройство вертикальной напорной грани более экономично [11, стр.156].
Основываясь на всём вышесказанном для данного проекта примем следующие факторы варьирования (x1,x2,x3):
1. x1 =m1 – заложение верхней части низового откоса; границы варьирования
от 0.55 до 0.79;
2. x2=m2 – заложение нижней части низового откоса; границы варьирования
от 0.8 до 1.3;
3. x3=Hm2 – высота перегиба низового откоса плотины; границы варьирования от 40 до 50.
В данном случае границы варьирования факторов отвечающим заложениям
откосов выбирались на основании инженерного опыта накопленного при проектировании сооружений данного типа в схожих инженерно-геологических условиях. Высота перегиба низовой грани выбиралась равной примерно трети высоты
сооружения с округлением до целых соответственно в большую и меньшую стороны.
31
3.4
Решение задачи оптимизации
Количество необходимых к рассмотрению вариантов рассчитывается как 2 в
степени равной количеству рассматриваемых факторов варьирования. Таким образом в нашем случае необходимо рассмотреть 8 вариантов различных профилей
плотины. Так же добавим девятый профиль, который необходим для проверки
адекватности найденных значений, он должен располагаться в середине рассматриваемого факторного пространства. Для этого составим матрицу планирования
эксперимента с указанием значений факторов варьирования в индексном виде и с
натуральными значениями [Таблица 3.1].
Таблица 3.1 Матрица планирования многофакторного эксперимента
№
п/п
Х0
Х1
Х1
инд.
нат.
Х2
Х2
Х3
инд. нат. инд.
Х3
нат.
Х1Х2
Х1Х3
Х2Х3
Х1Х2Х3
1
1
-1
0.55
-1
0.8
1
50
1
-1
-1
1
2
1
-1
0.55
1
1.3
-1
40
-1
1
-1
1
3
1
1
0.79
-1
0.8
-1
40
-1
-1
1
1
4
1
1
0.79
1
1.3
1
50
1
1
1
1
5
1
-1
0.55
-1
0.8
-1
40
1
1
1
-1
6
1
-1
0.55
1
1.3
1
50
-1
-1
1
-1
7
1
1
0.79
-1
0.8
1
50
-1
1
-1
-1
8
1
1
0.79
1
1.3
-1
40
1
-1
-1
-1
9
0
0
0.67
0
1.05
0
45
0
0
0
0
Для решения задачи оптимизации можно применять различные методики
расчётов заданных профилей. Наиболее распространёнными являются решения с
помощью методов сопромата и теории упругости и методом конечных элементов.
Произведём расчёт с помощью обоих методов и сравним полученные результаты.
Расчёты будем производить при использовании методов сопромата и теории упругости с помощью ПК Stability Dam, а при использовании метода конечных эле-
32
ментов ПК Crack. Решение задачи оптимизации для обоих случаев будем производить с помощью ПК Stability Dam.
3.4.1 Решение с помощью методов сопромата и теории упругости
Для нахождения нормальных краевых напряжений использовалась формула
(3.5).
,
(3.5)
где ΣV - сумма вертикальных сил, нормальных к основанию;
М - момент всех сил, относительно центра тяжести (середины) сечения;
b - ширина секции по подошве.
Для нахождения коэффициента устойчивости использовалась формула (3.6).
,
(3.6)
где tgφ и - характеристики грунта основания на контакте "скала-бетон";
ΣG - сумма горизонтальных сил, нормальных к оси секции.
Сейсмическое воздействие учитывается введением в формулу (3.6) дополнительного члена (3.7):
φ
,
(3.7)
где Ks - учёт сейсмики, добавлением сейсмической силы в долях от веса
секции;
Vbet - вес секции.
Для расчёта коэффициентов полинома каждой из функций отклика используем формулу (3.4).
За функции отклика примем следующие параметры:
Объём сооружения (в метрах кубических на погонный метр для самой
высокой секции плотины) – целевая функция.
Коэффициент устойчивости с учётом сейсмической нагрузки KS≥1.185 –
функция ограничений.
33
Значения напряжений y на площадках контактного сечения основания
при основном сочетании нагрузок ≥ 0 – функция ограничений.
Значения напряжений y на площадках сечения в перегибе при основном
сочетании нагрузок ≥ 0 – функция ограничений.
Задав исходные данные в ПК Stability Dam получим значения функций отклика для расчётных профилей [Рисунок 3.1], полиномы функций отклика
[Рисунок 3.2] и решение задачи оптимизации, т.е искомый "оптимальный" профиль [Рисунок 3.3].
Рисунок 3.1 - Значения функций отклика полученные для исходной матрицы
варьирования в ПК Stability Dam при решении методами сопромата и теории упругости.
Рисунок 3.2 - Значения полиномов функций отклика полученные для исходной
матрицы варьирования в ПК Stability Dam при решении методами сопромата и
теории упругости.
Рисунок 3.3 Оптимальный профиль и значения функций отклика полученные с
помощью полиномов в ПК Stability Dam при решении методами сопромата и теории упругости.
34
3.4.2 Решение с помощью метода конечных элементов
За функции отклика примем следующие параметры:
Объём сооружения (в метрах кубических на погонный метр для самой
высокой секции плотины) – целевая функция.
Коэффициент устойчивости с учётом сейсмической нагрузки KS≥1.25 –
функция ограничений.
Значения напряжений y на площадках контактного сечения основания
при основном сочетании нагрузок ≥ 0 – функция ограничений.
Длина участка, на котором действует растягивающие напряжение под
верховой гранью плотины отнесённая к расстоянию от напорной грани до
оси цементационной завесы ≤ 0.333.
Длина раскрытия контактного шва под верховой гранью плотины отнесённая к расстоянию от напорной грани до оси цементационной завесы ≤
0.5.
При расчёте профилей МКЭ в ПК Crack, нас интересует эпюра
. Решение
будем производить в упругой постановке и с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва, получим следующие результаты расчётов, представленные ниже.
3.4.2.1
Расчёт НДС и устойчивости профиля №1
На [Рисунок 3.4] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.5] коэффициент
устойчивости профиля №1 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.6] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.7] коэффициент устойчиво-
сти профиля №1 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и
раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, однако наличие растягивающих напряжений на напорной грани
создаёт предпосылки для раскрытия строительных швов, что недопустимо. При
расчёте с учётом трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает
нормативные значения, а коэффициент устойчивости не соответствует требовани-
35
ям надёжности к сооружениям данного класса. Присутствует массивное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов, для увеличения достоверности выборки.
Рисунок 3.4 - Эпюра
профиля №1 при расчёте в упругой постановке.
36
Рисунок 3.5 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №1.
Рисунок 3.6 - Эпюра у профиля №1 при расчёте с учётом трещинообразования.
37
Рисунок 3.7 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №1.
3.4.2.2
Расчёт НДС и устойчивости профиля №2
На [Рисунок 3.8] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.9] коэффициент
устойчивости профиля №2 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.10Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.11] коэффициент устойчивости профиля №2 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, однако наличие растягивающих напряжений на напорной грани
создаёт предпосылки для раскрытия строительных швов, что недопустимо. При
расчёте с учётом трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает
нормативные значения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям надёжности к сооружениям данного класса. Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом,
этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям
38
предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов, для увеличения достоверности выборки.
Рисунок 3.8 - Эпюра
профиля №2 при расчёте в упругой постановке.
Рисунок 3.9 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №2.
39
Рисунок 3.10 - Эпюра
профиля №2 при расчёте с учётом трещинообразования.
Рисунок 3.11 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №2.
40
3.4.2.3
Расчёт НДС и устойчивости профиля №3
На [Рисунок 3.12] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.13] коэффициент
устойчивости профиля №3 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.14Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.15] коэффициент устойчивости профиля №3 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, а коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса. Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет
ситуацию, поэтому этот профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.12 - Эпюра
профиля №3 при расчёте в упругой постановке.
41
Рисунок 3.13 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №3.
Рисунок 3.14 - Эпюра
профиля №3 при расчёте с учётом трещинообразования.
42
Рисунок 3.15 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №3.
3.4.2.4
Расчёт НДС и устойчивости профиля №4
На [Рисунок 3.16] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.17] коэффициент
устойчивости профиля №4 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.18Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.19] коэффициент устойчивости профиля №4 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, а коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса. Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет
43
ситуацию, поэтому этот профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "подходящих" вариантов. Этот вариант является единственным, у которого нормальные напряжения в основании напорной грани сжимающие и зона растягивающих напряжений
меньше нуля, что позволяет находить оптимальный профиль с напряжениями
равными нулю.
Рисунок 3.16 - Эпюра
профиля №4 при расчёте в упругой постановке.
44
Рисунок 3.17 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №4.
Рисунок 3.18 - Эпюра
профиля №4 при расчёте с учётом трещинообразования.
45
Рисунок 3.19 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №4.
3.4.2.5
Расчёт НДС и устойчивости профиля №5
На [Рисунок 3.20] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.21] коэффициент
устойчивости профиля №5 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.22Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.23] коэффициент устойчивости профиля №5 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, однако наличие растягивающих напряжений на напорной грани
создаёт предпосылки для раскрытия строительных швов, что недопустимо. При
расчёте с учётом трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает
нормативные значения, а коэффициент устойчивости не соответствует требованиям надёжности к сооружениям данного класса. Присутствует массивное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усу-
46
губляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов, для увеличения достоверности выборки.
Рисунок 3.20 - Эпюра
профиля №5 при расчёте в упругой постановке.
Рисунок 3.21 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №5.
47
Рисунок 3.22 - Эпюра
профиля №5 при расчёте с учётом трещинообразования.
Рисунок 3.23 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №5.
48
3.4.2.6
Расчёт НДС и устойчивости профиля №6
На [Рисунок 3.24] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.25] коэффициент
устойчивости профиля №6 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.26Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.27] коэффициент устойчивости профиля №6 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, однако наличие растягивающих напряжений на напорной грани
создаёт предпосылки для раскрытия строительных швов, что недопустимо. При
расчёте с учётом трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает
нормативные значения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям надёжности к сооружениям данного класса. Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом,
этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям
предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов, для увеличения достоверности выборки.
Рисунок 3.24 - Эпюра
профиля №6 при расчёте в упругой постановке.
49
Рисунок 3.25 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №6.
Рисунок 3.26 - Эпюра
профиля №6 при расчёте с учётом трещинообразования.
50
Рисунок 3.27 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №6.
3.4.2.7
Расчёт НДС и устойчивости профиля №7
На [Рисунок 3.28] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.29] коэффициент
устойчивости профиля №7 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.30Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.31] коэффициент устойчивости профиля №7 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, а коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса. Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет
51
ситуацию, поэтому этот профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.28 - Эпюра
профиля №7 при расчёте в упругой постановке.
Рисунок 3.29 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №7.
52
Рисунок 3.30 - Эпюра
профиля №7 при расчёте с учётом трещинообразования.
Рисунок 3.31 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №7.
53
3.4.2.8
Расчёт НДС и устойчивости профиля №8
На [Рисунок 3.32] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.33] коэффициент
устойчивости профиля №8 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.34Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.35] коэффициент устойчивости профиля №8 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, а коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса. Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет
ситуацию, поэтому этот профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.32 - Эпюра
профиля №8 при расчёте в упругой постановке.
54
Рисунок 3.33 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №8.
Рисунок 3.34 - Эпюра
профиля №8 при расчёте с учётом трещинообразования.
55
Рисунок 3.35 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №8.
3.4.2.9
Расчёт НДС и устойчивости профиля №9
На [Рисунок 3.36] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.37] коэффициент
устойчивости профиля №9 при расчёте произведённом в упругой постановке. На
[Рисунок 3.38Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
,а
на [Рисунок 3.39] коэффициент устойчивости профиля №9 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает нормативные значения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям
надёжности к сооружениям данного класса. Присутствует значительное разруше-
56
ние скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов. В целом описанный профиль отвечает требованиям адекватности результатов, однако подробный расчёт будет произведён в следующем
пункте.
Рисунок 3.36 - Эпюра
профиля №9 при расчёте в упругой постановке.
57
Рисунок 3.37 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для профиля №9.
Рисунок 3.38 - Эпюра
профиля №9 при расчёте с учётом трещинообразования.
58
Рисунок 3.39 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для профиля №9.
3.4.2.10
Проверка адекватности полученных результатов
Для оценки "адекватности" полученных решений обобщим полученные
данные в [Таблица 3.2] и сравним значения полученные в середине факторного
пространства, т.е вариант №9 и краевые значения, т.е вариант 1-8. Составим графики зависимости объёма бетона от значений основных функций отклика полученных нами при расчёте. Проведём в каждом из них полиномиальную функцию
третьей степени описывающую разброс значений восьми вариантов и визуально
определим соответствует ли вариант №9 середине факторного пространства и
общей тенденции изменения каждой из функций отклика [Рисунок 3.40,Рисунок
3.41,Рисунок 3.42,Рисунок 3.43].
59
Таблица 3.2 Значения функций отклика полученные при решении МКЭ с помощью ПК Crack.
Куст.упр/
Vбет
Куст.трещ
[м3]
1.19
1.151261
4873.30
1.44
1.3
1.107692
5160.55
4.5
1.71
1.67
1.023952
6469.75
-0.8
0.5
1.87
1.87
1.000000
7099.10
1.89
11.1
31.9
1.36
1.14
1.192982
4760.55
6
1.02
7.4
16.4
1.49
1.39
1.071942
5498.30
7
0.41
2.5
4.5
1.71
1.68
1.017857
6474.10
8
0.09
0.9
1.0
1.81
1.81
1. 000000
6869.75
9
0.76
4.6
11.0
1.57
1.51
1.039735
5889.18
Lраст
Lшва
[МПа]
[м]
[м]
1
1.71
10.4
28.4
1.37
2
1.27
8.6
22.0
3
0.41
2.5
4
-0.04
5
№ п/п
Куст.упр Куст.трещ
1.8
1.6
1.4
y = -2E-10x3 + 3E-06x2 - 0.0222x + 48.737
σу [МПа]
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
4500
5000
5500
6000
Объём бетона,
6500
7000
7500
м3
Рисунок 3.40 - График зависимости изменения нормальных краевых напряжений в
основании секции от объёма бетона с проведённой линией тренда и обозначенным значением варианта №9.
60
12
11
10
9
y = -3E-10x3 + 6E-06x2 - 0.0387x + 100.06
Lраст., м
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
4500
5000
5500
6000
6500
Объём бетона,
7000
7500
м3
Lшва, м
Рисунок 3.41 - График зависимости изменения длины зоны растягивающих напряжений в основании секции от объёма бетона с проведённой линией тренда и
обозначенным значением варианта №9.
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
4500
y = -8E-10x3 + 2E-05x2 - 0.1491x + 404.36
5000
5500
6000
Объём бетона,
6500
7000
7500
м3
Рисунок 3.42 - График зависимости изменения длины раскрытия шва в контакте
секции от объёма бетона с проведённой линией тренда и обозначенным значением варианта №9.
61
1.2
1.18
Куст.упр/Куст.трещ
1.16
1.14
y = -2E-11x3 + 5E-07x2 - 0.003x + 7.5951
1.12
1.1
1.08
1.06
1.04
1.02
1
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
Объём бетона, м3
Рисунок 3.43 - График зависимости изменения отношения коэффициента устойчивости секции при упругом расчёте к расчёту с учётом трещинообразования от
объёма бетона с проведённой линией тренда и обозначенным значением варианта
№9.
Из полученных графиков видно, что в целом распределение полученных
значений достаточно точно аппроксимируется кривой третьего порядка, при этом
значение варианта №9 лежит в области "середины" и не имеет сильных отклонений от общей аппроксимирующей кривой.
3.4.2.11
Решение задачи оптимизации
Полученные с помощью ПК Crack результаты используем для создания
матрицы планирования многофакторного эксперимента в ПК Stability Dam
[Рисунок 3.44], далее решив в нём же задачу оптимизации получим полиномы
функций отклика [Рисунок 3.45] и профили оптимальные по нормальным напряжениям в основании напорной грани [Рисунок 3.46], по ширине зоны растягивающих напряжений [Рисунок 3.47] и по ширине раскрытия контактного шва
[Рисунок 3.48].
62
Рисунок 3.44 - Значения функций отклика полученные для исходной матрицы
варьирования в ПК Stability Dam при решении методами сопромата и теории упругости и МКЭ.
Рисунок 3.45 - Значения полиномов функций отклика полученные для исходной
матрицы варьирования в ПК Stability Dam при решении МКЭ.
Рисунок 3.46 Оптимальный профиль по нормальным напряжениям в основании
напорной грани и значения функций отклика полученные с помощью полиномов
в ПК Stability Dam при решении МКЭ.
Рисунок 3.47 - Оптимальный профиль по ширине зоны растягивающих напряжений и значения функций отклика полученные с помощью полиномов в ПК Stability Dam при решении МКЭ.
63
Рисунок 3.48 - Оптимальный профиль по ширине раскрытия шва и значения
функций отклика полученные с помощью полиномов в ПК Stability Dam при решении МКЭ.
3.5
Оценка достоверности полученных результатов
Для каждого из двух расчётов проведём проверку достоверности результатов сравнив результаты полученные для варианта №9 с значениями полученными
с помощью полиномов. Для расчёта выполненного с помощью методов сопромата
и теории упругости и для расчётов МКЭ значения представлены в объединённом
виде [Таблица 3.3].
Таблица 3.3 Оценка достоверности полученных результатов.
№ п/п
. еч
Куст.
Vбет
Lраст
Lшва
[м3]
[МПа]
[м]
[м]
1.318
5889.18
-
-
-
-
-
-
0.76
4.6
11
-0.275
-0.186
1.315
5900.67
0.845
6
15.5
65.79
52.54
99.77
100.20
111.18
130.43
140.91
[МПа]
[М]
Аналитически
-0.418
-0.354
МКЭ
-
Полиномами
Отношение, %
Невязка значений напряжений и ширин зоны растяжения и раскрытия шва
связанны с нелинейностью данных значений, для получения их отношения близкого к 100% необходимо производить их описание полиномиальными функциями
высоких порядков, не менее пятого. Устойчивость же и объём бетона как связанные величины изменяются близко к линейной зависимости, благодаря чему можно произвести оценку достоверности полученных результатов. В данном случае
результаты полученные расчётом отличаются от результатов полученных с помощью полиномов не более, чем на 0.3%, что говорит о их достоверности и применимости.
64
3.6
Сравнение результатов оптимизации полученных методами сопромата
и теории упругости и методом конечных элементов
Таким образом в результате расчётов были получены четыре "оптимальных" профиля, характеристики которых представлены в [Таблица 3.4]. Для сравнения каждого из полученных "оптимальных" профилей произведём расчёт каждого из них и определим наиболее подходящий.
Введём обозначения для полученных результатов:
Профиль полученный в результате решения задачи оптимизации методами сопромата и теории упругости - "Оптимальный профиль №1";
Профиль полученный в результате решения задачи оптимизации методом
конечных элементов по критерию нормальных напряжений в основании
напорной грани - "Оптимальный профиль №2";
Профиль полученный в результате решения задачи оптимизации методом
конечных элементов по критерию отношения ширины зоны растягивающих напряжений к расстоянию от напорной грани до оси цементационной завесы - "Оптимальный профиль №3";
Профиль полученный в результате решения задачи оптимизации методом
конечных элементов по критерию отношения ширины зоны раскрытия
контактного шва к расстоянию от напорной грани до оси цементационной
завесы - "Оптимальный профиль №4".
Таблица 3.4 Характеристики полученных "оптимальных" профилей.
Название профиля
m1
m2
Hm2 [м]
Vбет [м3]
Оптимальный №1
0.64
0.98
40.5
5553.16
Оптимальный №2
0.79
1.3
47
7030.29
Оптимальный №3
0.64
1.3
44.2
5926.28
Оптимальный №4
0.77
0.8
40
6327.32
65
3.6.1 Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №1
На [Рисунок 3.49] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.50] коэффициент
устойчивости оптимального профиля №1 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.51Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.52] коэффициент устойчивости оптимального
профиля №1 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает нормативные значения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям
надёжности к сооружениям данного класса.
Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов.
Рисунок 3.49 - Эпюра
новке.
оптимального профиля №1 при расчёте в упругой поста-
66
Рисунок 3.50 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной в упругой постановке для оптимального профиля
№1.
Рисунок 3.51 - Эпюра
нообразования.
оптимального профиля №1 при расчёте с учётом трещи-
67
Рисунок 3.52 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной с учётом трещинообразования для оптимального
профиля №1.
3.6.2 Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №2
На [Рисунок 3.53] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.54] коэффициент
устойчивости оптимального профиля №2 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.55Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.56] коэффициент устойчивости оптимального
профиля №2 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса. Имеет место полное отсутствие напряжений в осно-
68
вании напорной грани, что привело к практически полному отсутствию раскрытия
шва.
Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет ситуацию, поэтому этот
профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.53 - Эпюра
новке.
оптимального профиля №2 при расчёте в упругой поста-
69
Рисунок 3.54 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной в упругой постановке для оптимального профиля
№2.
Рисунок 3.55 - Эпюра
нообразования.
оптимального профиля №2 при расчёте с учётом трещи-
70
Рисунок 3.56 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной с учётом трещинообразования для оптимального
профиля №2.
3.6.3 Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №3
На [Рисунок 3.57] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.58] коэффициент
устойчивости оптимального профиля №3 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.59Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.60] коэффициент устойчивости оптимального
профиля №3 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает нормативные зна-
71
чения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям
надёжности к сооружениям данного класса.
Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов.
Рисунок 3.57 - Эпюра
новке.
оптимального профиля №3 при расчёте в упругой поста-
72
Рисунок 3.58 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной в упругой постановке для оптимального профиля
№3.
Рисунок 3.59 - Эпюра
нообразования.
оптимального профиля №3 при расчёте с учётом трещи-
73
Рисунок 3.60 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной с учётом трещинообразования для оптимального
профиля №3.
3.6.4 Расчёт НДС и устойчивости оптимального профиля №4
На [Рисунок 3.61] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.62] коэффициент
устойчивости оптимального профиля №2 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.63Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.64] коэффициент устойчивости оптимального
профиля №2 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса.
Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет ситуацию, поэтому этот
74
профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.61 - Эпюра
новке.
оптимального профиля №4 при расчёте в упругой поста-
Рисунок 3.62 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной в упругой постановке для оптимального профиля
№4.
75
Рисунок 3.63 - Эпюра
нообразования.
оптимального профиля №4 при расчёте с учётом трещи-
Рисунок 3.64 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной с учётом трещинообразования для оптимального
профиля №4.
76
3.6.5 Оценка полученных результатов
Все полученные значения обобщим в [Таблица 3.5].
Таблица 3.5 Характеристики оптимальных профилей полученные при расчёте
МКЭ.
Куст.
Куст.
упр
трещ
Оптимальный №1
1.49
Оптимальный №2
Lраст
Lраст/
Lшва
Lшва/
[МПа]
[м]
Bц.з
[м]
Bц.з
1.4
1.07
6.8
0.477
15.2
1.063
1.86
1.85
0.00
0.0
0
0.5
0.027
Оптимальный №3
1.58
1.52
0.72
4.7
0.284
11.4
0.687
Оптимальный №4
1.67
1.63
0.51
3.2
0.220
6
0.411
Название профиля
Таким образом становится очевидно, что расчёт методами сопромата и теории упругости в недостаточной мере учитывает влияние основания. В результате
чего при подходящем коэффициенте устойчивости профиль имеет раскрытие шва
пересекающее ось цементационной завесы, что недопустимо и профиль №1 не
подходит. Профиль №3 при подходящем коэффициенте устойчивости и глубине
зоны растяжения не учитывает раскрытие шва, которое в данном случае превысило допустимое значение, т.е он тоже не подходит.
Профиль №4 отвечает требованиям как устойчивости, так и ширины зоны
растяжения и раскрытия шва. Этот профиль подходит нам. Профиль №2 обладает
наилучшими характеристиками из представленных вариантов, отсутствие напряжений в основании напорной грани и практически отсутствие раскрытия шва являются его сильными сторонами. Однако, объём бетона явно завышен в сравнении с профилем №4, т.е данный профиль подходит нам, однако имеет необоснованно завышенные характеристики.
Таким образом очевидно, что наиболее значимой из рассматриваемых
функций отклика в данных инженерно-геологических условиях является ширина
раскрытия контактного шва. Наиболее экономичным из представленным профилей подходящих нам является профиль №4.
77
3.7
Анализ возможности применения альтернативных конструкций
Анализ произведённых расчётов позволяет выявить тенденцию у подобранного профиля, высоты перегиба полученного профиля минимальна, уклон низовой грани ниже точки перегиба минимален, а уклон выше точки перегиба практически максимален. Таким образом профиль стремится к выполаживанию, т.е к
классической треугольной конфигурации.
На основании этого рассмотрим возможность применения конструкции с
вертикальной напорной гранью и низовой гранью постоянного заложения, без перегибов. Поскольку профиль с перегибом позволяет экономя бетон повысить устойчивость конструкции, то этот вариант зарекомендовал себя положительно.
Однако перегиб профиля неизбежно становится концентратором напряжений, а
изменение геометрии профиля ведёт к смещению центра тяжести конструкции
вызывая ухудшение НДС при сравнении с профилем постоянного заложения.
В данном случае вопрос обеспечения несущей способности профиля не стоит, поскольку рассматриваемые варианты имеют достаточно большой запас несущей способности. Поэтому, рассмотрим классические профили с меньшим заложением напорной грани [Таблица 3.6] и введём обозначения:
Профиль с заложением низовой грани m1=0.76 - альтернативный профиль №1;
Профиль с заложением низовой грани m1=0.75 - альтернативный профиль №2;
Профиль с заложением низовой грани m1=0.74 - альтернативный профиль №3.
Таблица 3.6 Характеристики рассматриваемых альтернативных профилей.
Название профиля
m1
Vбет [м3]
Альтернативный №1
0.76
6223.55
Альтернативный №2
0.75
6148.20
Альтернативный №3
0.74
6066.55
78
3.7.1 Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №1
На [Рисунок 3.65] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.66] коэффициент
устойчивости альтернативного профиля №1 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.67Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.68] коэффициент устойчивости альтернативного
профиля №1 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса.
Присутствует незначительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет ситуацию, поэтому этот
профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.65 - Эпюра
становке.
альтернативного профиля №1 при расчёте в упругой по-
79
Рисунок 3.66 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для альтернативного профиля
№1.
Рисунок 3.67 - Эпюра
щинообразования.
альтернативного профиля №1 при расчёте с учётом тре-
80
Рисунок 3.68 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для альтернативного
профиля №1.
3.7.2 Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №2
На [Рисунок 3.69] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.70] коэффициент
устойчивости альтернативного профиля №2 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.71Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.72] коэффициент устойчивости альтернативного
профиля №2 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва не превышает нормативные
значения, коэффициент устойчивости соответствует требованиям надёжности к
сооружениям данного класса.
81
Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор не усугубляет ситуацию, поэтому этот
профиль отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "подходящих" вариантов.
Рисунок 3.69 - Эпюра
становке.
альтернативного профиля №2 при расчёте в упругой по-
Рисунок 3.70 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для альтернативного профиля
№2.
82
Рисунок 3.71 - Эпюра
щинообразования.
альтернативного профиля №2 при расчёте с учётом тре-
Рисунок 3.72 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для альтернативного
профиля №2.
83
3.7.3 Расчёт НДС и устойчивости альтернативного профиля №3
На [Рисунок 3.73] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.74] коэффициент
устойчивости альтернативного профиля №3 при расчёте произведённом в упругой
постановке. На [Рисунок 3.75Ошибка! Источник ссылки не найден.] представлена эпюра
, а на [Рисунок 3.76] коэффициент устойчивости альтернативного
профиля №3 при расчёте произведённом с учётом трещинообразования и раскрытия контактного шва.
При расчёте в упругой постановке коэффициент запаса отвечает нормативным требованиям, отсутствие растягивающих напряжений на напорной грани не
создаёт предпосылок для раскрытия строительных швов. При расчёте с учётом
трещинообразования, раскрытие контактного шва превышает нормативные значения, однако коэффициент устойчивости при этом соответствует требованиям
надёжности к сооружениям данного класса.
Присутствует значительное разрушение скального основания под раскрывшимся контактным швом, этот фактор усугубляет ситуацию, поэтому этот профиль не отвечает требованиям предъявляемым нормативной документацией и в
данном проекте описывает область "не подходящих" вариантов.
Рисунок 3.73 - Эпюра
становке.
альтернативного профиля №3 при расчёте в упругой по-
84
Рисунок 3.74 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке для альтернативного профиля
№3.
Рисунок 3.75 - Эпюра
щинообразования.
альтернативного профиля №3 при расчёте с учётом тре-
85
Рисунок 3.76 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования для альтернативного
профиля №3.
3.7.4 Анализ полученных данных и оценка применимости альтернативных
профилей
Результаты расчётов НДС альтернативных профилей обобщим в [Таблица
3.7].
Таблица 3.7 Характеристики альтернативных профилей полученные при расчёте
МКЭ.
Название профиля
Альтернативный №1
Альтернативный №2
Альтернативный №3
Куст.
Куст.
упр
трещ
[МПа]
[м]
Bц.з
[м]
Bц.з
1.64
1.63
1.63
1.6
1.59
1.55
0.61
0.63
0.63
3.6
3.7
3.7
0.249
0.259
0.263
6
6
9.7
0.414
0.420
0.688
Lраст
Lраст/ Lшва Lшва/
Альтернативные профили №1 и №2 соответствуют всем предъявляемым
нормативным требованиям, однако с уменьшением заложения низовой грани
уменьшается коэффициент устойчивости и нарастает ширина раскрытия контактного шва. В альтернативном профиле №3 ширина раскрытия шва превысила до-
86
пустимые значения. Таким образом альтернативный профиль №2 является оптимальным вариантом классического треугольного профиля.
3.8
Назначение расчётного профиля глухой секции плотины
Выбор возможных профилей сузился до двух итоговых: оптимального профиля №4 и альтернативного профиля №2,их характеристики приведены в
[Таблица 3.8].
Таблица 3.8 Характеристики итоговых профилей.
Название профиля
Оптимальный
№4
Альтернативный
№2
Куст. Куст.
Lраст
упр трещ [МПа]
[м]
Lраст Lшва Lшва/
/Bц.з
[м]
Bц.з
1.67
1.63
0.51
3.2
0.220
6
0.411
6327.32
1.63
1.59
0.63
3.7
0.259
6
0.420
6148.20
Vбет
[м3]
Оба профиля соответствуют нормативным требования и имеют схожие характеристики, однако альтернативный профиль №2 имеет меньший объём бетона.
Примем в качестве расчётного - альтернативный профиль №2, т.е профиль с вертикальной напорной гранью и низовой гранью с заложением 1:0.75.
87
ГЛАВА 4.
РАСЧЁТ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
(НДС) РАСЧЁТНОГО ПРОФИЛЯ ГЛУХОЙ СЕКЦИИ ПЛОТИНЫ
4.1
Постановка задачи
Целью данной главы является всестороннее изучение НДС выбранного
профиля глухой секции плотины и оценка её устойчивости. Для этого необходимо
согласно [12, п.8.11] произвести расчёт на основное и ряд особых сочетаний нагрузок, их состав определим далее. Так же необходимо назначить характеристики
бетона используемого для возведения секции и разбить её на секции бетонирования, это будет осуществлено после получения напряжений при различных сочетаниях нагрузок.
4.2
Анализ методов расчёта НДС и назначение используемого метода
Расчёт НДС оптимального профиля №1 наглядно продемонстрировал, что
для расчёта общей устойчивости методы сопромата и теории упругости подходят,
однако расчёт нормальных напряжений без достаточного учёта массива скального
основания, который обеспечивает только МКЭ невозможен. Таким образом для
получения более точной оценки характеристик рассматриваемого профиля целесообразно использовать ПК Crack основанный на МКЭ.
Очевидно, что наиболее приближенной к реальной работе материалов является постановка задачи с учётом трещинообразования и разрушения массива основания. В связи с эти расчёт всех рассматриваемых вариантов сочетания нагрузок и воздействий будем производить в данной постановке задачи. Решение в упругой постановке произведём для наиболее характерного варианта, т.е для основного сочетания нагрузок. В связи с очень малой продолжительностью землетрясений, расчёт для особого сочетания нагрузок при учёте сейсмического воздействия будем проводить в упругой постановке.
88
4.3
Состав расчётных нагрузок и воздействий
Для расчётов НДС расчётной секции плотины согласно [12, Прил.Г1] будем
рассматривать следующие нагрузки и воздействия при основном сочетании нагрузок:
"Собственный вес конструкции и сооружения;
"Давление воды непосредственно на поверхность сооружения и основания; силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные
силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях сооружения и
основания и противодавление на границе водонепроницаемой части сооружения при нормальном подпорном уровне и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств";
"Температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов, определяемые для года со средней амплитудой колебания среднемесячных температур наружного воздуха".
Для расчётов НДС расчётной секции плотины согласно [12, Прил.Г2] будем
рассматривать следующие нагрузки и воздействия при особом сочетании нагрузок:
"Давление воды непосредственно на поверхности сооружения и основания, силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные
силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях сооружения и
основания и противодавление на границе водонепроницаемой части сооружения, при форсированном уровне верхнего бьефа и нормальной работе противофильтрационных или дренажных устройств";
"Температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов, определяемые для года с наибольшей амплитудой колебания среднемесячных температур наружного воздуха";
"Сейсмические воздействия".
В данном случае для выбранного профиля согласно произведённым расчётам НДС МКЭ имеется раскрытие шва на контакте "плотина-основание" шириной
89
6 метров. Для проверки влияния этого явления на работу сооружения проверим
устойчивость секции и невозможность пересечения прогрессирования шва далее
оси цементационной завесы решив статико-фильтрационную задачу при восстановлении на участке раскрытия шва нормального фильтрационного режима. Данную задачу необходимо решать последовательными итерациями восстанавливая
естественный фильтрационный режим на участках раскрытия контактного шва,
до тех пор пока его раскрытие не прекратится.
Ввиду практически постоянных среднемесячных температур в течении года
со средней амплитудой колебаний, где наибольшая амплитуда равна 3 ℃, расчёт
температурного воздействия будем проводить только для особого сочетания нагрузок, т.е для года с наибольшей амплитудой колебания среднемесячных температур в течении года. Тогда расчёт нагрузок без учёта температурных воздействий становится полным и учитывающим все необходимые нагрузки и воздействия
основного сочетания. Даже при особом сочетании нагрузок колебание температур
составляет 9.5 ℃, что делает этот расчёт проверочным нежели основным. Таким
образом получим несколько расчётных случаев:
Основное сочетание нагрузок;
Основное сочетание нагрузок, решение задачи в статико-фильтрационной
постановке;
Особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств;
Особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур;
Особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия.
4.4
Расчёт сейсмического воздействия
Для расчёта особого сочетания нагрузок с учётом сейсмического воздействия необходимо определить формы собственных колебаний секции. Согласно [5,
90
п.8.4.20] необходимо учитывать не менее двадцати пяти форм собственных колебаний, поэтому в данном проекте рассчитаем двадцать пять форм колебаний..
Для определения сейсмической нагрузки воспользуемся положениями расчёта приведёнными в [5, п.8.4] и [14,Глава 2].
Значения узловых сил определяются по формуле (4.1)[5, п.8.4.9]:
,
(4.1)
где kf - коэффициент, зависящий от степени повреждений, допускаемых в
сооружении при землетрясении. Согласно [5,п.8.4.10] для ГТС принимаем
равным 0.45.
k2 - коэффициент, учитывающий влияние высоты сооружения на значение
узловых инерционных сил. Согласно [5,п.8.4.10] для H=130м принимаем равным
1.0.
kψ - коэффициент, учитывающий демпфирующие свойства конструкции. Согласно [5,п.8.4.10] для бетонной плотины принимаем равным 0.9.
mk - масса элемента сооружения, отнесённого к узлу k, с учётом присоединённой массы воды.
- сейсмическое ускорение основания в долях от g (g = 9.81 м/с2). Согласно [5,п.8.4.5] принимаем для семибального сейсма равным 0.12 м/с2;
βi=β(Ti) - коэффициент динамичности, соответствующий периоду собственных колебаний сооружения Тi по i-ой форме колебаний.
ηikj - коэффициент формы собственных колебаний системы по i-й форме колебаний.
Расчётную нагрузку в рассматриваемой точке будем определять по формуле
(4.2) [5, п.8.4.12]:
,
(4.2)
где W - обобщенное значение расчетных смещений (деформаций, напряжений или усилий), возникающих в рассматриваемых точках или сечениях под
влиянием сейсмических воздействий;
91
Wi - обобщенное значение смещений (деформаций, напряжений или усилий), возникающих в рассматриваемых точках или сечениях под влиянием сейсмических нагрузок(сил), соответствующих i-й форме собственных колебаний.
Стоит отметить, что возможен расчёт результирующей силы и простым
суммированием, однако для сооружений с малым числом учитываемых форм он
даёт завышение, поэтому использовать его не целесообразно.
Согласно [5, п.8.4.27] необходимо учитывать присоединённую массу воды.
Определять её будем по формуле (4.3)[5, п.8.4.28].
,
где
(4.3)
- плотность воды;
h - глубина воды у сооружения;
μ - безразмерный коэффициент массы воды. Определим по [5, Табл.8.5],
для вертикальной напорной грани его значение равно R, где R – безразмерный коэффициент, зависящий от отношения глубины перед элементом ко всей глубине
перед сооружением z/H и определяемый интерполяцией по [Таблица 4.1];
ψ - коэффициент, учитывающий ограниченность длины водоема и принимаемый для l/h ≥ 3 равным 1, а для l/h < 3 – по [5, Табл.8.5], где l – расстояние между сооружением и противоположным ему берегом водоема на глубине 2/3h от
свободной поверхности воды. Примем ψ=1.
Таблица 4.1 Зависимость коэффициента R от соотношения z/H.
z/H
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
R
0.23
0.36
0.47
0.55
0.61
0.66
0.7
0.72
0.74
0.74
Результаты определения присоединённой массы воды представлены в
[Таблица 4.2], где w - площадь на которую приходится определение присоединённой массы воды.
92
Таблица 4.2 Определение присоединённой массы воды.
Hплот [м]
130
127
120
113.66
105
97
89
81
72
64
56
47
39
31
23
14
6
4
2
0
z [м]
0
0
7
13.34
22
30
38
46
55
63
71
80
88
96
104
113
121
123
125
127
z/H
0
0
0.0551
0.1050
0.1732
0.2362
0.2992
0.3622
0.4331
0.4961
0.5591
0.6299
0.6929
0.7559
0.8189
0.8898
0.9528
0.9685
0.9843
1
μ
0
0
0.1268
0.2366
0.3252
0.3998
0.4691
0.5198
0.5698
0.6076
0.6395
0.6720
0.6972
0.7112
0.7238
0.7380
0.7400
0.7400
0.7400
0.74
w [м2]
0
0
10.17
7.5
8.33
8
8
8.5
8.5
8
8.5
8.5
8
8
8.5
8.5
5
2
2
1
Σ
mw [МН]
0
0
1.6063
2.2103
3.3749
3.9852
4.6758
5.5042
6.0346
6.0563
6.7725
7.1161
6.9486
7.0883
7.6647
7.8148
4.6097
1.8439
1.8439
0.9219
86.0723
Так же для проверки полученных значений произведём расчёт присоединённой массы воды по методике Вестергарда, формула (4.4).
,
(4.4)
3
где γ -удельный вес воды, равный 0.00981 [МН/м ];
Hст - высота столба воды в верхнем бьефе выраженная в метрах.
По формуле (4.4) получим:
[МН]
Определим погрешность вычислений:
%.
Таким образом, поскольку погрешность менее 0.2%, расчёт можно считать
достоверным.
Расчет форм собственных колебаний, а также их построение производилось
в специальной программе. Было построено 25 вариантов форм собственных коле-
93
баний. Далее была вычислена сейсмическая сила по формуле (4.2), которая использовалась в дальнейших расчетах в ПК Crack, расчёты производились в упругой постановке и с учётом трещинообразования. Формы собственных колебаний
представлены на [Рисунок 4.1 - Рисунок 4.25].
Рисунок 4.1 - Визуализация перемещений по 1й форме колебаний в ПК Crack.
94
Рисунок 4.2 - Визуализация перемещений по 2й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.3 - Визуализация перемещений по 3й форме колебаний в ПК Crack.
95
Рисунок 4.4 - Визуализация перемещений по 4й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.5 - Визуализация перемещений по 5й форме колебаний в ПК Crack.
96
Рисунок 4.6 - Визуализация перемещений по 6й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.7 - Визуализация перемещений по 7й форме колебаний в ПК Crack.
97
Рисунок 4.8 - Визуализация перемещений по 8й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.9 - Визуализация перемещений по 9й форме колебаний в ПК Crack.
98
Рисунок 4.10 - Визуализация перемещений по 10й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.11 - Визуализация перемещений по 11й форме колебаний в ПК Crack.
99
Рисунок 4.12 - Визуализация перемещений по 12й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.13 - Визуализация перемещений по 13й форме колебаний в ПК Crack.
100
Рисунок 4.14 - Визуализация перемещений по 14й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.15 - Визуализация перемещений по 15й форме колебаний в ПК Crack.
101
Рисунок 4.16 - Визуализация перемещений по 16й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.17 - Визуализация перемещений по 17й форме колебаний в ПК Crack.
102
Рисунок 4.18 - Визуализация перемещений по 18й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.19 - Визуализация перемещений по 19й форме колебаний в ПК Crack.
103
Рисунок 4.20 - Визуализация перемещений по 20й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.21 - Визуализация перемещений по 21й форме колебаний в ПК Crack.
104
Рисунок 4.22 - Визуализация перемещений по 22й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.23 - Визуализация перемещений по 23й форме колебаний в ПК Crack.
105
Рисунок 4.24 - Визуализация перемещений по 24й форме колебаний в ПК Crack.
Рисунок 4.25 - Визуализация перемещений по 25й форме колебаний в ПК Crack.
106
4.5
Назначение расчётной конструктивной схемы
Для работы в ПК Crack,как и любого другого ПК на основе МКЭ необходимо создать сетку элементов разбив конструкцию на несколько горизонтальных и
вертикальных сечений, для этого используем встроенную подпрограмму Mash.
Назначим 20 горизонтальных и 28 вертикальных сечений. Число горизонтальных слоёв задающих основание -18, вертикальных - 20.
Получим следующие параметры сетки элементов:
количество узлов с учетом разбивки основания – 1891;
количество узлов без учета разбивки основания – 580.
К конструкции были приложены все действующие на неё силы, которые
представлены в виде эпюр нагрузок: от гидростатического давления ВБ и НБ,
фильтрационного и взвешивающего противодавления.
Расчёт НДС глухой расчётной секции производится в упругой постановке
(одна итерация) и с учётом разуплотнения и раскрытия трещин (тридцать пять
итераций). Визуализация результатов полученных в подпрограмме Mash и в ПК
Crack осуществлялась с помощью встроенных подпрограмм Grinfr и Resinfr соответственно [Рисунок 4.26].
Рисунок 4.26 - Визуализация расчётной сетки МКЭ и приложенных нагрузок в ПК
Crack.
107
4.6
Расчёт напряжённо-деформированного состояния
4.6.1 Расчёт НДС для основного сочетания нагрузок
4.6.1.1
Расчёт в упругой постановке задачи
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.27Ошибка! Источник
ссылки не найден.], максимальные горизонтальные перемещения величиной 3.4
см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения
величиной 1.4 см наблюдаются на низовой грани на участке с высотой 40-50м от
основания.
Рисунок 4.27 - Эпюра перемещений при расчёте в упругой постановке в ПК
Crack (основное сочетание нагрузок).
108
Рисунок 4.28 - Эпюра
нагрузок).
при расчёте в упругой постановке (основное сочетание
Рисунок 4.29 - Характер распределения нормальных напряжений
упругой постановке (основное сочетание нагрузок).
при расчёте в
109
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.28], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.29]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 3.2 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.1
МПа на оголовке, до -4.02 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.13 МПа на гребне, до -1.67 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в основании напорной грани и имеют значение 0.63 МПа.
Рисунок 4.30 - Эпюра
нагрузок).
х
при расчёте в упругой постановке (основное сочетание
110
Рисунок 4.31 - Характер распределения нормальных напряжений
упругой постановке (основное сочетание нагрузок).
х
при расчёте в
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.30], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.31]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 18.8 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.06
МПа на оголовке, до -3.68 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.04 МПа на гребне, до -1.22 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в основании напорной грани равное 1.67 МПа.
111
Рисунок 4.32 - Эпюра τх при расчёте в упругой постановке (основное сочетание
нагрузок).
Рисунок 4.33 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте в
упругой постановке (основное сочетание нагрузок).
112
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.32], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.33]. Сжимающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 18.8 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.03 МПа на оголовке, до 3.56 МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.04 МПа до 0.85 МПа.
Рисунок 4.34 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры
рассчитанной в упругой постановке (основное сочетание нагрузок).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.63 [Рисунок 4.34]. Зона сдвиговых на-
рушений со стороны верхнего бьефа составляет 6 м, а со стороны низовой грани
составляет 3 м. Зона сдвиговых нарушений не затрагивает цементационную завесу и дренаж и не оказывает влияния на работу сооружения.
113
4.6.1.2
Расчёт в постановке задачи с учётом трещинообразования
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.35], максимальные горизонтальные перемещения величиной 3.5 см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения величиной 1.4 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.35 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (основное сочетание нагрузок).
114
Рисунок 4.36 - Эпюра
четание нагрузок).
при расчёте с учётом трещинообразования (основное со-
Рисунок 4.37 - Характер распределения нормальных напряжений
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок).
при расчёте с
115
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.36], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.37]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной грани, длиной
6 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.1
МПа на оголовке, до -3.93 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.13 МПа на гребне, до -1.23 МПа у основания.
Рисунок 4.38 - Эпюра
четание нагрузок).
х
при расчёте с учётом трещинообразования (основное со-
116
Рисунок 4.39 - Характер распределения нормальных напряжений
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок).
х
при расчёте с
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.38], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.39]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 16.1 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.06
МПа на оголовке, до -3.74 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.04 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 15 м от основания напорной грани равное 0.22 МПа.
117
Рисунок 4.40 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок).
Рисунок 4.41 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок).
118
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.40], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.41]. Сжимающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.03 МПа на оголовке, до 3.35МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.01 МПа до 0.02 МПа.
Рисунок 4.42 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (основное сочетание
нагрузок).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.59 [Рисунок 4.42].
Зона сдвиговых нарушений со стороны верхнего бьефа составляет 17.3 м, а
со стороны низовой грани составляет 6 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает
цементационную завесу и не доходит до дренажа. Основным показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, по-
119
скольку оно не превышает половины расстояния от напорной грани до оси цементационной завесы, то оно не оказывает влияния на работоспособность сооружения.
4.6.2 Расчёт НДС для основного сочетания нагрузок, решение задачи в статико-фильтрационной постановке
4.6.2.1
Первая итерация
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.43], максимальные горизонтальные перемещения величиной 3.5 см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения величиной 1.4 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.43 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке,
итерация №1).
120
Рисунок 4.44 - Эпюра при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №1).
Рисунок 4.45 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №1).
121
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.44], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.45]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной грани, длиной
9.7 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.1
МПа на оголовке, до -3.95 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.13 МПа на гребне, до -1.25 МПа у основания.
Рисунок 4.46 - Эпюра х при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №1).
122
Рисунок 4.47 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №1).
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.46], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.47]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке на расстоянии 15.6м от напорной грани,
длиной 9м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше
765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.06
МПа на оголовке, до -3.76 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.03 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 18.8 м от основания напорной грани равное 0.36 МПа.
123
Рисунок 4.48 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №1).
Рисунок 4.49 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №1).
124
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.48], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.49]. Сжимающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.03 МПа на оголовке, до 3.37МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.0 МПа до 0.02 МПа.
Рисунок 4.50 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (основное сочетание
нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №1).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.57 [Рисунок 4.50].
Зона сдвиговых нарушений со стороны верхнего бьефа составляет 19.1 м, а
со стороны низовой грани составляет 6 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает
цементационную завесу и не доходит до дренажа. Основным показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, по-
125
скольку оно не превышает половины расстояния от напорной грани до оси цементационной завесы, то оно не оказывает влияния на работоспособность сооружения.
4.6.2.2
Вторая итерация
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.51], максимальные горизонтальные перемещения величиной 3.6 см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения величиной 1.4 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.51 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке,
итерация №2).
126
Рисунок 4.52 - Эпюра при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
Рисунок 4.53 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №2).
127
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.52], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.53]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной грани, длиной
9.7 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.1
МПа на оголовке, до -3.98 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.13 МПа на гребне, до -1.25 МПа у основания.
Рисунок 4.54 - Эпюра х при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
128
Рисунок 4.55 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №2).
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.54], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.55]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке на расстоянии 15.2м от напорной грани,
длиной 10.7м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше
765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.06
МПа на оголовке, до -3.78 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.03 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 18.8 м от основания напорной грани равное 0.53 МПа.
129
Рисунок 4.56 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
Рисунок 4.57 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №2).
130
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.56], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.57]. Сжимающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.03 МПа на оголовке, до 3.39МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.01 МПа до 0.02 МПа.
Рисунок 4.58 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (основное сочетание
нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.55 [Рисунок 4.58].
Зона сдвиговых нарушений со стороны верхнего бьефа составляет 21.1 м, а
со стороны низовой грани составляет 6 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает
цементационную завесу и не доходит до дренажа. Основным показателем оказы-
131
вающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, поскольку оно не превышает половины расстояния от напорной грани до оси цементационной завесы, то оно не оказывает влияния на работоспособность сооружения.
4.6.3 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.59], максимальные горизонтальные перемещения величиной 3.7 см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения величиной 1.4 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.59 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств).
132
Рисунок 4.60 - Эпюра при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и
дренажных устройств).
Рисунок 4.61 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств).
133
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.60], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.61]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной грани, длиной
9.7 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.1
МПа на оголовке, до -3.93 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.13 МПа на гребне, до -1.23 МПа у основания.
Рисунок 4.62 - Эпюра х при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и
дренажных устройств).
134
Рисунок 4.63 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств).
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.62], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.63]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 16.1 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.06
МПа на оголовке, до -3.74 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.04 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 15 м от основания напорной грани равное 0.22 МПа.
135
Рисунок 4.64 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и
дренажных устройств).
Рисунок 4.65 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств).
136
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.64], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.65]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.03 МПа на оголовке, до 3.35МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.01 МПа до 0.02 МПа.
Рисунок 4.66 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте ФПУ и нормальной работой противофильтрационных и дренажных устройств).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.55 [Рисунок 4.66].
Зона сдвиговых нарушений со стороны верхнего бьефа составляет 21.1 м, а
со стороны низовой грани составляет 6 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает
137
цементационную завесу и не доходит до дренажа. Основным показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, поскольку оно не превышает 20% ширины основания, то оно не оказывает влияния
на работоспособность сооружения.
4.6.4 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте температурных
воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур
Летний период
4.6.4.1
Для расчета необходимо построить изотерму нулевых температур в теле
плотины, после чего определить температуру в каждом узле низовой грани от 0 до
летней среднемесячной температуры на грани.
Т
е
ее
Т
е
Примем глубину "промерзания" равной 9.7 метра, для удобства согласования с имеющейся сеткой МКЭ и получим [Рисунок 4.67].
Температура бетона, ˚С
-21
-18
-15
-12
-9
-6
-3
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Расстояние от низовой грани до узловой точки, м
Рисунок 4.67 - График зависимости температуры бетона от расстояния между низовой гранью плотины и рассматриваемой узловой точкой в летний период.
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.68], максимальные горизонтальные перемещения величиной 4.9 см, наблюдаются на гребне секции, макси-
138
мальные вертикальные перемещения величиной 1.5 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.68 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для
года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в летний
период).
Рисунок 4.69 - Эпюра при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в летний период).
139
Рисунок 4.70 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в летний период).
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.69], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.70]. Растягивающие напряжения в теле плотины присутствуют на напорной грани от основания на высоте 90м, на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва,
от напорной грани, длиной 11.7 м и на низовой грани практически везде. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от 0
МПа на оголовке, до -1.91 МПа в основании. На верховой грани напряжения σ
изменяют значения от 0.45 МПа на гребне, до -1.21 МПа у основания.
140
Рисунок 4.71 - Эпюра х при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в летний период).
Рисунок 4.72 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в летний период).
141
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.71], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.72]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 26.3 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.3
МПа на оголовке, до -3.42 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.03 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 22.6 м от основания напорной грани равное 0.23 МПа.
Рисунок 4.73 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в летний период).
142
Рисунок 4.74 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в летний период).
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.73], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.74]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от 0
МПа на оголовке, до 1.7 МПа в основании. На верховой грани напряжения τх по
всей высоте практически отсутствую, кроме участка на гребне, где присутствует
сжатие -0.04 МПа.
143
Рисунок 4.75 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой
колебаний среднемесячных температур в летний период).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.57 [Рисунок 4.75].
Раскрытие строительных швов наблюдается на верхней части гребня и низовой грани от гребня до отметки 746 м. Зона сдвиговых нарушений со стороны
верхнего бьефа составляет 23 м, а со стороны низовой грани составляет 9 м. Зона
сдвиговых нарушений затрагивает цементационную завесу и дренаж. Основным
показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие
контактного шва, поскольку оно не превышает 20% ширины основания, то оно не
оказывает влияния на работоспособность сооружения.
4.6.4.2
Зимний период
Для расчета необходимо построить изотерму нулевых температур в теле
плотины, после чего определить температуру в каждом узле низовой грани от 0 до
летней среднемесячной температуры на грани.
Т
ее
е
Т
Примем глубину "промерзания" равной 9.7 метра, для удобства согласования с имеющейся сеткой МКЭ и получим [Рисунок 4.76].
Температура бетона, ˚С
144
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Расстояние от низовой грани до узловой точки, м
Рисунок 4.76 - График зависимости температуры бетона от расстояния между низовой гранью плотины и рассматриваемой узловой точкой в зимний период.
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.77], максимальные горизонтальные перемещения величиной 4.3 см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения величиной 1.5 см наблюдаются на низовой
грани на участке с высотой 40-50м от основания.
Рисунок 4.77 - Эпюра перемещений при расчёте с учётом трещинообразования в
ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для
года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в зимний
период).
145
Рисунок 4.78 - Эпюра при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в зимний период).
Рисунок 4.79 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температур-
146
ных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в зимний период).
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.78], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.79]. Растягивающие напряжения в теле плотины присутствуют на напорной грани на участке
гребня, на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной
грани, длиной 9.7 м и на низовой грани от гребня, до отметки 787м. На отметках,
выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от 0
МПа на оголовке, до -2.82 МПа в основании. На напорной грани напряжения σ
изменяют значения от 0.18 МПа на гребне, до -1.21 МПа у основания.
Рисунок 4.80 - Эпюра х при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в зимний период).
147
Рисунок 4.81 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в зимний период).
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.80], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.81]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 25.1 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σх на низовой грани изменяются значения от -0.15
МПа на оголовке, до -3.6 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх изменяют значения от -0.06 МПа на гребне, до -1.26 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в 18.8 м от основания напорной грани равное 0.44 МПа.
148
Рисунок 4.82 - Эпюра τх при расчёте с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных температур в зимний период).
Рисунок 4.83 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте с
учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температур-
149
ных воздействий для года с наибольшей амплитудой колебаний среднемесячных
температур в зимний период).
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.82], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.83]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от 0
МПа на оголовке, до 2.42 МПа в основании. На верховой грани напряжения τ х по
всей высоте практически отсутствую, кроме участка на гребне, где присутствует
сжатие -0.02 МПа.
Рисунок 4.84 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной с учётом трещинообразования (особое сочетание нагрузок при учёте температурных воздействий для года с наибольшей амплитудой
колебаний среднемесячных температур в зимний период).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.58 [Рисунок 4.84].
150
Раскрытие строительных швов наблюдается на верхней части гребня и низовой грани от гребня до отметки 746 м. Зона сдвиговых нарушений со стороны
верхнего бьефа составляет 21.1 м, а со стороны низовой грани составляет 8 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает цементационную завесу и дренаж. Основным показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, поскольку оно не превышает 20% ширины основания, то
оно не оказывает влияния на работоспособность сооружения.
4.6.5 Расчёт НДС для особого сочетания нагрузок при учёте сейсмического
воздействия
Характер перемещений показан на [Рисунок 4.85Ошибка! Источник
ссылки не найден.], максимальные горизонтальные перемещения величиной 6.1
см, наблюдаются на гребне секции, максимальные вертикальные перемещения
величиной 1.6 см наблюдаются на низовой грани на участке с высотой 40-50м от
основания.
Рисунок 4.85 - Эпюра перемещений при расчёте в упругой постановке в ПК Crack
(особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
151
Рисунок 4.86 - Эпюра при расчёте в упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Рисунок 4.87 - Характер распределения нормальных напряжений при расчёте в
упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
152
Эпюра нормальных напряжений σ показана на [Рисунок 4.86], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.87]. Растягивающие напряжения присутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке раскрытия шва, от напорной грани, длиной
11.7 м. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Сжимающие напряжения σ на низовой грани изменяются значения от -0.08
МПа на оголовке, до -5.19 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σ изменяют значения от -0.24 МПа в 10м от основания, до 2.89 МПа у
основания.
Рисунок 4.88 - Эпюра х при расчёте в упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
153
Рисунок 4.89 - Характер распределения нормальных напряжений х при расчёте в
упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Эпюра нормальных напряжений σх показана на [Рисунок 4.88], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.89]. Растягивающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только на контакте "плотина-основание" на участке от напорной грани, длиной 29.0 м и локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Напряжения σх на низовой грани изменяются значения от 0.06 МПа на оголовке, до -4.71 МПа в основании. На верховой грани сжимающие напряжения σх
изменяют значения от -0.06 МПа на гребне, до -1.21 МПа у основания. Растягивающие напряжения присутствуют только в контакте и имеют максимальное значение в основании напорной грани равное 2.96 МПа.
154
Рисунок 4.90 - Эпюра τх при расчёте в упругой постановке в ПК Crack (особое
сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Рисунок 4.91 - Характер распределения касательных напряжений τх при расчёте в
упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
155
Эпюра касательных напряжений τх показана на [Рисунок 4.90], характер
распределения по телу плотины и массиву основания на [Рисунок 4.91]. Сжимающие напряжения отсутствуют в теле плотины и присутствуют только локально на низовом участке гребня плотины. На отметках, выше 765м, эпюры принимают характер близкий к прямолинейному.
Растягивающие напряжения τх на низовой грани изменяются значения от
0.08 МПа на оголовке, до 4.60 МПа в основании. На верховой грани напряжения
τх по всей высоте практически отсутствую, кроме участка высотой 5м у основания, где изменяют значения от 0.1 МПа до 1.65 МПа.
Рисунок 4.92 - Окно ПК Crack с рассчитанным коэффициентом устойчивости на
фоне эпюры рассчитанной в упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание
нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Коэффициент устойчивости
уст
= 1.34 [Рисунок 4.92].
Зона сдвиговых нарушений со стороны верхнего бьефа составляет 17.3 м, а
со стороны низовой грани составляет 3 м. Зона сдвиговых нарушений затрагивает
цементационную завесу и не доходит до дренажа. Основным показателем оказывающим влияние на работу сооружения, является раскрытие контактного шва, поскольку оно не превышает 20% ширины основания, то оно не оказывает влияния
на работоспособность сооружения.
156
4.7
Анализ полученных результатов
На основании расчётов НДС основного и особых сочетаний нагрузок данного расчётного профиля, можно сделать вывод о соответствии принятой геометрии
требованиям нормативной документации. Таким образом выбранный профиль не
требует изменений и дальнейших исследований, запас надёжности обеспечивает
безопасность конструкции при любых расчётных или особых нагрузках.
4.8
Назначение марок и классов бетона
Согласно [13,п.5.2]: "При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений в зависимости от вида и условий работы
необходимо устанавливать показатели качества бетона, основными из которых
являются следующие:
а) классы бетона по прочности на сжатие (МПа), которые отвечают значению гарантированной прочности бетона, с обеспеченностью
0,95. В массив-
ных сооружениях допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью
0,90.
Для внутренней зоны бетонных гравитационных плотин допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью
0,85.
В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по
прочности на сжатие: В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В17,5; В20; В22,5; В25; В27,5;
В30; В35; В40.
При надлежащем обосновании допускается устанавливать промежуточные
значения классов бетона по прочности на сжатие, отличающиеся от выше перечисленных. Характеристики этих бетонов следует принимать интерполяцией;
б) классы бетона по прочности на осевое растяжение.
Эту характеристику устанавливают в случаях, когда она определяет прочность конструкций и контролируется на производстве.
157
В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по
прочности на осевое растяжение: В 0,8; В 1,2; В 1,6; В 2,0; В 2,4; В 2,8; В 3,2;
в) марки бетона по морозостойкости.
В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по морозостойкости: F50;F75;F100;F150;F200;F300;F400;F500;F600;F700;F800;F1000;
г) марки бетона по водонепроницаемости.
В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20."
Для назначения марок и классов бетона зададимся максимальными растягивающими и сжимающими напряжениями. Рассмотрим эпюры главных напряжений для основного сочетания нагрузок рассчитанного в статико-фильтрационной
постановке при расчёте НДС с учётом трещинообразования, т.е в наиболее приближенной к реальной работе материалов постановке [Рисунок 4.93 - Рисунок
4.97] и особого сочетания нагрузок с учётом сейсмических воздействий [Рисунок
4.98 - Рисунок 4.102].
Рисунок 4.93 - Характер распределения главных напряжений 1 и 2 при расчёте с
учётом трещинообразования в ПК Crack (основное сочетание нагрузок в статикофильтрационной постановке, итерация №2).
158
Рисунок 4.94 - Характер распределения главных напряжения 1 в плотине и массиве основания при расчёте с учётом трещинообразования в ПК Crack (основное
сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
Рисунок 4.95 - Характер распределения главных напряжения 1 в плотине и верхних слоях массива основании при расчёте с учётом трещинообразования в ПК
Crack (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
159
Рисунок 4.96 - Характер распределения главных напряжения 2 в плотине и массиве основания при расчёте с учётом трещинообразования в ПК Crack (основное
сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
Рисунок 4.97 - Характер распределения главных напряжения 2 в плотине и верхних слоях массива основании при расчёте с учётом трещинообразования в ПК
Crack (основное сочетание нагрузок в статико-фильтрационной постановке, итерация №2).
160
Рисунок 4.98 - Характер распределения главных напряжений 1 и 2 при расчёте в
упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Рисунок 4.99 - Характер распределения главных напряжения 1 в плотине и массиве основания при расчёте в упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание
нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
161
Рисунок 4.100 - Характер распределения главных напряжения 1 в плотине и
верхних слоях массива основания при расчёте в упругой постановке в ПК Crack
(особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Рисунок 4.101 - Характер распределения главных напряжения 2 в плотине и массиве основания при расчёте в упругой постановке в ПК Crack (особое сочетание
нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
162
Рисунок 4.102 - Характер распределения главных напряжения 2 в плотине и
верхних слоях массива основания при расчёте в упругой постановке в ПК Crack
(особое сочетание нагрузок при учёте сейсмического воздействия).
Зонирования тела плотины будем осуществлять в соответствии с требованиями [8,п.5.2 и п.5.11], разобьём сооружение на 4 зоны и для каждой рассмотрим полученные напряжения и назначим марки и классы бетонов. Зоны №1-3 будут выполнены из вибрированного бетона, а зона №4 - из укатанного.
Согласно [13,п.5.7]:"Требования по морозостойкости предъявляются только
к бетону, который находится в зоне переменного уровня воды, и наружному надводному бетону".
Этот же пункт регламентирует: " Для напорных конструкций гидроузлов с
водохранилищами многолетнего и годового регулирования стока в зоне сработки
водохранилища до горизонта мертвого объема марки бетона по морозостойкости
должны быть не ниже F150 - для умеренных, F200 - для суровых и F300 - для особо суровых климатических условий.
Для надводной зоны сооружений марки бетона по морозостойкости назна-
163
чаются с учетом атмосферных воздействий, но не ниже F100 - для умеренных,
F150 - для суровых и F200 - для особо суровых климатических условий.".
Однако т.к температура самого холодного месяца наиболее холодного года
не опускается ниже нуля, но возможность кратковременного замораживания присутствует, то такой вариант подпадает согласно [13,Табл.1][Таблица 4.3] для данного климатического района под марку по морозостойкости F50. Т.к промерзание
такого массива бетона возможно только при длительном воздействии, а единичные кратковременные и не интенсивные заморозки, возможные лишь при особом
сочетании климатических факторов, которое можно охарактеризовать, как "очень
редкое", не отвечают условиям промерзания. В связи с чем, согласно
[13,п.5.7]:"Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от
климатических условий района строительства", для данного сооружения во всех
наружных зонах не будем применять к бетону требования к марке по морозостойкости.
Таблица 4.3 Зависимость марки бетона по морозостойкости от климатических
условий и числа циклов попеременного замораживания и оттаивания в год.
Климатические
условия
Марка бетона по морозостойкости при числе циклов попеременного замораживания и оттаивания в год
до 25
26-50
51-100
Умеренные
F50
F100
F150
F200
F300
F400
F600
Суровые
F100
F150
F200
F300
F400
F600
F800
Особо суровые
F200
F300
F400
F400
F600
F800
F1000
101-150 151-200 201-250 251-300
Согласно [13,п.5.8]: "Марку бетона по водонепроницаемости назначают в
зависимости от градиента напора, определяемого как отношение максимального
напора, м, к толщине конструкции (или расстоянию от напорной грани до дренажа), м, и температуры контактирующей с сооружением воды, °С, по таблице 2 с
учетом агрессивности воды-среды по СП 28.13330.", [13,п.5.8, Табл.2][Таблица
4.4].
164
Таблица 4.4 Зависимость марки бетона по водонепроницаемости в зависимости
от температуры воды и расчётного градиента напора.
Марки бетона по водопроницаемости при градиентах напора
Температура
воды, ˚С
До 5 включи-
Свыше 5
тельно
до 10
W2
W4
W6
W8
W4
W6
W8
W10
W6
W8
W10
W12
До 10 включительно
Свыше 10 до 30
включительно
Свыше 30
Свыше 10 до 20
Свыше 20 до 30
включительно
Примечание - Для конструкций с градиентом напора свыше 30 следует назначать
марку бетона по водопроницаемости W14 и выше.
Согласно [13,п.5.13]:"Класс бетона по прочности на сжатие и на осевое растяжение следует принимать по таблицам 3 и 4", [13,п.5.13, Табл.4][Таблица 4.5] и
[13,п.5.13, Табл.3][Таблица 4.6].
Таблица 4.5 Зависимость класса бетона по прочности на растяжение от расчётного значения растягивающих напряжений.
Класс бетона по Нормативные и расчётные сопротивления бетона при осевом растяжении,
прочности
растяжение
на МПа (кг/см2)
Нормативные сопротивления, расчётные Расчётные сопротивления для
сопротивления для предельных состояний предельных состояний первой
второй группы Rbtn;Rbt,ser
группы Rbt
Bt 0.8
0.8 (8.1)
0.62 (6.32)
Bt 1.2
1.2 (12.2)
0.93 (9.49)
Bt 1.6
1.6 (16.3)
1.25 (12.7)
Bt 2.0
2.0 (20.4)
1.55 (15.8)
Bt 2.4
2.4 (24.5)
1.85 (18.9)
Bt 2.8
2.8 (28.6)
2.15 (21.9)
Bt 3.2
3.2 (32.4)
2.45 (25.0)
165
Таблица 4.6 Зависимость класса бетона по прочности на сжатие от расчётных
значений растягивающих и сжимающих напряжений.
Класс
бетона
по прочнос-ти
на сжатие
1
В5
В7.5
В10
В12.5
В15
В17.5
В20
В22.5
В25
В27.5
В30
В35
В40
Нормативные и расчётные сопротивления бетона, МПа (кг/см2)
Нормативные
сопротивления, Расчётные сопротивления для прерасчётные сопротивления для дельных состояний первой группы
предельных состояний второй
группы
Сжатие Растяжение
осевое Сжатие
Растяжение осевое Rbt
осевое
Rbtn;Rbt,ser
осевое Rb
Rbn;Rb,ser бетон
бетон укабетон вибри- бетон
вибриро- танный
рованный
укатанванный
ный
2
3
4
5
6
7
3.5
0.55
0.39 (3.98)
2.8 (28.6) 0.37 (3.77)
0.36
(35.7)
(5.61)
(2.65)
5.5
0.70
0.58 (5.92)
4.5 (45.9) 0.48 (4.89)
0.39
(56.1)
(7.14)
(3.98)
7.5
0.85
0.78 (7.96)
6.0 (61.2) 0.57 (5.81)
0.52
(76.5)
(8.67)
(5.35)
9.5
1.00
0.95 (9.70)
7.5 (76.5) 0.66 (6.73)
0.63
(96.5)
(10.2)
(6.42)
11.3
1.15
1.10 (11.2)
8.9 (91.0) 0.75 (7.65)
0.73
(115)
(11.7)
(7.45)
13.0
1.27
1.23 (12.6)
10.3
0.83 (8.41)
0.80
(133)
(13.0)
(105)
(8.20)
14.9
1.40
1.38 (14.1)
11.7
0.90 (9.18)
0.90
(152)
(14.3)
(120)
(9.15)
16.7
1.50
13.1
0.97 (10.0)
(170)
(15.3)
(134)
18.5
1.60
14.5
1.05 (10.7)
(189)
(16.3)
(148)
20.2
1.70
15.8
1.12 (11.4)
(206)
(17.3)
(161)
22.0
1.80
17.0
1.20 (12.2)
(224)
(18.4)
(173)
25.5
1.95
19.5
1.30 (13.3)
(260)
(19.9)
(199)
29.0
2.10
22.0
1.40 (14.3)
(296)
(21.4)
(224)
166
Согласно [12,п.8.16 и п.8.17]:"При расчетах гидротехнических сооружений,
их конструкций и оснований надлежит соблюдать следующее условие, обеспечивающее недопущение наступления предельных состояний" - (4.5).
,
(4.5)
где γlc - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый равным для основного сочетания нагрузок - равным 1.0, а для особого сейсмического воздействия
уровня МРЗ - равным 0.85;
F - расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент,
напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится
оценка предельного состояния;
γf - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1.0;
R - расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или
другого параметра (при расчетах по первой группе предельных состояний - расчетное значение; при расчетах по второй группе предельных состояний - нормативное значение), устанавливаемого нормами проектирования отдельных видов
гидротехнических сооружений;
γc - коэффициент условий работы принимаемый согласно [8, п.8.12, Табл.6],
для основного сочетания нагрузок равным 0.9, для основного сочетания нагрузок,
включая сейсмическое воздействие равным 1.1;
γn - коэффициент надежности по ответственности сооружения, равный 1.25.
Согласно [13,п.5.8]:"Марку бетона по водонепроницаемости назначают в
зависимости от градиента напора". Градиент напора будем определять согласно
[8,п.6.14]:" Значение критического градиента напора надлежит принимать в зависимости от марки бетона по водонепроницаемости: от
10 при W4 до
50 при W20. При изменении марки бетона по водонепроницаемости на 1 ступень
критический градиент напора увеличивается на 5 единиц" - (4.6).
167
,
(4.6)
где Hd - напор над расчётным сечением;
Jcr,m - критический (предельный) градиент напора для бетонной плотины;
γn - коэффициент надежности по ответственности сооружения, равный 1.25,
согласно [12,п.8.16].
4.8.1 Зона №1
Данная зона представлена только в глухих секциях и будет располагаться на
низовой грани плотины и низовой части гребня, на отметках от 743м до 853м. Бетон данной зоны будет подвергаться атмосферным воздействиям, при этом не
подвергаясь воздействию воды бьефов. Главные напряжения для данной зоны
приведены в [Таблица 4.7].
Таблица 4.7 Максимальные значения сжимающих напряжений Зоны №1 при
различных сочетаниях нагрузок.
Сочетание нагрузок
Сжимающие напряжения, МПа
Основное
Особое
3.42
4.34
Для основного сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для особого сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для данной зоны примем класс бетона по прочности равным В10, без
предъявления требований к морозостойкости и водонепроницаемости.
168
4.8.2 Зона №2
4.8.2.1
Глухие секции
Данная зона представленная в глухих секциях будет располагаться на напорной грани плотины на отметках от 798м до 853м и на низовой грани плотины
на отметках от 729м до 743м. Бетон данной зоны будет подвергаться атмосферным воздействиям, при этом подвергаясь периодическому воздействию воды
бьефов. Главные сжимающие напряжения для данной зоны приведены в [Таблица
4.8Ошибка! Источник ссылки не найден.].
Таблица 4.8 Максимальные значения сжимающих напряжений Зоны №2 при различных сочетаниях нагрузок.
Сочетание нагрузок
Сжимающие напряжения, МПа
Основное
Особое
4.40
5.59
Для основного сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для особого сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для данной зоны примем класс бетона по прочности равным В12.5, без
предъявления требований к морозостойкости.
Требования по водонепроницаемости будем определять на основании градиента напора рассчитанного по формуле (4.6).
По расчёту получаем необходимый класс по водонепроницаемости равным
W10 [Таблица 4.4], это не противоречит требованиям [8, п.5.6]:"Для частей и
элементов плотин, периодически омываемых водой (зона II), марка бетона по во-
169
донепроницаемости принимается не ниже W8". Примем класс по водонепроницаемости равным W10.
4.8.2.2
Водосливные секции
Для водосливных секций класс бетона по морозостойкости оставим неизменными. Согласно [8, п.5.14], примем класс по прочности равным В25, а по водонепроницаемости равным W10.
4.8.3 Зона №3
Данная зона представленная в глухих и водосливных секциях при одинаковых условиях, поэтому расчёт назначать марки и классы бетона будем единые.
Зона №3 будет располагаться на напорной грани плотины на отметках от 723м до
798м, по всей ширине подошвы с увеличением толщин на краях и на низовой грани плотины на отметках от 723м до 729м. Бетон данной зоны не будет подвергаться атмосферным воздействиям, при этом подвергаясь постоянному воздействию воды бьефов, фильтрационному и взвешивающему противодавлению. Главные сжимающие напряжения для данной зоны приведены в [Таблица 4.9Ошибка!
Источник ссылки не найден.].
Таблица 4.9 Максимальные значения сжимающих напряжений Зоны №3 при различных сочетаниях нагрузок.
Сочетание нагрузок
Сжимающие напряжения, МПа
Основное
Особое
6.92
9.29
Для основного сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для особого сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для данной зоны примем класс бетона по прочности равным В17.5, без
предъявления требований к морозостойкости.
170
Требования по водонепроницаемости будем определять на основании градиента напора рассчитанного по формуле (4.6).
По расчёту получаем необходимый класс по водонепроницаемости равным
W14 [Таблица 4.4]. Примем класс по водонепроницаемости равным W14.
4.8.4 Зона №4
Данная зона представленная в глухих и водосливных секциях при одинаковых условиях, поэтому расчёт назначать марки и классы бетона будем единые.
Зона №4 будет располагаться во внутренней зоны плотины на отметках от 726м
до 836.67м. Бетон данной зоны не будет подвергаться атмосферным воздействиям, воздействию воды бьефов, фильтрационному и взвешивающему противодавлению, в связи с чем к нему не будем предъявлять требования по морозостойкости или водонепроницаемости. Главные сжимающие напряжения для данной зоны
приведены в [Таблица 4.10Ошибка! Источник ссылки не найден.].
Таблица 4.10 Максимальные значения сжимающих напряжений Зоны №4 при
различных сочетаниях нагрузок.
Сочетание нагрузок
Сжимающие напряжения, МПа
Основное
Особое
4.22
5.39
Для основного сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для особого сочетания нагрузок по формуле (4.5) получим:
Для данной зоны примем класс бетона по прочности равным В10, без
предъявления требований к морозостойкости и водонепроницаемости.
171
4.8.5 Подведение итогов подбора марок и классов бетона и определения зон
бетонирования
Таким образом для водосливных и глухих секций плотины были определены зоны бетонирования и подобраны марки и классы бетона. Графически это
представлено на [Рисунок 4.103].
Рисунок 4.103 - Схема зонирования глухой секции плотины с указанием марок и
классов бетона.
Однако тот факт, что климатические условия района строительства благоприятны для эксплуатации бетонных сооружений и ко всем зонам не было предъявлено требований по морозостойкости, делает зонирование предложенное в [8,
п.5.2], а конкретно - формирование зоны №3 на большей части напорной грани не
целесообразным. Напряжения превышающие значения принятые для расчёта зоны №2 располагаются только на участке в основании низовой грани шириной 6х6
метров, однако принимаем зону №3 по всей ширине основания, т.к по ней пред-
172
полагается интенсивное движение строительной техники. В связи с чем становится очевидно, что экономически целесообразнее создать зону №2 на напорной грани на отметках от 732м до 853м с небольшим завышением марки по водонепроницаемости на участке переменных уровней воды на напорной грани, чем создание обширной зоны №3 с превышением класса бетона по прочности на две ступени. Таким образом видоизменим схему зонирования бетона изменив для зоны №2
класс бетона по водонепроницаемости на W14 [Рисунок 4.104].
Рисунок 4.104 - Схема альтернативного зонирования глухой секции плотины с
указанием марок и классов бетона.
173
ГЛАВА 5.
5.1
РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Постановка задачи
В данном проекте, было сформулировано несколько задач, таких, как обводнение территорий прилегающих к району строительства, создание крупного
источника пресной воды, регулирование гидрографа реки Кванза и других. Однако одной из экономически наиглавнейших задач является выработка электрической энергии с целью электрификации развивающейся экономики страны и получения экономической выгоды от продажи электроэнергии. С этой целью в составе
данного гидроузла принято решение создать здание ГЭС. Ожидаемая мощность
ГЭС данного гидроузла - 2000МВт. В имеющейся климатогеографической ситуации и геологических условия района строительства считаю целесообразным устройство здания ГЭС в подземной компоновке на правом берегу, что в конечном
итоге и приведет к луке данного русла, что несомненно удобно для устройства отводящих туннелей.
Таким образом задача данного этапа расчёта сводится к подбору турбины и
проточного тракта (в т.ч. отметки рабочего колеса), генератора, трансформатора
[15,16,17].
5.2
Подбор основного гидросилового оборудования ГЭС
5.2.1 Подбор гидротурбин
Зададимся данными для данного расчёта:
Отметка НПУ равняется 850м
Отметка УМО равняется 800м
Отметка УНБmin равняется 625м
Отметка УНБmax равняется 629м
Мощность ГЭС равняется 2000 МВт
Количество гидротурбин равняется 4шт
На основании заданных данных начнём подбор гидротурбин.
174
Максимальный напор определяется по формуле (5.1):
М
(5.1)
Теперь определим минимальный напор по формуле (5.2):
(5.2)
Зная максимальный и минимальный напоры можем определить средний напор по формуле (5.3):
(5.3)
На основании всех рассчитанных выше напоров определим расчётный расход по формуле (5.4):
ср
(5.4)
Зная величину максимального напора зададимся типом гидротурбины. При
диапазонах напоров 171-225 метров оптимальной является гидротурбина типа
РО230 рассчитанная на максимальный напор в 230 метров [18, Табл.1] и диапазон
напоров 160-230 метров [Рисунок 5.1] согласно [16, Табл.9.6].
5.2.2 Определение диаметра рабочего колеса
Зная количество гидротурбин можем определить требуемую рабочую мощность каждой из них по формуле (5.5):
тр
(5.5)
где Nуст - установленная мощность всех гидротурбин; za - количество гидротурбин;
- КПД генератора, принимается равным 96.5-98.5% принимаем это зна-
чение равным 96.5%
175
М
тр
Рисунок 5.1 - Основные расчётные данные радиально-осевых турбин.
Зная расход одной турбины можем определить необходимый рабочий расход по формуле (5.6):
(5.6)
где
т
- КПД турбины, принимается равным 89-92%, принимаем это значе-
ние равным 89%
м с
х
м с
м с
Диаметр рабочего колеса гидротурбины определим по формуле (5.7):
176
(5.7)
где Q'Ip – расчетный приведенный расход
Принимаем значение расчётного приведённого расхода на основании универсальной характеристики гидротурбины типа РО 230 [19] [Рисунок 5.2]:
л с
м с
Примем значение D1 с запасом в большую сторону кратно 0.1м равным 6.5
м.
Рисунок 5.2 - Подбор приведённого расхода по универсальной характеристике
гидротурбины РО 230.
5.2.3 Определение частоты вращения гидротурбины
Определим частоту вращения турбины по формуле (5.8):
177
(5.8)
где n'Ip - приведенная частота вращения, принимаем по универсальной характеристике на линии пятипроцентного запаса мощности гидротурбины [19]
[Рисунок 5.3].
мин
Рисунок 5.3 - Подбор приведённой частоты вращения по универсальной характеристике гидротурбины РО 230/821.
Зная необходимую частоту вращения подберем такую ближайшую синхронную частоту, чтобы обеспечить нормативную частоту переменного тока равную 50 Гц, по формуле (5.9):
(5.9)
где р - число пар полюсов, соответственно примем р равным 23 парам, тогда
получим:
мин
178
Теперь для того, чтобы определить рабочую зону принятой гидротурбины
определим n'Ip для соответственно
max,
Hmin, Hраб по данным формулы (6.10):
(5.10)
мин
мин
мин
аб
Полученные значения приведённой частоты вращения соответствуют оптимальному диапазону 60-70 об/мин [18, Табл.3].
Поскольку принятые в результате округлений значения диаметра рабочего
колеса D1 и частоты его вращения отличаются от непосредственных значений, то
необходимо уточнить величину расчётного приведённого расхода для случаев
H=Hmax и H=Hраб и H=Hмин по формуле (5.11):
(5.11)
м
м
раб
л
с
с
л
л
с
с
с
Полученные значения приведённых расходов не соответствуют зоне высоких КПД.
5.2.4 Расчёт турбины при варьировании диаметра рабочего колеса в диапазоне достаточном для попадания в зону высоких КПД турбины
Для того, чтобы КПД турбины попал в зоны высоких КПД, изменим значение диаметра рабочего колеса D1 и рассмотрим его значения в интервале от 6.2 до
179
7.2м, аналогично расчётам пункта 5.2.3, тогда получим [Таблица 5.1] по данным
которой построим [Рисунок 5.4]:
Таблица 5.1 Расчётные приведённые расходы для различных величин диаметра
рабочего колеса.
D, м
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7
7.1
7.2
Q'Iмах, м3/с
0.457
0.443
0.429
0.416
0.404
0.392
0.380
0.369
0.359
0.349
0.339
Q'Iраб, м3/с
0.616
0.597
0.578
0.560
0.544
0.528
0.512
0.497
0.483
0.470
0.457
Q'Iмин, м3/с
0.690
0.669
0.648
0.628
0.609
0.591
0.574
0.557
0.542
0.526
0.512
Рисунок 5.4 - График зависимости расчётных приведённых расходов от диаметра
рабочего колеса.
5.2.5 Заключение по выбору диаметра гидротурбины
Из данный представленных на [Рисунок 5.4] видно, что в зону ограничения минимального и максимального расхода попадают турбины с диаметром рабочего
180
колеса 6.9 и 7 метров. Однако применение диаметра рабочего колеса равного 7
метров существенно сокращает диапазон регулирования турбин, что является негативным фактором. В связи с этим примем за основной показатель эффективности гидротурбины не пиковое значение КПД, а диапазон варьирования, который
становится тем больше, чем ближе значение расчётного расхода к 570 л/сек, при
условии не превышения этого значения. Максимально близким к расходу в 570
л/сек гидротурбина РО-230/821 обладает при диаметре рабочего колеса равном
6.5 метров. На основании всего вышесказанного, примем диаметр рабочего колеса
равным 6.5 метров.
Пересчёт КПД с модели на условия натурной гидротурбины
5.3
Пересчет оптимального (максимального) гидравлического коэффициента
полезного действия турбины с модели на натурные условия производится с учётом изменения гидравлического КПД и механических и объёмных потерь по формуле (5.12):
(5.12)
где:
г,м
Δ
г
Δ
м.о
- гидравлический КПД модели;
- поправка учитывающая изменение гидравлического КПД;
- поправка учитывающая механические и объёмные потери, как прави-
ло составляет 1.5-2%, примем равной 1.5%;
Поправка на изменение гидравлического КПД находится по полуэмпирической формуле (5.13):
(5.13)
где: D1 , D1 – диаметры рабочих колес модели и натурной турбины соответственно;
,
– напор модели и расчетный напор натурной турбины;
ε = 0,75 – доля пересчитываемых потерь.
Тогда получим:
181
Определение высоты отсасывания и отметки рабочего колеса
5.4
Высота отсасывания Hs определяется по формуле (5.14):
(5.14)
где
- отметка расположения рабочего колеса турбины над уровнем моря,
но для данного режима работы ГЭС считаю целесообразным принять равной отметке УНБ;
- коэффициент кавитации модели;
1.5 м - запас, учитывающий погрешности измерения, погрешности изготовления натурных и модельных гидротурбин, а также масштабный эффект;
Для подобранного диаметра рабочего колеса получаем диапазон варьирования гидротурбины изображённый на [Рисунок 5.5].
Рисунок 5.5 - Рабочий диапазон гидротурбины РО-230/821 при диаметре рабочего
колеса 6.5м.
182
Значения Hs и РК должны рассматриваться для различных напоров и различных мощностей ГЭС. В данном проекте считаю целесообразным произвести
расчёт для трёх наиболее характерных, рабочих значений Hs:
Для определения отметки УНБ по кривой связи УНБ с Q - zн.б=f(Q) определим рабочий расход и коэффициент кавитации модели по формулам (5.6) и (5.11):
м
м
раб
л
л
с
с
л
с
с
с
м с
х
м с
м с
х
Зная отметки УНБ, теперь найдём значение Hs:
х
Примем Hs равным -2.16м.
183
Для принятого типа турбины - радиально-осевая характерно отсчитывать Hs
от нижней плоскости направляющего аппарата, таким образом найдём отметку РК
по формуле (5.15):
(5.15)
где b0 - высота направляющего аппарата, для гидротурбины РО230 принимается равной 16% от диаметра рабочего колеса, т.е 1.04м.
Примем
5.5
Назначение габаритов гидротурбины
Таким образом окончательно принимаем гидротурбину РО230/821-В-650.
Диаметр рабочего колеса: D1=6.5 м.
Высота направляющего аппарата: b0 = 0.16 D1=1.04 м.
Выходной диаметр рабочего колеса: D2=0.9 D1=5.85 м.
Высота до низа рабочего колеса: h1=(0.16-0.18) D1=1.04-1.17=1.1 м.
Относительный диаметр расположения осей направляющих лопаток:
D0 = 1.2 D1=7.8 м.
Относительный диаметр расположения входных кромок статорных колонн:
D =10.55 м., Db=9.0 м.
5.6
Выбор формы и определение размеров турбинных камер и отсасы-
вающих труб
Форма и размеры спиральной камеры определяется углом охвата φ 0 и формой поперечных сечений спирали. Размеры поперечных сечений и очертаний
спирали в плане устанавливается гидравлическим расчетом спиральной камеры.
Исходным условием для гидравлического расчета спирали является равномерное
поступление расхода в статор и направляющий аппарат по его периметру. Отсюда
следует, что расход Qφ, проходящий через произвольное сечение спирали, определяемое углом φ0, определяется по формуле (5.16):
184
(5.16)
Принимаем металлическую напорную спиральную камеру. Металлические
напорные спиральные камеры с круглыми и эллиптическими на концевом участке
спирали поперечными сечениями рассчитывают аналитически.
Существует несколько методов расчёта. Воспользуемся приближенным методом расчёта по условию постоянства средних расходных составляющих скоростей в поперечных сечениях спирали: vср = const.
Расчётная величина средней скорости Vср определяется по зависимости vср =
f(H) [Рисунок 5.6], и равна vср = 11.7 м/с при расчётном напоре
р
=184.5 м .
Рисунок 5.6 - Зависимость Vср = f(H) для спиральных камер с круглыми металлическими поперечными сечениями.
Площадь произвольного поперечного сечения спирали определяется по
формуле (5.17):
185
(5.17)
Радиус произвольного поперечного сечения спирали определяется по формуле (5.18):
(5.18)
Радиус внешнего очертания спирали определяется по формуле (5.19):
(5.19)
Результаты вычислений представлены в [Таблица 5.2].
Таблица 5.2 Геометрические характеристики спиральной камеры.
ϕ
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
342
F(ϕ)
0.00
1.12
2.24
3.35
4.47
5.59
6.71
7.82
8.94
10.06
11.18
12.30
13.41
14.53
15.65
16.77
17.89
19.00
20.12
21.24
22.36
23.47
24.59
25.49
ρ(ϕ)
0.00
0.60
0.84
1.03
1.19
1.33
1.46
1.58
1.69
1.79
1.89
1.98
2.07
2.15
2.23
2.31
2.39
2.46
2.53
2.60
2.67
2.73
2.80
2.85
R
5.28
6.47
6.96
7.34
7.66
7.94
8.20
8.43
8.65
8.85
9.05
9.23
9.41
9.58
9.74
9.90
10.05
10.19
10.34
10.48
10.61
10.74
10.87
10.97
186
Данные таблицы позволяют построить любое произвольное поперечное сечение и очертание спиральной камеры в плане. При этом поперечным сечением,
примыкающим к зубу спирали (φ° = 0°...120°), по условию сопряжения со статором турбины придают эллиптическую форму, вытянутую в направлении оси турбины с площадями, равными площадям, определённым расчётом или несколько
большими.
Форма и размеры отсасывающих труб подбираются согласно рекомендациям заводов-изготовителей в соответствии с [20]. Угол между днищем диффузора и
фундаментной плитой здания ГЭС может составлять от 0° до 15°.
После этого определяем диаметр патрубка спиральной камеры по формуле
(5.20):
(5.20)
Для гидротурбины РО230/821-В-650 принимаем отсасывающую трубу и
колено типа 2О. Размеры отсасывающей трубы и колена представлены в [Таблица
5.3] и [Таблица 5.4] соответственно.
Таблица 5.3 Размеры отсасывающей трубы.
D1, м
6.50
h, м
14.95
L, м
22.75
B5, м
14.11
D4, м
6.76
h4, м
6.76
h6, м
3.32
L1, м
9.17
h5, м
6.09
Таблица 5.4 Размеры колена отсасывающей трубы.
D4, м
6.76
h4, м B4, м L1, м
6.76 14.11 9.17
5.7
h6, м
3.32
a, м
2.40
R6, м
5.71
a1, м R7, м
7.38 4.16
a2, м
0.52
R8, м
3.84
Определение металлоёмкости
Согласно [21] определим предельную металлоёмкость сборочных единиц
гидротурбин. А конкретно гидротурбины [Рисунок 5.7], направляющего аппарата
187
(без металлоемкости опоры подпятника) [Рисунок 5.8], рабочего колеса [Рисунок
5.9], статора [Рисунок 5.10] и спиральной камеры [Рисунок 5.11].
Рисунок 5.7 - Чертёж к определению металлоёмкости гидротурбины.
Таким образом металлоёмкость одной гидротурбины равняется 235т.
188
Рисунок 5.8 - Чертёж к определению металлоёмкости направляющего аппарата.
Таким образом металлоёмкость направляющего аппарата одной гидротурбины равняется 315т.
Рисунок 5.9 - Чертёж к определению металлоёмкости рабочего колеса.
189
Таким образом металлоёмкость рабочего колеса одной гидротурбины равняется 150т.
Рисунок 5.10 - Чертёж к определению металлоёмкости статора.
Таким образом металлоёмкость статора одной гидротурбины равняется
220т.
Рисунок 5.11 - Чертёж к определению металлоёмкости спиральной камеры.
190
Таким образом металлоёмкость спиральной камеры одной гидротурбины
равняется 300т.
Таким образом суммарная металлоёмкость одной гидротурбины равняется
1220т.
5.8
Подбор гидрогенераторов
Основными параметрами гидрогенераторов являются:
Величина номинальной мощности P, МВт;
Коэффициент мощности cos;
Частота вращения n, об/мин;
Напряжение на выходах, кВт.
Активную мощность каждого из генераторов, установленных на ГЭС, определим по формуле (5.21):
г
(5.21)
М
г
Номинальная кажущаяся мощность генератора находится по формуле
(5.22):
Р
(5.22)
где cos = 0.85...0.9, примем равным 0.875.
Р
МВ
Определим диаметр расточки статора (диаметр ротора) по формуле (5.23):
(5.23)
Vu – окружная скорость ротора должна быть, Vu≤ 186 м/с для генераторов с
номинальной мощностью Sн ≥ 175 МВА, примем Vu=145 м/с; nразг – разгонная частота турбины, равная (1.7...2)n, примем равной 1.84n, т.е nразг = 240 мин-1.
191
Принимаем Di=11.6 м
Проверим условие обеспечения удобства компоновки Di=(1.65...2)D1 :
Di/ D1=11.6/6.5=1.78 - условие выполняется.
Определим высоту активной стали по формуле (5.24):
(5.24)
где: сэ – коэффициент использования активных материалов:
при обычном воздушном охлаждении сэ=4.5...5;
при форсированном воздушном охлаждении сэ=6...7;
при интенсивном водяном охлаждении сэ=11...13;
Принимаем тип охлаждения - интенсивное водяное и сэ = 11, тогда получим:
м
Принимаем стандартизированную высоту активной стали lак = 3000 мм. Тип
генератора определяется числом оборотов и отношением Di/lак при Di,/ lак = 3.87 и
n = 130.4 мин-1 принимаем подвесной генератор со следующими габаритами
[Таблица 5.5] изображёнными на [Рисунок 5.12].
Рисунок 5.12 - Схема генератора подвесного типа.
192
Таблица 5.5 Характеристики генератора.
Элементы
Параметр
генератора
Наружный диаметр
активной стали Da
Статор
Подвесной тип, м
D = Di+(0.5...0.9) = 11.6+0.7 = 12.3 м
Диаметр корпуса Dст.
Dст. = D +(0.6...0.8) = 12.3+0.7 = 13.0 м
Высота корпуса hст.
hст. = lак+0.75 (или 1.5)= 3 +0.75 = 3.75 м
Верхняя
Высота hв.к
(0.15...0.25) Di = 0.155·11.6 = 1.8 м
крестовина
Диаметр лучей Dв.к
Dст. = 13.0 м
Нижняя
Высота hн.к
(0.1...0.12) dт.шах = 0.111·9.0 = 1.0 м
крестовина
Диаметр лучей Dн.к
dт.шах+0.4= 9+0.4 = 9.4 м
Высота hп
(0.2...0.25) Di = 0.155·11.6 = 1.8 м
Диаметр кожуха Dп
(0.4...0.5) Di = 0.474·11.6 = 5.5 м
Высота hв
(0.10...0.12) Di = 0.104·11.6 = 1.2 м
Диаметр dв
(0.20...0.25) Di = 0.224·11.6= 2.6 м
Диаметр dк.ох
Dст.+(2.0...3.0) = 13.0+2.5 = 15.5 м
Подпятник
Надстройка
Кратер
Минимальная ширина
прохода
(0.4...0.5) = 0.5 м
Общая масса генератора может определяется по следующей формуле (5.25):
(5.25)
где A = 35 45 т/м2, принимаем A = 45 т/м2, для расчёта по наитяжелейшему варианту.
Масса ротора генератора с валом составляют 45 50% его общей массы,
примем равной 50%, т.е примерно 783т.
193
5.9
Подбор повышающих трансформаторов
При выборе трансформаторов предпочтение следует отдавать трехфазным,
если существует возможность их изготовления для требуемых мощностей и нет
препятствий для транспортировки.
Для ГЭС Лаука с достаточно большой мощностью агрегатов целесообразно
использовать трехфазные трансформаторы с повышением напряжения по схеме –
одиночный блок, когда на каждый генератор устанавливается один трехфазный
трансформатор.
Повышающие трансформаторы ГЭС подбираются по суммарной номинальной мощности подключенных к ним генераторов согласно формуле (5.26):
Р
где:
тр
(5.26)
- КПД трансформатора.
Допускается небольшая перегрузка трансформатора на 5…10 %. Если нет
возможности принять трехфазный трансформатор, то переходят на однофазные.
Номинальные мощности однофазных трансформаторов принимается равными 1/3
от номинальной мощности требуемого трехфазного. Напряжения силовых трансформаторов принимается в зависимости от передаваемой мощности и дальности
ЛЭП.
Так как предполагается доставка электроэнергии не только в столицу на
расстояние не более 250 км., но и в остальные регионы страны на расстояния до
1200 км, то принимаем трёхобмоточный трехфазный силовой трансформатор ТЦ630000/500Т, схематично изображённый на [Рисунок 5.13] со следующими характеристиками [Таблица 5.6] взятыми из [22].
194
Рисунок 5.13 - Габариты силового трансформатора.
Таблица 5.6 Характеристики трансформатора ТЦ-630000/500Т.
Номинальная мощность, кВА
ВН
Номинальные напряжения обмоток, кВ
НН
Схема и группа соединения
обмоток
Вид охлаждения
Полная
Масса, т
Масла
Транспортная
Длина
Габариты установочные,
Ширина
мм
Высота
Длина
Габариты транспортные,
Ширина
мм
Высота
630000
525
24
Ун/Д-11
Ц выносная
395
69.3
295
12200
4400
10450
10590
3968
4988
5.10 Подбор кранового оборудования здания ГЭС
Для обслуживания основного оборудования здания ГЭС применяются электрические краны: внутренние мостовые – при высоких закрытых залах и наружные козловые – при пониженных и низких.
Произведём подбор крана машинного зала. Его грузоподъемность подбирается по массе самого тяжелого элемента оборудования – ротора генератора, сбор-
195
ка которого производится на монтажной площадке. Пролеты кранов следует округлять до 0.5 м. Масса ротора гидрогенератора с валом была определена в пункте 5.8 и составляет 783т.
Для обслуживания крупных, мощных агрегатов, масса ротора генератора
которых имеет значительную величину, в машинном зале ГЭС могут устанавливаться два мостовых крана с суммарной грузоподъемностью, равной массе ротора
генератора. Обслуживание ротора в этом случае осуществляется двумя кранами
при помощи специальной балки – траверсы.
Примем схему двухкрановой работы с использованием траверсы, назначим
кран, со следующими характеристиками:
Главного крюка
Вспомогательного крюка
Высота подъёма головного крана, м
Грузоподъёмность, т
Пролёт крана L, м
Основные размеры, мм
Положение крюков, мм
B
B1
H
h
h1
l
l1
l2
l3
Масса, т
Нагрузка колеса крана, кН
400
80
25...34
15.5; 18.5; 21.5;
24.5; 27.5; 30.5; 33.5
14000
7000
5900; 6200
2400
400
5200
2200
3800
6800
465; 505; 515; 525;
535; 545; 555
638; 677; 706; 726;
746; 755; 775
Таким образом очевидно, что для работы кранов целесообразно разработать технологические решения по уменьшению массы ротора гидрогенератора для
недопущения получения значения близкого к 800т.
196
5.11 Назначение диаметра деривационного туннеля
Подбор диаметра туннеля был осуществлен путём стоимостного сравнения
вариантов при различных скоростях течения воды в туннеле, результаты при скоростях от 3 до 6 м/с и от 3.9 до 4.2 м/с представлены в [Рисунок 5.14] и [Рисунок
5.15] соответственно.
Рисунок 5.14 - График определения суммарной стоимость туннеля деривации при
скорости воды от 3 до 6 м/с.
Рисунок 5.15 - График определения суммарной стоимость туннеля деривации при
скорости воды от 3.9 до 4.2 м/с.
197
Наивыгоднейшей является скорость течения воды в туннеле равная 4.1 м/с,
что соответствует площади поперечного сечения туннеля равной 78.05 м 2. На основании этого примем диаметр туннеля деривации равным 10м, с площадью поперечного сечения 78.54 м2.
5.12 Расчёт НДС деривационного туннеля в характерном сечении
Толщина обделки деривационных туннелей находится в диапазоне 10-15%
от радиуса туннеля. В данном случае деривационный туннель имеет диаметр 10м,
что обуславливает толщину обделки 50-75 см. В данном проекте примем толщину
обделки туннеля равной 70см.
Для назначения арматуры в деривационном туннеле необходимо провести
исследование НДС при учёте напора воды. Характерным сечением при длине деривации 1000м примем сечение на расстоянии 500м от водоприёмника, при уклоне туннеля 1 метр высоты на 100м длины, получим заглубление 5м относительно
отметки основания туннеля деривации на горизонтальном участке, т.е напор равный 137м. Эпюры нормальных, касательных и главных напряжений изображены
на [Рисунок 5.16-Рисунок 5.20].
Рисунок 5.16 - Характер распределения нормальных напряжений
в обделке
туннеля деривации и скальном массиве прилегающем к нему при расчёте в упругой постановке в ПК Crack.
198
Рисунок 5.17 - Характер распределения нормальных напряжений х в обделке
туннеля деривации и скальном массиве прилегающем к нему при расчёте в упругой постановке в ПК Crack.
Рисунок 5.18 - Характер распределения касательных напряжений τх в обделке
туннеля деривации и скальном массиве прилегающем к нему при расчёте в упругой постановке в ПК Crack.
199
Рисунок 5.19 - Характер распределения главных напряжения 1 в обделке туннеля
деривации и скальном массиве прилегающем к нему при расчёте в упругой постановке в ПК Crack.
Рисунок 5.20 - Характер распределения главных напряжения 2 в обделке туннеля
деривации и скальном массиве прилегающем к нему при расчёте в упругой постановке в ПК Crack.
200
5.13 Анализ полученных данных НДС деривационного туннеля
Зная напряжения во внутренней и наружной частях обделки определим M и
N по формулам (5.27) и (5.28) соответственно, результаты приведены в [Таблица
5.7]. Схема туннеля изображена на [Рисунок 5.21].
,
(5.27)
где σвнутр и σнаружн - напряжения на внутренней и наружной частях обделки;
bk – ширина обделки;
hk – толщина обделки.
(5.28)
Таблица 5.7 Определение значений M и N в расчётных сечениях.
θ˚
0
45
90
135
180
внутр,
МПа
3.51
3.32
3.43
3.28
3.21
наружн,
МПа N [МН] N [кН]
M [МН*м]
M [кН*м]
2.74
2.1875
2187.5
0.0314417 31.44167
2.79
2.1385
2138.5
0.0216417 21.64167
2.79
2.177
2177
0.0261333 26.13333
2.79
2.1245
2124.5
0.0200083 20.00833
2.76
2.0895
2089.5
0.018375
18.375
Рисунок 5.21 - Основные геометрические параметры туннеля деривации.
201
5.14 Подбор продольной арматуры деривационного туннеля
Расчет на эксплуатационные нагрузки производится с учетом жесткости арматурного сечения при модуле упругости конструкции Еk=Es, площади сечения
Ak=As и момента инерции конструкции Ik=Is.
Зададимся минимальным процентом армирования и определим площадь
армирования по формуле (5.29):
,
(5.29)
где, Sк - площадь обделки;
- минимальный процент армирования.
;
Принимаем двухрядное армирование с площадью сечения на внутренней и
внешней поверхностях туннеля As=782.32 см2 и As=492.8 см2 [23, Табл.1] соответственно. Располагаем сто двадцать семь стержней диаметром 28 мм с шагом
250мм у внутренней поверхности обделки и восемьдесят стержней диаметром 28
мм с шагом 450мм у наружной.
Таким образом площадь арматуры As=1275.12 см2, т.е процент армирования
составит =5.419*10-3.
5.15 Подбор кольцевой арматуры деривационного туннеля
Подбор кольцевой арматуры производим в опасном сечении. При θ=0˚, где
М = 31.45 кН*м, N = 2187.5 кН. Рабочая высота сечения – h0 = 70 - 5 = 65
см. Принимаем толщину защитного слоя бетона a'= =5 см [24,п.7.22]. Устанавливаем случай внецентренного растяжения, эксцентриситет определим по формуле
(5.30):
(5.30)
;
Следовательно имеем случай малых эксцентриситетов, расчет ведем по
формулам (5.31) - (5.34):
202
(5.31)
;
(5.32)
;
(5.33)
;
(5.34)
;
Здесь γn - коэффициент надежности по назначению, принимаемый для I
класса туннелей γn =1.25.
Проверяем полученные площади арматуры по минимальной площади по
формуле (5.35):
(5.35)
;
As>As,min, As'>As,min
Принимаем для подбора арматуры у наружной грани обделки площадь Аs =
26.81 см2. Учитывая, что при hk < 150 мм, шаг рабочей арматуры S
≤ 200 мм, а
при hk > 400 мм S> 150 мм, шаг S < 1,5 hk - 600 мм. Принимаем кольцевую арматуру у наружной грани обделки Ø28 А-III, S =200 мм As = 30.8 см2. Распределительную арматуру принимаем по площади Asr≥0.15As = 0.15*26.81 = 4.02 см2 при
шаге Sr ≤ 500 мм: Ø 16 А-I, Sr=500мм, Asr =4.02 см2.
Для внутренней грани обделки подбор арматуры производим аналогично по
площади As= 24.36 см2. Для рабочей кольцевой арматуры принимаем Ø25 А-III, S
= 200 мм,As = 24.55 см2. Для распределительной по площади Asr ≥ 0.15*24.36 =
3.654 см2 принимаем
Ø16 А-III,
S= 500 мм, Asr = 4.02 см2.
203
На [Рисунок 5.22] показана схема армирования обделки туннеля.
Рисунок 5.22 - Схема армирования туннеля деривациии.
204
ГЛАВА 6.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ПРОПУСКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ
6.1
Расчёт пропуска минимального экологического (полезного) попуска
6.1.1 Проектирование напорного туннеля в теле плотины для пропуска расхода полезного попуска
Для того, чтобы пропускать малые расходы в период эксплуатации, например расход полезного попуска Qп.п = 60 м3/с, устраивается 2 туннеля водовыпусков малого диаметра, каждая из которых будет рассчитана на расход полезного
попуска, вторая труба необходима на случай выхода одной из них из строя.
Диаметр водовыпусков выбирается из расчёта пропуска расхода полезного
попуска по формуле (6.1):
,
(6.1)
где μ - коэффициент расхода;
H - действующий напор;
Qп.п - расход полезного попуска.
- площадь поперечного сечения туннеля.
Поскольку отметка туннелей принимается на 2-3 метра выше УЗВ, равного
приблизительно 753 м, то отметку низа туннелей примем равной 756 м, напор при
УСВ составит 44 метра, а при ФПУ 95 метров.
Преобразуем формулу (6.1) в (6.2):
(6.2)
Расчет площади туннелей будет производиться последовательными приближениями.
1 приближение:
В первом приближении принимаем μ=0.75, расчёт ведём по формуле (6.2):
205
При данной площади сечения туннель представляет из себя стальную трубу.
, ее диаметр определим с помощью формулы (6.3):
(6.3)
2 приближение:
Произведём уточнение, рассчитав:
коэффициент расхода напорной трубы по формуле (6.4):
,
где
(6.4)
- сумма коэффициентов сопротивления;
Коэффициент сопротивления на вход принимаем
, т.к. он численно
равен 10% радиуса входного оголовка, который принимаем равным диаметру трубы или немного большим (Rоголовка=1м).
Коэффициент гидравлических сопротивлений по длине трубы (L=67м) по
формуле (6.5):
,
где
(6.5)
- коэффициент сопротивления по длине, который определяется по
формуле (6.6):
,
где -выступ шероховатости,
мм, принимаем
(6.6)
мм (для
металлических труб);
- гидравлический диаметр тоннеля, который определяется по формуле
(6.7):
(6.7)
206
Тогда по формуле (6.6):
Тогда по формуле (6.5):
Коэффициент гидравлического сопротивления пазов для затвора. Толщину паза затвора принимаем; l=0.3м; Затвор в таком случае будет представлять из себя задвижку с ручным или электрическим приводом;
Коэффициент гидравлического сопротивления пазов определим по формуле (6.8):
(6.8)
Необходимо учесть, что в трубе получается 2 паза под затвор:
Теперь определим суммарный коэффициент потерь для одной трубы по
формуле (6.9):
(6.9)
Тогда по формуле (6.4):
Уточним площадь поперечного сечения по формуле (6.2):
207
Уточним диаметр трубы по формуле (6.3):
Дальнейшие приближения не имеют смысла, для пропуска расхода полезного попуска достаточно одной трубы диаметром 1.9 метра, для удобства изготовления примем серийное значение равное 2м.
Определяем скорость в напорной трубе по формуле (6.10):
(6.10)
;
6.1.2 Расчёт пропускаемого расхода при ФПУ
Целесообразно проверить возможность пропуска части расхода через трубы
при форсированном подпорном уровне, т.е. когда напор составляет 95м, по формуле (6.1):
Следовательно, 2 трубы смогут пропустить
.
6.1.3 Определение дальности отброса струи потока
Дальность отброса струи потока определим по формуле (6.11):
,
где
- дальность отброса струи до отметки воды в нижнем бьефе;
ka - коэффициент аэрации, зависит от числа Фруда;
V1 - средняя скорость потока воды на носке, принимаем равной 19.1 м/с;
- угол наклона носка-трамплина (принимаем равным 0);
z2 - превышение носка водослива над уровнем воды в нижнем бьефе;
(6.11)
208
Определение коэффициента аэрации потока
6.1.3.1
При расчётах пропуска расходов через высоконапорные гидроузлы необходимо учитывать явление аэрации [25,п.1.3]. Коэффициент аэрации определим,
рассчитав число Фруда по формуле (6.12):
,
(6.12)
где hсж - сжатая глубина.
При данном числе Фруда аэрация потока будет незначительной, коэффициент
аэрации принимаем равным 1 [Таблица 6.1].
Таблица 6.1 Зависимость коэффициента аэрации от числа Фруда по данным
ВНИИГ
Fr
30
50
60
75
100
150
ka
1
0.87
0.8
0.71
0.57
0.49
ka
- коэффициент, учитывающий влияние аэрации потока на дальность от-
лета струи.
6.1.3.2
Расчёт дальности отброса струи с учётом аэрации
Определим дальность отброса струи с учётом аэрации по формуле (6.11):
6.1.4 Определение угла и скорости входа струи потока под уровень нижнего бьефа
6.1.4.1
нижнего бьефа
Определение угла наклона струи при входе потока под уровень
Угол наклона струи при входе потока под уровень нижнего бьефа определим найдя тангенс этого угла по формуле (6.13):
209
(6.13)
;
Таким образом, взяв арктангенс полученного значения определим угол входа потока под уровень нижнего бьефа ;
6.1.4.2
нижнего бьефа
Определение скорости струи при входе потока под уровень
Скорость струи при входе под уровень нижнего бьефа определим с помощью формулы (6.14):
,
(6.14)
где z – расстояние от уровня воды в верхнем бьефе (УСВ=800м), до отметки воды
в нижнем бьефе;
- коэффициент скорости, принимаем равный 0.7 из-за того, что поток проходит
через трубы.
6.1.5 Определение глубины ямы размыва
Для расчета глубины ямы размыва используем формулу Т. Х. Ахмедова (6.15):
,
(6.15)
где b0, 0=Vвх и - толщина, скорость и угол наклона свободно отброшенной
струи при входе под уровень нижнего бьефа;
Uнр =15 м/с – допускаемая не размывающая скорость для гнейса при данной глубине воды в нижнем бьефе, определённая с помощью [26, Табл.8];
0 =400 – угол внутреннего трения для скальных пород основания;
= 0.25– параметр турбулентности.
b0 определяется по формуле :
210
,
(6.16)
где q-удельный расход через трубы полезного попуска определяется по формуле
(6.17):
,
(6.17)
где B - ширина отверстия.
Определим удельный расход через трубы полезного попуска с помощью формулы
(6.17):
Определим толщину наклона свободно отброшенной струи при входе под уровень
нижнего бьефа с помощью формулы (6.16):
Определим глубину ямы размыва с помощью формулы (6.15):
Дальность падения струи на дно ямы размыва с учётом её движения под
уровнем по прямой определим с помощью формулы (6.18):
,
(6.18)
где l - приращение дальности отброса струи при учёте её движения под
уровнем по прямой, определяемое по формуле (6.19):
(6.19)
Теперь определим дальность падения струи с помощью формулы (6.18):
6.2
Гидравлические расчеты пропуска расхода поверочного наводнения
Для пропуска расхода максимального наводнения запроектируем водосброс,
211
включающий в себя водослив практического профиля и трамплин для отброса
струи в нижний бьеф.
Эксплуатационный расход согласно исходным данным принят равным
. Произведём примерный расчёт с дальнейшим его уточнением.
Анализируя инженерный опыт и накопленные научные знания в вопросах
гидравлических расчетов водосбросов на высоких бетонных плотинах мы можем
принять расход пропускаемый одной секцией равным примерно 2000 м3/с, а ширину секции 16 или 18 метров. Таким образом мы можем определить по формуле
(6.20), что для пропуска заданного расхода нам потребуется:
,
где
(6.20)
- расход пропускаемый одной водосливной секцией.
Примем количество водосливных секций равным четырём. Тогда при различной
ширине пролёта получим различные значения удельных расходов в НБ, проведём
сравнение вариантов секций шириной 16 м и 18 м, используя формулу (6.21) [27,
стр.7].
,
(6.21)
где Всбр - ширина водосброса;
q - удельный расход секции.
При 4 пролетах шириной 16 м, разделенных разрезными быками шириной 4
м получим
, а при 4 пролетах шириной 18 м, разделенных разрезными
быками шириной 4.5 м получим
.
Т.к величина удельного расхода для скальных грунтов может достигать зна-
212
чительных величин более 150 м2/с и даже 170 м2/с, а стоимость сегментных затворов считающихся предпочтительными при проектировании сооружений данного типа напрямую зависит от ширины, то целесообразным считаю принять ширину водосливного пролёта равной 16 м и удельным расход в НБ равным 128.74
м2/с.
Отметку водоприемника определим с помощью формулы (6.22):
,
(6.22)
где m - коэффициент расхода водослива;
ε - коэффициент бокового сжатия;
g - ускорение свободного падения;
H - высота расположения водоприёмника в метрах.
Высота затвора принимается при обеспечении заданной надёжности и долговечности конструкции из соображений максимальной экономической выгоды,
т.е наиболее экономичная конструкция.
6.3
Гидравлические расчеты пропуска расхода паводка поверочного на-
воднения
Для пропуска расхода паводка расчётного наводнения используется водосброс, пропускающий максимальный паводковый расход.
Поверочный расход примем равным
удельный расход по формуле (6.21).
Определим отметку водоприемника по формуле (6.22):
и определим
213
Расчёт на расход поверочного наводнения приводит к увеличению высоты
затвора на 13.81%, что является фактором удорожания конструкции, поскольку
увеличение высоты затвора не только приводит к линейному увеличению затрат,
но и к необходимости устройства дополнительных элементов жёсткости конструкции, что в свою очередь тоже повышает конечную стоимость затвора. Т.е пропуск расхода поверочного наводнения с помощью только водосливных секций не
целесообразен.
Поскольку при пропуске поверочного паводкового расхода надлежит применять все доступные водопропускные сооружения, согласно [12, п.8.27]: "Пропуск поверочного расчетного расхода воды должен осуществляться при наивысшем технически и экономически обоснованном ФПУ всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, гидротурбины
ГЭС, водозаборные сооружения оросительных систем и систем водоснабжения,
судоходные шлюзы, рыбопропускные сооружения и резервные водосбросы", то
пропуск паводка поверочного наводнения будем осуществлять с помощью гидротурбин ГЭС и труб полезного попуска, а излишки компенсируем увеличением
высоты водоприёмника.
Учёт гидротурбин ГЭС будем производить согласно [12,п.8.26]:"Работа
гидроагрегатов в период пропуска паводочных расходов должна быть обоснована
при проектировании каждого конкретного гидроузла в зависимости от количества
агрегатов
гидроэлектростанции, условий ее работы в энергосистеме, вероятно-
сти аварийных ситуаций на ГЭС, а также фактического напора на ГЭС. В любом
случае количество агрегатов, участвующих в пропуске расчетных расходов,
должно быть не более:
(n-1) при числе гидроагрегатов до шести включительно".
Таким образом, для ГЭС Лаука с четырьмя гидротурбинами пропуск паводковых расходов будем осуществлять с помощью трёх гидротурбин. Найдём расход приходящийся на одну турбину при УВБ=ФПУ=851м. и УНБ=630м., т.е при
напоре равном 221м, по формуле (5.6)
214
Тогда для трёх агрегатов получим совокупный расход:
Таким образом, основываясь на [11,формула 4.1], найдём по формуле (6.23):
(6.23)
Определим удельный расход по формуле (6.21).
Определим отметку водоприемника по формуле (6.22):
6.4
Анализ гидравлических расчетов пропуска расхода поверочного на-
воднения и пропуска расхода паводка поверочного наводнения
При пропуске расхода поверочного наводнения при УВБ=НПУ=850м, получили:
;
При УВБ=ФПУ=851м при пропуске расхода только через водосливные сек-
ции, получили:
;
При УВБ=ФПУ=851м при пропуске расхода через все доступные водопропускные сооружения:
;
Опыт аварий на крупных бетонных гидроузлах, таких как СаяноШушенская ГЭС показывает, что целесообразно на стадии проектирования предусмотреть пропуск расходов максимального паводка в условиях аварии на ГЭС и
невозможности пропуска через неё воды. В связи с этим проектировать водослив
с учётом необходимости пропуска всего паводкового расхода только через него.
Высота затвора стандартизированная величина: 14,16,18,20,22. Минимальная допустимая высота затвора в нашем случае при НПУ соответствует 16м, при
ФПУ при пропуске через все водопропускные сооружения 18м и при ФПУ и про-
215
пуске через водосливные секции 20м. Произведём более точный расчёт для определения точного количества водосливных пролётов и их ширины, для трёх высот
затворов и различных вариантов количества и ширины водосливных пролётов.
Расход воды, который может пропускать водослив определим с помощью
формулы [28, п.6.3](6.24):
,
(6.24)
где m - коэффициент расхода водослива, который рекомендуется определять
по формуле Павловского [29,стр.32] (6.25):
,
где
п
(6.25)
- коэффициент формы, при вертикальной напорной грани и заложе-
нии низовой грани равным 0.75 принимаем равным 1 [29,Табл.10];
ф
- коэффициент полноты напора, принимаем для случая УВБ=НПУ рав-
ным 1, при УВБ=ФПУ и H=16м равным 1.00625, H=18м равным 1.00556, H=20м
равным 1.00500 [29,Табл.11];
mr - приведённый коэффициент расхода определяемый по формуле (6.26):
,
(6.26)
где H - высота расположения водоприёмника;
Cв - высота водослива;
;
;
;
;
0079;
.
По [30,стр.13] для водосливов практического профиля рекомендуется принимать m=0.49,это уменьшит величину пропускаемого расхода, т.е является более
неблагоприятным вариантов, поэтому рассмотрим также варианты с m=0.49.
216
ε - коэффициент бокового сжатия, определяемый по формуле [11,стр.95]
(6.27):
,
(6.27)
где b - ширина водосливного фронта;
B - реальная ширина потока;
При b/B<0.2, принимается b/B=0.2, в данном случае (b/B)=90/1024=0.088,
примем равным 0.2;
При Cв/H>3, принимается Cв/H=3, в данном случае (Cв/H)max=107/20=5.35,
примем равным 3.
;
п
- коэффициент подтопления, принимаем равным 1.
g - ускорение свободного падения;
Для H=16м. конструкции представлены в [Таблица 6.2] и изображённые на
[Рисунок 6.1]. Для H=18м. конструкции представлены в [Таблица 6.3] и изображённые на [Рисунок 6.2]. Для H=20м. конструкции представлены в [Таблица 6.4]
и изображённые на [Рисунок 6.3].
Таблица 6.2 Сравнение вариантов выполнения водосливного фронта (H=16м).
Ширина
одного
пролёта, м
12
14
16
18
20
Количество
пролётов, шт
Ширина водосливного фронта, м
5
6
7
4
5
6
4
5
4
5
3
4
60
72
84
56
70
84
64
80
72
90
60
80
Пропускаемый расход воды, м3/с
Все водопропускные
Водосливные секции
сооружения
m=0.50138 m=0.49 m=0.50138 m=0.49
8219.502
8032.87
9208.55
9021.92
9863.403
9639.444
10852.45
10628.49
11507.3
11246.02
12496.35
12235.07
7671.535
7497.345
8660.59
8486.40
9589.419
9371.681
10578.47
10360.73
11507.3
11246.02
12496.35
12235.07
8767.469
8568.394
9756.52
9557.44
10959.34
10710.49
11948.39
11699.54
9863.403
9639.444
10852.45
10628.49
12329.25
12049.3
13318.30
13038.35
8219.502
8032.87
9208.55
9021.92
10959.34
10710.49
11948.39
11699.54
217
Таблица 6.3 Сравнение вариантов выполнения водосливного фронта (H=18м).
Ширина
одного
пролёта, м
12
14
16
18
20
Количество
пролётов, шт
Ширина водосливного фронта, м
4
5
6
3
4
5
3
4
3
4
2
3
4
48
60
72
42
56
70
48
64
54
72
40
60
80
Пропускаемый расход воды, м3/с
Все водопропускные
Водосливные секции
сооружения
m=0.50079 m=0.49 m=0.50079 m=0.49
7836.909
7668.13
8825.96
8657.18
9796.137
9585.163
10785.19
10574.21
11755.36
11502.2
12744.41
12491.25
6857.296
6709.614
7846.35
7698.66
9143.061
8946.152
10132.11
9935.20
11428.83
11182.69
12417.88
12171.74
7836.909
7668.13
8825.96
8657.18
10449.21
10224.17
11438.26
11213.22
8816.523
8626.647
9805.57
9615.70
11755.36
11502.2
12744.41
12491.25
6530.758
6390.109
7519.81
7379.16
9796.137
9585.163
10785.19
10574.21
13061.52
12780.22
14050.57
13769.27
Таблица 6.4 Сравнение вариантов выполнения водосливного фронта (H=20м).
Ширина
одного
пролёта, м
12
14
16
18
20
Количество
пролётов, шт
Ширина водосливного фронта, м
3
4
5
3
4
3
4
2
3
2
3
36
48
60
42
56
48
64
36
54
40
60
Пропускаемый расход воды, м3/с
Все водопропускные
Водосливные секции
сооружения
m=0.50138 m=0.49 m=0.50138 m=0.49
6876.609
6735.766
7865.66
7724.82
9168.813
8981.021
10157.86
9970.07
11461.02
11226.28
12450.07
12215.33
8022.711
7858.394
9011.76
8847.44
10696.95
10477.86
11686.00
11466.91
9168.813
8981.021
10157.86
9970.07
12225.08
11974.7
13214.13
12963.75
6876.609
6735.766
7865.66
7724.82
10314.91
10103.65
11303.96
11092.70
7640.677
7484.184
8629.73
8473.23
11461.02
11226.28
12450.07
12215.33
218
Рисунок 6.1 - График зависимости ширины водосливного фронта и пропускаемого
расхода при H=16м.
Рисунок 6.2 - График зависимости ширины водосливного фронта и пропускаемого
расхода при H=18м.
Рисунок 6.3 - График зависимости ширины водосливного фронта и пропускаемого
расхода при H=20м.
219
Из имеющихся вариантов рассмотрим те, которые превышают пропускную
способность водослива в 9010.95 м3/с и являются первыми более 10000 м3/с при
наихудшем варианте, т.е m=0.49 [Таблица 6.5]:
Таблица 6.5 Сравнение вариантов водосливного фронта для различных высот затвора.
Высота
затвора, м
16
18
20
Ширина
пролёта, м
Количество
пролётов, шт
Ширина водосливного
фронта, м
5
6
4
5
4
5
3
4
3
14
12
18
16
20
12
20
16
18
70
72
72
80
80
60
60
64
54
Пропускаемый расход воды, м3/с
Все водопропуВодосливные
скные сооружесекции
ния
9371.68
10360.73
9639.44
10628.49
9639.44
10628.49
10710.49
11699.54
10710.49
11699.54
9585.163
10574.21
9585.163
10574.21
10224.17
11213.22
10103.65
11092.7
Таким образом получим 6 вариантов ширин водосливного фронта при различных высотах затвора, сопоставим их со значением расхода максимального паводка наводнения [Таблица 6.6].
Таблица 6.6 Сравнение вариантов водосливного фронта для различных высот затвора и сопоставление с Q0.01%.
Высота затвора, м
16
18
20
Ширина водосливного
Водосливные секции
Все водопропускные сооружения
фронта, м
Q, м3/с
Q/Q0.01%, %
Q, м3/с
Q/Q0.01%, %
70
72
80
9371.68
9639.44
10710.49
9585.163
10224.17
10103.65
93.72
96.39
107.10
95.85
102.24
101.04
10360.73
10628.49
11699.54
10574.21
11213.22
11092.7
103.61
106.28
117.00
105.74
112.13
110.93
60
64
54
Оптимальным по пропуску через все водосливные отверстия является вариант с высотой затвора равной 16 метров и шириной водосливного фронта 70 метров, т.е 5 пролётов по 14 метров каждый. Оптимальным по пропуску через водо-
220
сливные пролёты является вариант высотой затвора равной 20 метров и шириной
водосливного фронта 54 метра, т.е 3 пролёта по 18 метров каждый.
Поскольку с точки зрения обеспечения надёжности сооружения безопаснее
вариант при котором возможен пропуск всего расхода паводка через водосливные
секции плотины, то примем 3 водосливных пролёта шириной по 18 метров с пропускной способностью Q=10103.65 м3/с, а с учётом всех водопропускных сооружений Q=11092.7 м3/с.
6.5
Расчет сопряжения бьефов
Паводковый водосброс выполняем в виде водослива практического профиля. Профиль водослива строится по координатам Офицерова-Кригера. При выходе потока со сбросной части водосброса будет образовываться внезапный переход от глубин меньше критических к глубинам больше критических, т.е. гидравлический прыжок. Примем сопряжение бьефов в режиме свободно отброшенной
струи, который применяется для гидроузлов на прочных слаборазмываемых основаниях [11,стр.109]. Выбор данной схемы сопряжения бьефов позволит сэкономить значительное количество бетона из-за отсутствия необходимости устройства
энергогасящих конструкций и устройств, а также отпадёт необходимость выемки
скалы на участке ниже трамплина.
Нижнюю часть водосливной грани очерчиваем по дуге круга радиусом 2050% от высоты секции, получим:
Сопряжение бьефов включает в себя расчет сжатой глубины на носке водослива, дальность отброса струи и расчет возможной ямы размыва.
221
Таблица 6.7 Координаты Офицерова-Кригера для принятого профиля.
XH=1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
YH=1
0.126
0.036
0.007
0.000
0.006
0.027
0.060
0.100
0.146
0.198
0.256
0.321
0.394
0.475
0.564
0.661
0.764
0.873
0.987
1.108
1.235
1.369
1.508
1.653
1.794
1.960
2.122
2.289
2.462
2.640
2.824
XH=20
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
20.000
22.000
24.000
26.000
28.000
30.000
32.000
34.000
36.000
38.000
40.000
42.000
44.000
46.000
48.000
50.000
52.000
54.000
56.000
58.000
60.000
YH=20
2.520
0.720
0.140
0.000
0.120
0.540
1.200
2.000
2.920
3.960
5.120
6.420
7.880
9.500
11.280
13.220
15.280
17.460
19.740
22.160
24.700
27.380
30.160
33.060
35.880
39.200
42.440
45.780
49.240
52.800
56.480
6.5.1 Определение сжатой глубины на носке водослива и скорости в сжатом
сечении.
Скорость потока в сжатом сечении определим с помощью формулы (6.28):
,
(6.28)
222
где Q – расход водослива;
b – ширина водослива в нижней части;
hсж - сжатая глубина на носке водослива.
Сжатая глубина определяется методом последовательных приближений, по
формуле (6.29):
,
(6.29)
где φ=0.96 - коэффициент скорости;
Т0 – полная энергия потока (вычисляется, как разница отметки НПУ и отметки верхней кромки водосливного носка).
Зададимся высотой основания водосливного носка равной 25 метров:
6.5.1.1
Приближение №1
Определим сжатую глубину в первом приближении по формуле (6.29):
6.5.1.2
Приближение №2
Определим сжатую глубину в первом приближении по формуле (6.29):
Примем сжатую глубину равной 2.04 м.
Определим скорость потока в сжатом сечении с помощью формулы (6.28):
6.5.2 Определение дальности отброса струи потока
6.5.2.1
Определение коэффициента аэрации потока
Коэффициент аэрации определим, рассчитав число Фруда по формуле
(6.12):
223
По [Таблица 6.1] определили, что при найденном числе Фруда коэффициент
аэрации будет равен 0.627.
6.5.2.2
Расчёт дальности отброса струи с учётом аэрации
Определим дальность отброса струи с учётом аэрации по формуле (6.11):
6.5.3 Определение угла и скорости входа потока струи под уровень нижнего бьефа
6.5.3.1
нижнего бьефа
Определение угла наклона струи при входе потока под уровень
Угол наклона струи при входе потока под уровень нижнего бьефа определим найдя тангенс этого угла по формуле (6.13):
Таким образом, взяв арктангенс полученного значения определим угол входа потока под уровень нижнего бьефа ;
6.5.3.2
нижнего бьефа
Определение скорости струи при входе потока под уровень
Скорость струи при входе под уровень нижнего бьефа определим с помощью формулы (6.14):
6.5.4 Определение глубины ямы размыва
Определим удельный расход через водослив с помощью формулы (6.17):
Определим толщину наклона свободно отброшенной струи при входе под уровень
нижнего бьефа с помощью формулы (6.16):
224
Определим глубину ямы размыва с помощью формулы (6.15):
Определим приращение дальности отброса струи при учёте её движения
под уровнем по прямой по формуле (6.19):
Теперь определим дальность падения струи с помощью формулы (6.18):
ы д: по результатам расчета получили, что максимальный отлет струи
L=123.36 м и глубина ямы размыва hяр = 21.59 м.
В общем виде представим схему размыва русла с применением носка-трамплина в
виде [Рисунок 6.4].
Рисунок 6.4 - Схема отброса струи в нижний бьеф носком-трамплином.
6.6
Оценка вариантов высоты водосливного носка
Рассмотрим возможность изменения высоты расположения основания водосливной поверхности от 17.24м., что соответствует предельному сопряжению
грани водосливной грани с окружностью принятого радиуса в 26м., до такого значения, при котором будет достигнута максимальная дальность отлёта струи отно-
225
сительно дна ямы размыва, для повышения безопасности сооружения. Согласно
[14,стр.116] минимальная дальность отлёта струи составляет 50-60% высоты сооружения, зададимся шагом в 1 метр при изменении высоты основания водосливной грани. Результаты при высотах от 17.2 до 28 метра представлены в [Таблица
6.8], при высотах от 29 до 41 метра представлены в [Таблица 6.9].
Опираясь на полученные результаты построим график зависимости длины
отлёта струи на поверхность воды в нижнем бьефе без и с учётом аэрации, длины
падения струи на поверхность дна ямы размыва и глубины ямы размыва от высоты расположения основания водосливной грани [Рисунок 6.5].
Очевидно, что наибольшая дальность отлёта струи относительно дна ямы
размыва достигается при высоте основания водосливной грани относительно поверхности дна равной 38 метров, т.е на отметке 761м и наклоне носка трамплина
36.67˚. Дальность отлёта струи составит 162.25м, а глубина ямы размыва 26.69м.
Изменим отметку расположения труб полезного попуска для удобства производства работ, примем отметку основания труб полезного попуска равной 761м. Произведём уточнение пропускаемого расхода по формуле (6.1):
;
Следовательно, 2 трубы смогут пропустить
.
;
Следовательно, 2 трубы смогут пропустить
.
Пропускная способность соответствует расходу полезного попуска. Пропускная способность ГЭС Лаука в условиях пропуска паводка максимального наводнения составит 11088.34 м3/с.
226
Таблица 6.8 Расчёт дальности отлёта струи и глубины ямы размыва при высотах основания водослива от 17.2 до 28 м.
Высота основания водослива, м
Высота носка, м
T0, м
hсж1, м
hсж2, м
Примем hсж, м
Vсж, м/с
θ, град
y, м
lпад.воды, м
Fr
Ka
lпад.воды.аэр. , м
tgϕвх
ϕвх, град
tp , м
Δl, м
Lяр, м
17.24
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
17.24
109.76
1.9406
1.9580
1.96
44.11
0
11.24
66.78
101.19
0.570
38.07
0.337
18.61
17.69
52.55
90.62
18.01
108.99
1.9475
1.9651
1.97
43.88
1.21
12.01
72.93
99.65
0.572
41.72
0.351
19.32
18.05
51.50
93.22
19.03
107.97
1.9566
1.9746
1.98
43.66
2.82
13.03
81.27
98.15
0.580
47.17
0.370
20.30
18.53
50.09
97.26
20.08
106.92
1.9662
1.9845
1.99
43.44
4.44
14.08
89.73
96.68
0.589
52.82
0.392
21.38
19.03
48.62
101.44
21.15
105.85
1.9761
1.9948
2.00
43.23
6.2
15.15
98.7
95.24
0.597
58.9
0.416
22.57
19.56
47.07
105.97
22.27
104.73
1.9867
2.0058
2.01
43.01
8.27
16.27
108.89
93.82
0.605
65.84
0.444
23.95
20.14
45.35
111.19
23.35
103.65
1.9970
2.0165
2.02
42.80
9.46
17.35
115.25
92.44
0.612
70.58
0.468
25.07
20.59
44.02
114.60
24.49
102.51
2.0081
2.0280
2.03
42.59
11.17
18.49
123.55
91.08
0.620
76.6
0.497
26.42
21.10
42.48
119.08
25.65
101.35
2.0195
2.0400
2.04
42.38
12.81
19.65
131.28
89.74
0.627
82.37
0.527
27.78
21.59
40.99
123.36
26.83
100.17
2.0314
2.0523
2.06
41.97
14.53
20.83
138
87.16
0.642
88.59
0.561
29.30
22.11
39.40
127.99
28.04
98.96
2.0438
2.0652
2.07
41.76
16.25
22.04
145.27
85.90
0.649
94.28
0.595
30.75
22.57
37.94
132.22
29.28
97.72
2.0567
2.0787
2.08
41.56
18.04
23.28
152.37
84.67
0.656
99.94
0.631
32.26
23.03
36.48
136.42
227
Таблица 6.9 Расчёт дальности отлёта струи и глубины ямы размыва при высотах основания водослива от 29 до 41 м.
Высота основания водослива, м
Высота носка, м
T0, м
hсж1, м
hсж2, м
Примем hсж, м
Vсж, м/с
θ, град
y, м
lпад.воды, м
Fr
Ka
lпад.воды.аэр. , м
tgϕвх
ϕвх, град
tp , м
Δl, м
Lяр, м
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
30.53
96.47
2.0700
2.0925
2.10
41.17
19.78
24.53
157.65
82.27
0.669
105.52
0.671
33.86
23.48
35.01
140.53
31.81
95.19
2.0838
2.1070
2.11
40.97
21.49
25.81
163.46
81.10
0.676
110.47
0.710
35.36
23.89
33.67
144.14
33.12
93.88
2.0983
2.1222
2.13
40.59
23.31
27.12
167.84
78.84
0.688
115.56
0.754
37.02
24.31
32.24
147.80
34.45
92.55
2.1134
2.1379
2.14
40.40
25.09
28.45
172.73
77.74
0.695
119.99
0.798
38.58
24.68
30.94
150.93
35.82
91.18
2.1292
2.1545
2.16
40.02
26.93
29.82
175.9
75.60
0.707
124.3
0.847
40.27
25.06
29.58
153.88
37.22
89.78
2.1457
2.1718
2.18
39.66
28.83
31.22
178.5
73.54
0.719
128.3
0.900
42.00
25.42
28.24
156.54
38.66
88.34
2.1631
2.1901
2.20
39.30
30.77
32.66
180.46
71.55
0.731
131.86
0.957
43.75
25.77
26.92
158.78
40.12
86.88
2.1812
2.2091
2.21
39.12
32.71
34.12
183.04
70.59
0.736
134.81
1.015
45.43
26.08
25.69
160.50
41.62
85.38
2.2003
2.2292
2.23
38.77
34.68
35.62
183.59
68.70
0.748
137.29
1.080
47.20
26.39
24.43
161.72
43.15
83.85
2.2203
2.2503
2.26
38.25
36.67
37.15
182.07
66.00
0.764
139.1
1.153
49.06
26.69
23.15
162.25
44.72
82.28
2.2414
2.2725
2.28
37.92
38.75
38.72
181.19
64.28
0.774
140.3
1.230
50.89
26.97
21.92
162.22
46.35
80.65
2.2639
2.2964
2.30
37.59
40.9
40.35
179.54
62.62
0.784
140.81
1.316
52.76
27.23
20.70
161.51
228
Рисунок 6.5 - График зависимости дальности отброса струи воды и глубины ямы размыва от высоты основания водосливной грани.
229
6.7
Назначение мер по борьбе с кавитационными явлениями
Необходимость принятия мер по борьбе с кавитационными явлениями обусловленная высокой скоростью потока воды на водосливе, составляющей 38.25
м/с. Согласно [28, п.6.21]: "При скоростях течения на водосливе, превышающих
25-30 м/с, в дополнение к указанным способам снижения кавитационных воздействий, следует применять аэрацию обтекаемых потоком поверхностей как наиболее эффективное мероприятие, предотвращающее кавитационные повреждения".
Согласно [28, п.6.22]: "Для насыщения потока воздухом у обтекаемых поверхностей водосброса следует применять аэраторы, основные схемы конструкций которых приведены на рисунке 8. Возможны и видоизмененные варианты
этих схем."
Рисунок 6.6 - Рисунок 8 СП 290.1325800.2016 "Схемы аэраторов и устройств для
подвода воздуха".
Продольные разрезы по оси аэраторов: а) - трамплинный; б) и в) - ступенчатый и комбинированный без воздухоподводящего (аэрационного) паза и с возду-
230
хоподводящим пазом на дне; Схемы подвода воздуха: I - полостная за бычком; II полостная за ступенчатым или трамплинным отклонителем; III - с боковым воздухоподводящим пазом; IV - канальная; 1 - неаэрированный поток; 2 - подвод
воздуха; 3 - водовоздушная смесь; 4 - подструйная полость; 5 - граница в конце
подструйной полости; 6 - воздухоподводящая полость; 7 - воздуховод; 8 - воздухоподводящий паз; 9 - воздухоподводящая галерея.
Для гидроузла ГЭС Лаука применим разработку ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева
[31]. Данная конструкция представляет из себя полигональный профиль с выполненными в нём уступами, которые способствуют подводу воздуха, в результате
чего исключаются зоны вакуума и устраняется опасность кавитационных разрушений. Схема оголовка изображена на [Рисунок 6.7].
Рисунок 6.7 - Общий вид водосливной секции.
231
1- водосливная секция; 2 - затвор; 3 - оголовок; 4 - криволинейный участок;
5,7 - прямолинейные участки; 6,8 - уступы; 9 - низовая грань; 10 - участок сопряжения с носком водослива; 11 - носок водослива.
6.8
Назначение характеристик крана для аварийно-ремонтных затворов
Согласно [32, стр.72] в качестве аварийно-ремонтных затворов зачастую
применяют секционные затворы. Секционные затворы применяются при перекрытии отверстий больших высот, которые при устройстве классического плоского затвора потребовали большого количества колёс или опор скольжения. Установка секционных затворов обеспечивает работу затвора без зависания отдельных
опор из-за неточности установки опор или неровности рабочих путей.
В данном проекте примем в качестве аварийно-ремонтных секционные плоские затворы, маневрирование которыми будем осуществлять с помощью козлового крана. Масса плоского затвора может быть приближённо определена по эмпирической формуле А.Н.Березинского (6.30) [27, стр.165]:
,
(6.30)
где bзатвора - ширина затвора;
mзатвора - высота затвора.
;
Затвор разобьём на 4 секции по 6 метров высотой, с уменьшением толщины
и массы с приближением к поверхности воды, примем распределение массы затвора по секциям представленное в [Таблица 6.10].
Таблица 6.10 Распределение массы по секциям аварийно-ремонтного затвора.
№секции
mi/m1, %
mi, т
1
100
104.85
2
115
120.59
3
130
136.31
4
140
146.8
Усилие для поднятия плоского затвора в покоящейся воде составляет 110%
от массы затвора [27, стр.165], а в текущей 150% от массы затвора [27, стр.167].
Определим необходимую грузоподъёмность крана:
232
;
Примем согласно [17, стр.65] козловой кран грузоподъёмностью 250т, аналогичный козловому крану Братской ГЭС. Таким образом получим запас на неточность расчётов в 13.53% грузоподъёмности крана.
233
ГЛАВА 7.
7.1
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ
Организационно-технологическая подготовка строительства
Наибольшую опасность для производства работ в створах представляют потенциально неустойчивые образования двух видов.
Во-первых, сильно разрушенные поверхностными трещинами
участки
склонов, осыпи и блоки, имеющие слабую связь со скальным массивом. Объемы
таких образований обычно невелики, но обрушения их носят систематический характер и без их удаления выполнение работ в каньоне практически недопустимо.
Во-вторых, скальные массивы, отсеченные от материка различного рода трещинами. Объемы этих потенциально неустойчивых образований нередко весьма велики. Большинство из них в
нормальных условиях допускают с определен-
ными ограничениями работу в котлованах строящихся сооружений. Однако некоторые при нарушении их естественного состояния способны при обрушении полностью перекрыть русло реки и надолго закрыть створ для производства работ.
Процесс подготовки створов к основным работам включает несколько этапов:
1. Этап №1
Уточнение топографии и геологического строения откосов. Основной целью данного этапа является проверка состояния известных и выявление
новых потенциально неустойчивых массивов, трещин и заколов с подготовкой рекомендации о размерах их удаления. Выполняется он силами
изыскателей и группы геологического надзора до начала и в процессе
производства основных работ.
2. Этап №2
Работы по инженерному освоению склонов: устройство временных дорог,
трапов и лестниц, площадок для людей и механизмов; прокладку к местам работ временных коммуникаций воды и энергоснабжения; монтаж
234
временных грузовых переправ и подъемников для подачи оборудования и
материалов на труднодоступные отметки.
3. Этап №3
Обеспечение безопасных условий производства работ в створе путем
осуществления ряда защитных и профилактических мероприятий: обрушения потенциально неустойчивых массивов, крепления опасных участков склонов, расчистки последних от камней; устройства защитных полок, стенок и ловушек от камнепада.
Особое внимание обращают на перекрытие образовавшихся в результате
размыва склона круто падающих ложбин. Они представляют собой естественные
направляющие лотки для камнепада. Также необходимо повысить надежность
склона путем крепления отдельных массивов анкерами.
Обеспечение безопасности склонов, наряду с расчисткой их от осыпей и отдельных камней, включает удаление крупных и малых потенциально неустойчивых массивов. Обрушение последних производится, как правило, буровзрывным
способом по индивидуальным проектам. Обычно обрушение производят взрывом
контурных скважин, пробуренных с шагом 0,8-0,9 м за границей массива. Расстояние до отделяющей массив трещины назначают не менее 2 м.
Крупные камни и скальные глыбы сбрасывают со склонов без дробления
взрывами зарядов ВВ, которые располагают в камерах, щелях или скважинах.
Расчистку склонов от осыпей и мелких камней производят вручную или с
применением средств гидромеханизации. Оборку вручную выполняют рабочиескалолазы только в светлое время суток. Рабочих объединяют в бригады по 15-20
чел. и оснащают необходимым по технике безопасности снаряжением.
7.2
Оценка воздействия строительства гидроузла на население и про-
мышленность региона и разработка мероприятий по минимизации негативного
влияния
235
Район строительства гидроузла находится в необжитом районе, постоянно
проживающее население отсутствует. Каких-либо масштабных мероприятий по
переселению населения при проведении мероприятий по организации водохранилищ не требуется.
Сельскохозяйственные угодья, или другие сельскохозяйственные объекты в
зону затопления не попадают.
В зоне затопления ГЭС Лаука месторождений полезных ископаемых нет.
7.3
Организация строительства на ранних этапах
Жилой комплекс для рабочих и инженеров, а также для структуры управления возводится в непосредственной близости от объекта строительства, в подготовительный период возведения гидроузла. Доставка грузов на стройплощадку гидроузла осуществляется автотранспортом и в последующем железнодорожным транспортом.
Строительство гидроузла на начальном этапе строительства (возведение
поселка строителей, прокладка дорог и т.п.) предполагается вести вахтовым
способом. Производство всех гидротехнических (бетонных, земельно-скальных,
и монтажных) работ предусматривается вести с использованием высокопроизводительной техники и механизмов.
7.4
Назначение характеристик цементационной завесы
Противофильтрационная завеса представляет собой ряды буровых скважин
которые устраивают в берегах и основании плотины со стороны верховой грани
[14, стр.48], в данном случае ось цементационной завесы отступает от напорной
грани на 14.3 метра, что составляет 15% от ширины подошвы основания и отвечает требованиям отступа цементационной завесы от напорной грани на величину
от 10 до 25% ширины подошвы основания.
Задачами цементационной завесы является:
236
Минимизация фильтрационного давления подземного потока на подошву
сооружения и скоростей течения фильтрационных вод в основании и берегах плотины;
Уменьшение потер воды из водохранилища через створ плотины
Защита берегов и основания плотины от механической и химической
суффозии в трещинах основания.
Цементационная завеса выполняется на значительную глубину, бурение и
цементация скважин в данных инженерно-геологических условиях будет осуществляться нисходящими зонами. Скважины первой зоны бурят в породах с мелкой
трещиноватостью на глубину 10-20 метров [33, стр.228], промывают скважину
водой под давлением или ждут 6-8 часов и разбуривают цементный камень и начинают цементацию второй зоны, затем процесс повторяется. Бурение скважин
осуществляется методом сближения скважин, до тех пор, пока удельное водопоглащение не окажется меньшим или равным проектному. При данном методе расстояния между скважинами могут быть приняты: первой очереди 6-8 метров, второй очереди 3-4 метра, третьей очереди 1.5-2 метра. Если же в результате сближения скважин проектная величина водопоглащения не достигнута, то необходимо
переходить к устройству двухрядной цементационной завесы.
Бурение скважины осуществляется на такую глубину, при которой трещиноватость породы основания уменьшается настолько, что удельное водопоглащение буровой скважины падает до 0.05 л/мин [14, стр.48]. Накопленный инженерный опыт позволяет на стадии проектирования назначить глубину цементационной завесы равной 50-80% напора на плотину.
Согласно [6,п.8.9]: "При близком залегании слабопроницаемых грунтов
противофильтрационную завесу следует, как правило, сопрягать с водоупором;
при глубоком залегании водоупора рассматривается висячая завеса".
На основании всего вышесказанного, т.к в данном случае имеем глубокое
залегание водоупора, назначим глубину цементационной завесы в основании равной 70 метров, что составит 55.12% от расчётного напора на плотину, при шаге
237
скважин цементации равном 2 метра и наклоне в сторону верхнего бьефа, а так же
цементацию берегов на глубину не менее 50% действующего напора на скважину.
7.5
Назначение характеристик дренажа основания
Дренажные завесы представляю собой ряд скважин в основании и береговых скальных массивах, в которых располагаются трубы, галереи или дрены, заполненные крупнозернистым материалом, соединённые с нижним бьефом отводящим устройством.
Согласно [6,п.8.12]: "В скальных основаниях дренаж следует располагать
главным образом со стороны напорной грани сооружения, а при недостаточной
эффективности работы такого дренажа - и в средней части его подошвы".
Дренаж основания в сочетании с цементационной завесой позволяет практически полностью снять фильтрационное давление на плотину и на береговые
массивы тем самым повышая их устойчивость. Фильтрация воды из верхнего
бьефа в нижний встретив на пути преграду в виде цементационной завесы создаёт
обходные течения воды через берега. Фильтрационные воды по мере приближения к нижнему бьефу создаёт все большее давление увеличивая градиент напора,
что обуславливает особое напряжённое состояние береговых скальных массивов
подвергающихся воздействию значительных гидродинамических сил.
Глубина дренажа, как и в случае с глубиной цементационной завесы определяется характером оснований, однако на проектной стадии работ может быть
принята равной 50-70% глубины цементационной завесы [14, стр.51]. Расположение дренажа в плане обуславливается производством работ по устройству дренажа и оптимальной совместной работой его с цементационной завесой. Чем ближе
в плане располагаются дренаж и цементационная завеса, тем эффективнее их работа по снятию фильтрационного давления на плотину, однако при производстве
работ остро встаёт вопрос обеспечения целостности цементации основания. Рекомендуется располагать дренаж и цементационную завесу на расстоянии не менее 4 метров с шагом дренажных скважин от 2 до 5 метров.
238
В данном проекте считаю целесообразным принять дренаж основания на
глубину 45 метров с шагом скважин равным 3 метра и дренаж берегового скального массива на глубину не менее 50% глубины цементационной завесы.
7.6
Назначение схемы пропуска строительных расходов
Для данных условий строительства ГЭС Лаука имеем высоконапорный гидроузел на скальном основании с узким каньонным руслом, с уклоном левого берега равным 76˚ и правого берега равным 80˚ и отсутствие возможности выноса сооружений на пойму ввиду её отсутствия. Это значительно упрощает назначение
схемы пропуска строительных расходов.
Схемы с пропуском строительных расходов по стеснённому руслу в данной
ситуации не целесообразны, т.к они используются "при строительстве низконапорных гидроузлов и гидроузлов с пойменной компоновкой" [10,стр.243].
В связи с чем используем метод отвода реки из русла с помощью туннеля,
как наиболее подходящий для данного типа гидроузла [10,стр.251] и [34, стр.153]
и [35,стр.117], такой же метод применялся при строительстве ГЭС Капанда расположенной выше по течению.
Зададимся едиными исходными данными: Нперемычки = 30 м, данная высота
соответствует 3 классу капитальности [7], однако учитывая необходимость возведения ГЭС Лаука в круглогодичном графике и потенциальном ущербе в случае
аварии, повысим класс капитальности до 2, поэтому расчёт ведём для расхода
обеспеченностью 2% Qстр = 4337 м3/с.
7.7
Определение этапов строительства и основных работ производимых
на каждом этапе
При деривационной компоновке сооружений гидроузла и расположении водопропускных сооружений строительного периода в береге возведение осуществляется по следующей схеме:
239
7.7.1 Этап №1
На данном этапе пропуск строительных расходов не регулируется и поток
пропускается по естественному руслу реки. Состав работ:
Возводятся перемычки входного и выходного порталов туннелей которые
стесняют русло незначительно и не влияют на русловые процессы происходящие в нём.
Производится проходка туннелей для пропуска строительных расходов;
Монтаж гидромеханического оборудования (затворных конструкций)
туннелей строительного периода.
7.7.2 Этап №2
Данный этап характеризуется перекрытием естественного русла реки по
всей его ширине и возведении верховой и низовой перемычек, т.е переключения
расхода реки из естественного русла в туннели подготовленные на первом этапе.
В период предшествующий меженному при относительно малых расходах начинается постепенное сужение естественного русла до ширины прорана. Перекрытие прорана осуществляется в период меженя, в данном случае июнь или июль. В
последующем выполняется подготовка котлована для возведения сооружения.
Состав работ:
Разборка перемычек возведённых для порталов туннелей;
Стеснение русла на участках перекрытия до расчётного прорана;
Отсыпка каменного банкета в проране, т.е его перекрытие;
Отсыпка переходных зон и материала тела перемычки до отметки перекрытия;
Наращивание перемычки до отметок необходимых для пропуска расчётного строительного расхода;
Организация водопонижения и водоотлива в котловане;
Выемка мягких и скальных грунтов под сооружения;
Бетонные работы на участках бетонных сооружений.
240
7.7.3 Этап №3
Этот этап характеризуется наращиванием сооружения по всей его ширине,
до отметок необходимых для начала наполнения водохранилища, в данном проекте, это будет характеризоваться темпами бетонных работ, с расчётом на завершение 4 этапа с временем наполнения водохранилища не менее года.
7.7.4 Этап №4
Этот этап характеризуется дальнейшим наращиванием сооружения по всей
его ширине до отметок необходимых для пуска гидроагрегатов первой очереди,
т.е до отметки не ниже УСВ=800м.
7.7.5 Этап №5
Этот этап характеризуется дальнейшим наращиванием всех сооружений до
проектных отметок, наполнением водохранилища и поочерёдным пуском всех
гидроагрегатов ГЭС.
Поскольку напор на туннели строительного периода составляет не более
150м. то необходимости делать туннели в несколько ярусов нет, примем однорядную схему проходки строительных туннелей.
7.8
Назначение состава грунтов слагающих перемычки
При определении состава грунтов перемычек будем ориентироваться на
грунты залегающие вблизи района строительства доступные для разработки. Наиболее предпочтительными грунтами в данном случае является камень, в связи с
чем назначим тип перемычки: каменно-набросная перемычка с суглинистым экраном и гравийно-песчанной переходной зоной. Заложение напорной грани с суглинистым экраном примем равным 2.5, а низовой грани из каменной наброски
равным 1.3.
241
7.9
Назначение схемы водоотведения и водопонижения котлована
Котлован образованный между верховой и низовой перемычками несмотря
на защищённость от прямого протекания по нему вод реки, постоянно подвергается обводнению со стороны перемычек в результате фильтрации через тело
грунтовой плотины, которой являются перемычки и фильтрации через основание
сложенное, как правило из нескальных грунтов. Для ведения строительномонтажных работ необходимо произвести не только откачку воды из котлована,
но и поддержание его в осушенном состоянии на протяжении всего периода
строительства сооружения.
Для строительных площадок в основании которых находится скальный массив применяют схему открытого водоотлива [35,стр.155], которая заключается в
создании по периметру котлована водосборных канав заполненных сильно
фильтрующими материалами собирающих фильтрующиеся воды и отводящих из
в водосборные колодцы, называемые зумпфами с целью откачки за пределы котлована.
Размеры дренажных канав назначим равными: глубина 2м, ширина по дну
0.5м, ширина по бровке 4.5м, уклон бортов 1:1, уклон дна в сторону колодцев
0.005.
Размеры колодцев назначим равными: габариты в плане 2х2м и глубиной 5м
с равномерным шагом не более 100м.
7.10 Определение количества туннелей для пропуска строительных расходов
Количество туннелей определим используя экономическое обоснование согласно [36]. При проделке напорных туннелей с железобетонной обделкой производство работ удешевляется с увеличение диаметра туннеля, в связи с чем рассмотрим варианты количества туннелей опираясь на стоимостные показатели их
проходки.
242
Согласно [36, Табл.1, раздел 11], стоимости туннелей подразделяются по
сечению в свету, рассмотрим следующие варианты [Таблица 7.1].
Таблица 7.1 Сравнение стоимостей строительства при различном количестве
туннелей.
Стоимостная группа
Количество туннелей, шт
Расход одного туннеля, м3
Площадь одного
туннеля, м2
Диаметр одного
туннеля, м2
Стоимость руб
/пог.м
Общая стоимость,
руб
более 100 м2
до 100 м2
до 40 м2
1
2
3
4
5
6
4337.00
2168.50
1445.67
1084.25
867.40
722.83
238.35
119.18
79.45
59.59
47.67
39.73
17.42
12.32
10.06
8.71
7.79
7.11
51.80
51.80
61.35
61.35
61.35
74.83
12345.52
12345.52
14623.63
14623.63
14623.63
17836.47
Таким образом становится очевидно, что наименьшая стоимость строительства достигается при проходке одного или двух туннелей, т.е при площади более
100 м2, примем две нитки туннелей, для уменьшения высоты затворных конструкций и повышения простоты эксплуатации.
7.11 Определение диаметра туннелей и высот перемычек
Наиболее важным вопросом является назначение высот перемычек и геометрических характеристик туннелей. Согласно [24,п.5.6]:"Поперечное сечение
напорных туннелей следует принимать кругового очертания". При увеличении
высоты перемычек диаметр туннеля уменьшается и наоборот при уменьшении
высоты перемычек диаметр туннеля увеличивается.
Это создаёт необходимость в технико-экономическом сравнении вариантов
с целью минимизации стоимости проходки туннелей и отсыпки перемычек [10,
стр.252]. Зададимся высотой перемычки от 10% (13 м) до 25% (32.5 м) высоты
плотины и рассмотрим все доступные в данном диапазоне высот варианты с шагом 0.5 метра. Стоимостные расчёты велись для одного погонного метра согласно
[36, Табл.1]согласно аналогично расчёту в первом пункте шестой главы.
243
7.11.1 Первое приближение
В первом приближении получим [Таблица 7.2].
Таблица 7.2 Технико-экономическое сравнение вариантов высоты перемычки в
первом приближении для двух туннелей.
Высота перемычки, м
32.5
32
31.5
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
14.5
14
13.5
Площадь одДиаметр одСтоимость
ного туннеля, ного туннеля,
туннеля,
руб
м2
м
114.50
12.07
11861.19
115.39
12.12
11953.49
116.30
12.17
12047.99
117.24
12.22
12144.76
118.19
12.27
12243.90
119.18
12.32
12345.52
120.18
12.37
12449.70
121.21
12.42
12556.57
122.27
12.48
12666.23
123.36
12.53
12778.82
124.48
12.59
12894.47
125.62
12.65
13013.32
126.80
12.71
13135.51
128.02
12.77
13261.21
129.26
12.83
13390.59
130.55
12.89
13523.83
131.88
12.96
13661.14
133.24
13.02
13802.71
134.65
13.09
13948.77
136.11
13.16
14099.57
137.61
13.24
14255.37
139.17
13.31
14416.46
140.78
13.39
14583.13
142.44
13.47
14755.71
144.17
13.55
14934.58
145.96
13.63
15120.11
147.82
13.72
15312.73
149.75
13.81
15512.90
151.76
13.90
15721.14
153.86
14.00
15937.99
156.04
14.10
16164.07
158.32
14.20
16400.06
160.70
14.30
16646.69
163.19
14.41
16904.79
165.80
14.53
17175.29
168.54
14.65
17459.20
171.42
14.77
17757.66
174.46
14.90
18071.98
177.66
15.04
18403.61
Стоимость перемычки, руб
6311.62
6131.80
5954.56
5779.91
5607.85
5438.37
5271.48
5107.17
4945.44
4786.30
4629.75
4475.78
4324.39
4175.59
4029.38
3885.75
3744.70
3606.24
3470.36
3337.07
3206.37
3078.25
2952.71
2829.76
2709.39
2591.61
2476.42
2363.80
2253.78
2146.34
2041.48
1939.21
1839.52
1742.42
1647.90
1555.97
1466.62
1379.86
1295.68
Суммарная
стоимость,
руб
18172.80
18085.29
18002.55
17924.68
17851.75
17783.89
17721.17
17663.73
17611.67
17565.12
17524.22
17489.09
17459.90
17436.80
17419.97
17409.58
17405.84
17408.94
17419.13
17436.64
17461.74
17494.70
17535.84
17585.47
17643.97
17711.72
17789.14
17876.71
17974.92
18084.33
18205.55
18339.27
18486.21
18647.21
18823.19
19015.17
19224.29
19451.85
19699.29
244
На основании данных представленных в [Таблица 7.2] построим график отражающий зависимость изменения высоты перемычки от суммарной стоимости
строительства перемычки и туннелей [Рисунок 7.1].
Суммарная стоимость, руб
20500
20000
19500
19000
18500
18000
17500
17000
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Высота перемычки, м
Рисунок 7.1 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 13-32.5м в первом приближении.
Рассмотрим область минимальных стоимостей подробнее [Рисунок 7.2].
Суммарная стоимость, руб
17440
17435
17430
17425
17420
17415
17410
17405
17400
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
Высота перемычки, м
Рисунок 7.2 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 23-26м в первом приближении.
245
7.11.2 Второе приближение для двух туннелей
Произведём расчёт с учётом потерь без округления [Таблица 7.3].
Таблица 7.3 Технико-экономическое сравнение вариантов высоты перемычки во
втором приближении до округления для двух туннелей.
Высота перемычки, м
32.5
32
31.5
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
14.5
14
13.5
μ
0.680
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.680
0.681
0.680
0.680
0.681
0.680
0.681
0.680
0.679
0.679
0.678
0.679
0.678
0.678
Площадь
одного
туннеля, м2
126.1988
127.1044
128.0312
129.2793
130.2537
131.2521
132.2754
133.6343
134.7137
135.8215
136.9591
138.4486
139.653
140.8915
142.496
143.8115
145.1666
146.8356
148.2792
149.7691
151.6594
153.254
154.9032
156.9744
158.7476
160.959
162.8722
165.2418
167.3139
169.4708
172.117
174.4684
177.3349
180.327
183.0329
186.3009
189.2916
192.8839
196.6641
Диаметр
одного
туннеля, м
12.67601
12.72141
12.76771
12.82979
12.87805
12.92731
12.97761
13.0441
13.09667
13.15041
13.20537
13.27698
13.33461
13.3936
13.46965
13.53169
13.59529
13.67322
13.74027
13.80913
13.896
13.96886
14.04382
14.1374
14.21702
14.3157
14.40053
14.50491
14.59557
14.68935
14.80359
14.90436
15.0263
15.15254
15.2658
15.40148
15.52461
15.67123
15.82405
Стоимость
туннеля,
руб
13073.04
13166.84
13262.85
13392.15
13493.09
13596.51
13702.51
13843.29
13955.1
14069.86
14187.7
14342
14466.76
14595.06
14761.28
14897.55
15037.92
15210.81
15360.36
15514.7
15710.52
15875.7
16046.55
16261.1
16444.79
16673.87
16872.06
17117.53
17332.18
17555.62
17829.73
18073.32
18370.26
18680.22
18960.52
19299.06
19608.87
19981
20372.6
Стоимость
перемычки,
руб
6311.617
6131.798
5954.563
5779.914
5607.85
5438.37
5271.475
5107.166
4945.441
4786.301
4629.746
4475.776
4324.391
4175.591
4029.375
3885.745
3744.7
3606.239
3470.363
3337.073
3206.367
3078.246
2952.71
2829.759
2709.393
2591.612
2476.416
2363.804
2253.778
2146.337
2041.48
1939.208
1839.522
1742.42
1647.903
1555.971
1466.624
1379.862
1295.685
Суммарная
стоимость,
руб
19384.65
19298.64
19217.41
19172.06
19100.94
19034.88
18973.99
18950.45
18900.54
18856.16
18817.44
18817.78
18791.16
18770.66
18790.65
18783.29
18782.62
18817.05
18830.72
18851.77
18916.89
18953.95
18999.26
19090.86
19154.19
19265.48
19348.47
19481.33
19585.96
19701.96
19871.21
20012.53
20209.79
20422.64
20608.43
20855.04
21075.5
21360.86
21668.28
246
На основании данных представленных в [Таблица 7.3] построим график отражающий зависимость изменения высоты перемычки от суммарной стоимости
строительства перемычки и туннелей [Рисунок 7.3].
Суммарная стоимость, руб
22500
22000
21500
21000
20500
20000
19500
19000
18500
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Высота перемычки, м
Рисунок 7.3 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 13-32.5м во втором приближении.
Рассмотрим область минимальных стоимостей подробнее [Рисунок 7.4].
Суммарная стоимость, руб
18860
18850
18840
18830
18820
18810
18800
18790
18780
18770
18760
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
26.5
27
Высота перемычки, м
Рисунок 7.4 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 23-27м во втором приближении.
Однако данные расчёты не учитывают технологии возведения туннелей, необходимо производить округление до десятых долей метра, произведём расчёт с
учётом потерь с округлением [Таблица 7.4].
247
Таблица 7.4 Технико-экономическое сравнение вариантов высоты перемычки во
втором приближении с учётом округления для двух туннелей.
Высота перемычки, м
32.5
32
31.5
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
14.5
14
13.5
μ
0.680
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.681
0.680
0.681
0.681
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.682
0.681
0.681
0.680
0.681
0.680
0.680
0.681
0.680
0.681
0.680
0.679
0.679
0.678
0.679
0.678
0.678
Площадь
одного
туннеля, м2
126.68
128.68
128.68
130.70
130.70
132.73
132.73
134.78
134.78
136.85
138.93
138.93
141.03
141.03
143.14
145.27
145.27
147.41
149.57
151.75
151.75
153.94
156.15
158.37
160.61
162.86
165.13
167.42
167.42
169.72
174.37
176.71
179.08
181.46
183.85
188.69
191.13
193.59
198.56
Диаметр
одного
туннеля, м
12.70
12.80
12.80
12.90
12.90
13.00
13.00
13.10
13.10
13.20
13.30
13.30
13.40
13.40
13.50
13.60
13.60
13.70
13.80
13.90
13.90
14.00
14.10
14.20
14.30
14.40
14.50
14.60
14.60
14.70
14.90
15.00
15.10
15.20
15.30
15.50
15.60
15.70
15.90
Стоимость
туннеля,
руб
13122.56
13330.03
13330.03
13539.12
13539.12
13749.84
13749.84
13962.19
13962.19
14176.17
14391.77
14391.77
14609.01
14609.01
14827.86
15048.35
15048.35
15270.46
15494.2
15719.57
15719.57
15946.56
16175.19
16405.44
16637.31
16870.81
17105.95
17342.7
17342.7
17581.09
18062.74
18306.01
18550.9
18797.42
19045.57
19546.75
19799.78
20054.43
20568.63
Стоимость
перемычки,
руб
6311.617
6131.798
5954.563
5779.914
5607.85
5438.37
5271.475
5107.166
4945.441
4786.301
4629.746
4475.776
4324.391
4175.591
4029.375
3885.745
3744.7
3606.239
3470.363
3337.073
3206.367
3078.246
2952.71
2829.759
2709.393
2591.612
2476.416
2363.804
2253.778
2146.337
2041.48
1939.208
1839.522
1742.42
1647.903
1555.971
1466.624
1379.862
1295.685
Суммарная
стоимость,
руб
19434.18
19461.82
19284.59
19319.04
19146.97
19188.21
19021.32
19069.36
18907.63
18962.47
19021.52
18867.55
18933.4
18784.6
18857.24
18934.1
18793.05
18876.7
18964.57
19056.64
18925.94
19024.81
19127.9
19235.19
19346.7
19462.43
19582.36
19706.51
19596.48
19727.42
20104.22
20245.21
20390.42
20539.84
20693.47
21102.72
21266.4
21434.29
21864.31
248
На основании данных представленных в [Таблица 7.4] построим график отражающий зависимость изменения высоты перемычки от суммарной стоимости
строительства перемычки и туннелей [Рисунок 7.5].
Суммарная стоимость, руб
22500
22000
21500
21000
20500
20000
19500
19000
18500
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Высота перемычки, м
Рисунок 7.5 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 13-32.5м во втором приближении с учётом округления.
Рассмотрим область минимальных стоимостей подробнее [Рисунок 7.6].
Суммарная стоимость, руб
19100
19050
19000
18950
18900
18850
18800
18750
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
26.5
27
Высота перемычки, м
Рисунок 7.6 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 23-27м во втором приближении
с учётом округления.
249
7.11.3 Второе приближение для трёх туннелей
Проверим возможность использования трёх туннелей [Таблица 7.5].
Таблица 7.5 Технико-экономическое сравнение вариантов высоты перемычки во
втором приближении с учётом округления для трёх туннелей.
Высота перемычки, м
32.5
32
31.5
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
22.5
22
21.5
21
20.5
20
19.5
19
18.5
18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
14.5
14
13.5
μ
0.673
0.674
0.674
0.675
0.674
0.674
0.675
0.675
0.676
0.675
0.676
0.676
0.677
0.676
0.676
0.677
0.678
0.677
0.677
0.678
0.677
0.678
0.679
0.679
0.679
0.679
0.678
0.679
0.680
0.679
0.680
0.681
0.680
0.681
0.680
0.681
0.680
0.681
0.681
Площадь
одного
туннеля, м2
86.59
86.59
86.59
88.25
88.25
89.92
89.92
89.92
91.61
91.61
93.31
93.31
95.03
95.03
96.77
96.77
98.52
98.52
100.29
102.07
102.07
103.87
103.87
105.68
107.51
107.51
109.36
111.22
113.10
114.99
114.99
116.90
118.82
120.76
122.72
124.69
126.68
128.68
130.70
Диаметр
одного
туннеля, м
10.50
10.50
10.50
10.60
10.60
10.70
10.70
10.70
10.80
10.80
10.90
10.90
11.00
11.00
11.10
11.10
11.20
11.20
11.30
11.40
11.40
11.50
11.50
11.60
11.70
11.70
11.80
11.90
12.00
12.10
12.10
12.20
12.30
12.40
12.50
12.60
12.70
12.80
12.90
Стоимость
туннеля,
руб
13454.91
13454.91
13454.91
13712.42
13712.42
13972.36
13972.36
13972.36
14234.75
14234.75
14499.58
14499.58
14766.84
14766.84
15036.55
15036.55
15308.7
15308.7
15583.29
15860.32
15860.32
16139.79
16139.79
16421.71
16706.06
16706.06
16992.85
17282.09
17573.77
17867.88
17867.88
18164.44
18463.44
18764.88
19068.76
19375.08
19683.84
19995.04
20308.68
Стоимость
перемычки,
руб
6311.617
6131.798
5954.563
5779.914
5607.85
5438.37
5271.475
5107.166
4945.441
4786.301
4629.746
4475.776
4324.391
4175.591
4029.375
3885.745
3744.7
3606.239
3470.363
3337.073
3206.367
3078.246
2952.71
2829.759
2709.393
2591.612
2476.416
2363.804
2253.778
2146.337
2041.48
1939.208
1839.522
1742.42
1647.903
1555.971
1466.624
1379.862
1295.685
Суммарная
стоимость,
руб
19766.53
19586.71
19409.48
19492.33
19320.27
19410.73
19243.84
19079.53
19180.19
19021.05
19129.32
18975.35
19091.24
18942.44
19065.93
18922.3
19053.4
18914.94
19053.66
19197.4
19066.69
19218.04
19092.51
19251.47
19415.45
19297.67
19469.27
19645.89
19827.54
20014.22
19909.36
20103.65
20302.96
20507.3
20716.66
20931.05
21150.46
21374.9
21604.37
250
На основании данных представленных в [Таблица 7.5] построим график отражающий зависимость изменения высоты перемычки от суммарной стоимости
строительства перемычки и туннелей [Рисунок 7.7].
Суммарная стоимость, руб
22500
22000
21500
21000
20500
20000
19500
19000
18500
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
Высота перемычки, м
Рисунок 7.7 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 13-32.5м во втором приближении с учётом округления для трёх туннелей.
Рассмотрим область минимальных стоимостей подробнее [Рисунок 7.8].
Суммарная стоимость, руб
19700
19600
19500
19400
19300
19200
19100
19000
18900
18800
22
22.5
23
23.5
24
24.5
25
25.5
26
26.5
27
27.5
Высота перемычки, м
Рисунок 7.8 - График зависимости суммарной стоимости строительства перемычки и туннелей от высоты перемычки в диапазоне 22-27.5м во втором приближении с учётом округления для трёх туннелей.
251
7.11.4 Анализ результатов и назначение параметров перемычки и туннелей
Т.к при трёх туннелях с учётом потерь площадь сечения одного туннеля
превышала 100 м2, то необходимо было проверить данный вариант, два минимальных варианта приведено из каждого расчёта в [Таблица 7.6].
Таблица 7.6 Технико-экономическое сравнение двух минимальных по стоимости
возведения вариантов высоты перемычки во втором приближении с учётом округления для двух и трёх туннелей.
Количество
Площадь
Диаметр
Высота петуннелей,
одного
одного
ремычки, м
шт
туннеля, м2 туннеля, м
2
24.5
145.27
13.60
2
26
141.03
13.40
3
24
98.52
11.20
3
25
96.77
11.10
Стоимость
туннеля,
руб
15048.35
14609.01
15308.7
15036.55
Стоимость
перемычки,
руб
3744.7
4175.591
3606.239
3885.745
Суммарная
стоимость,
руб
18793.05
18784.6
18914.94
18922.3
Из результатов указанных в [Таблица 7.6], что возведение трёх туннелей не
только проблематичнее с точки зрения организации работ, но и невыгодно экономически. Вариант высоты перемычки равной 24.5 метра, который при первом
приближении был оптимальным, в результате второго приближения перестал
быть таковым. Таким образом экономически наиболее выгодным является вариант возведения перемычки высотой 26 метров, что составит 20% высоты плотины
и двух ниток туннелей диаметром 13.4 метра.
Произведём оценку запаса высоты для учёта вкатывания волны по откосу
по формуле [33,стр.283] (7.1):
,
(7.1)
где k - коэффициент, зависящий от шероховатости поверхности откоса (0.71), примем равным 1;
α - угол наклона откоса к горизонту.
Примем h=1.5 метра и соответственно высоту верховой перемычки равную
27.5 метров.
Высоту низовой перемычки назначим равной 10 метров.
252
7.12 Расчёт пропуска строительных расходов
Приведём подробный расчёт пропуска строительных расходов для назначенной
высоты перемычки равной 26 метров и двух нитках туннелей. Расчёт ведём "как
для напорного глубинного водосброса" согласно [28,п.12.22].
1 приближение:
В первом приближении принимаем μ=0.75, расчёт ведём по формуле (6.2):
е
Диаметр определим с помощью формулы (6.3):
2 приближение:
Произведём уточнение, рассчитав:
коэффициент расхода напорного туннеля по формуле (6.4):
- сумма коэффициентов сопротивления;
Коэффициент сопротивления на вход принимаем
х
т.к. он численно
равен 10% радиуса входного оголовка, который принимаем равным диаметру туннеля или немного большим (Rоголовка=6.4м).
Коэффициент гидравлических сопротивлений по длине туннеля (L=550м)
по формуле (6.5):
- коэффициент сопротивления по длине, который определяется по формуле (6.6):
-выступ шероховатости,
д
0 мм (для бетонных туннелей);
- гидравлический диаметр тоннеля, который определяется по формуле
(6.7):
Тогда по формуле (6.6):
253
Тогда по формуле (6.5):
Коэффициент гидравлического сопротивления пазов для затвора.
Толщину паза затвора принимаем; l=0.65м;
Коэффициент гидравлического сопротивления пазов определим по
формуле (6.8):
Необходимо учесть, что в трубе получается 2 паза под затвор:
Теперь определим суммарный коэффициент потерь для одного туннеля по
формуле (6.9):
Тогда по формуле (6.4):
Уточним площадь поперечного сечения по формуле (6.2):
Уточним диаметр туннеля по формуле (6.3):
Округлим диаметр туннеля до 13.4 метра и уточним площадь поперечного
сечения по формуле (6.3):
254
Дальнейшие приближения не имеют смысла, для пропуска расхода строительного паводка достаточно двух ниток туннелей диаметров 13.4 метра.
7.13 Назначение характеристик автомобильной дороги проходящей по
гребню плотины
Согласно [37,п.4.5] интенсивность движения по автодороге необходимо назначать с учётом перспективного периода. С учётом перспектив примем интенсивность движения по автомобильной дороге проходящей по гребню ГЭС Лаука
не более 2000 автомобилей в сутки суммарно в обоих направлениях движения.
Соответственно примем обычную двухполосную автодорогу категории IV, согласно [37,п.4.3].
Согласно [37,п.5.20] ширина земляного полотна для автодорог IV категории
принимается равной 10м, при этом ширина полос движения равна 3м, ширина укреплённой обочины не менее 0.5м, ширина обочины 2м, при этом согласно
[37,п.5.21] для горных районов для автодорог категории IV ширину обочины разрешается уменьшать до 1м.
Примем поперечное сечение ребристого типа из балок таврового сечения с
ненапрягаемой арматурой серии 3.503-27, конкретно балки типа Б1800.130.108Т28AIIIв(с) длиной 18м, шириной 1.3м, высотой 1.08м, массой 19.4т [38].
7.14 Назначение характеристик дренажа тела плотины и галерей
Согласно [28,п.6.12]: "Вдоль верховой грани плотин следует предусматривать устройство дренажа в виде вертикальных дрен (скважин), имеющих выходы
в продольные галереи".
В гидротехническом строительстве широко распространены схема дренажа
в теле плотины посредством устройства вертикальных дрен расположенных вблизи напорной грани и продольных галерей пересекающих дрены на различных отметках, так что расстояние он напорной грани до дрен увеличивается к основанию.
Данная схема обладает рядом существенных недостатков:
255
Необходимость принятия увеличенной сверх необходимой толщины
внешней зоны выполненной из плотного водонепроницаемого бетона;
Сложность производства строительных работ, т.к система дренажа в поперечном разрезе плотины имеет ступенчатую конфигурацию;
Трудность наблюдения за фильтрацией через напорную грань и неудобство измерений фильтрационного расхода воды, стекающей из дрен по
потолку и стенам продольных галерей.
В связи с этим в гидроузле ГЭС Лаука применим схему устройства вертикальных дрен на одинаковом расстоянии от напорной грани имеющих выход в
продольные галереи, так же одинаково удалённые от напорной грани. При этом
дрены отделим от продольных галерей стенкой из железобетона, оборудованной
отверстием с наклонной задвижкой.
Такая конструкция позволит упростить производство строительных работ и
улучшить условия для наблюдения за фильтрацией через напорную грань плотины [39, стр.9] и [40, стр.218-219 и стр. 274-275], схема устройства дрен изображена на [Рисунок 7.9-Рисунок 7.11].
Рисунок 7.9 - Сопряжение дрены с продольной галереей.
256
Рисунок 7.10 - Разрез А-А соединения дрены с продольной галереей.
Рисунок 7.11 - Поперечный разрез глухой секции с дренажом предлагаемой конструкции.
257
1- верховая зона выполненная из плотного водонепроницаемого бетона; 2 внутренняя часть из укатанного бетона; 3 - низовая грань выполненная из плотного бетона; 4 - Верхняя часть плотины из плотного водонепроницаемого бетона; 5 верховой зуб; 6 - цементационная завеса; 7 - дренаж основания; 8 - вертикальные
дрены; 9 - продольные галереи; 10 - железобетонные плиты толщиной 15 см; 11 сборные элементы П-образного сечения из пористого бетона, которые образуют
дрены; 12 - отверстия доступа к дренам; 13 - наклонная задвижка; 14,15 - сборные
железобетонные элементы; 16 - бетон повышенной прочности; 17 - пол продольной галереи.
Согласно [28, п.6.13]: "Диаметр вертикальных дрен следует принимать 1030 см; расстояние между осями дрен - 2-3 м", назначим диаметр дрен равным 30
см и шаг дрен равный 3м.
7.15 Разработка календарного графика производства бетонных работ
При разработке графика предусматривать:
Постепенное, по мере расширения фронта работ, наращивание темпов бетонирования в начальный период и спад на последнем этапе;
Начало бетонных работ - после перекрытия русла реки, осушения участка
котлована и выполнения земельно-скальных работ по расчистке основания.
При заданных параметрах плотины: длина 61 секции 18 м и 1 секции 24.5 м,
ширина плотины по гребню 10 м, уклон низовой грани плотины 0.75 и высотой
оголовка 16.33 м, получим объём бетонирования каждой из 62 секций, 37 глухих
типовых секций, 2 глухих переменного продольного сечения и 20 глухих секций
прямоугольного поперечного сечения методом геометрического расчета, а 3 типовых водосливных секций через площадь сечения на единицу длины. После чего
находим суммарный объём бетонирования плотины. Результаты представлены
для секций с первой по сорок пятую в [Таблица 7.7] и сорок шестой по шестьдесят вторую в [Таблица 7.8].
258
Таблица 7.7 Определение объёмов бетонирования секций 1-45.
№ секции
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
н
[м]
2.31
3.11
3.91
4.71
5.51
6.31
7.11
7.92
8.72
9.52
10.32
13.91
17.46
21.03
24.61
28.18
31.75
34.28
35.69
37.1
38.5
39.91
42.8
45.69
128.1
130
9
130
130
130
130
130
128.7
127.5
9
127.5
7
126.3
7
125.1
6
125.1
4
125.1
4
125.1
4
125.1
4
125.1
4
125.1
4
125.1
4
43.27
4
41.69
[м]
[м]
3.11
3.91
4.71
5.51
6.31
7.11
7.92
8.72
9.52
10.32
13.91
17.46
21.03
24.61
28.18
31.75
34.28
35.69
37.1
38.5
39.91
42.8
45.69
128.19
130
130
130
130
130
130
128.79
127.57
127.57
126.36
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
43.27
41.69
40.1
2.71
3.51
4.31
5.11
5.91
6.71
7.52
8.32
9.12
9.92
12.12
15.69
19.25
22.82
26.40
29.97
33.02
34.99
36.40
37.80
39.21
41.36
44.25
128.19
130.00
130.00
130.00
130.00
130.00
130.00
128.79
127.57
127.57
126.36
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
125.14
42.48
40.90
к
окр
[м]
2.8
3.6
4.4
5.2
6
6.8
7.6
8.4
9.2
10
12.2
15.7
19.3
22.9
26.4
30
33.1
35
36.4
37.8
39.3
41.4
44.3
128.2
130
130
130
130
130
130
128.8
127.6
127.6
126.4
125.2
125.2
125.2
125.2
125.2
125.2
125.2
42.5
40.9
L [м]
Lокр [м]
Sпоп [м2]
V [м3]
-0.22
0.38
0.98
1.58
2.18
2.78
3.39
3.99
4.59
5.19
6.84
9.51
12.18
14.87
17.55
20.22
22.51
23.99
25.05
26.10
27.15
28.77
30.93
93.89
95.25
95.25
95.25
95.25
95.25
95.25
94.34
93.43
93.43
92.52
91.61
91.61
91.61
91.61
91.61
91.61
91.61
29.61
28.42
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
12.2
14.9
17.6
20.3
22.6
24
25.1
26.1
27.2
28.8
31
93.9
95.3
95.3
95.3
95.3
95.3
95.3
94.4
93.5
93.5
92.6
91.7
91.7
91.7
91.7
91.7
91.7
91.7
29.7
28.5
28
36
44
52
60
68
76
84
92
100
122
157
196.08
244.905
302.57
370.7
436.78
480.65
515.82
550.79
590.33
649.61
736.8
5974.79
6148.2
6148.2
6536.89
6536.89
6536.89
6148.2
6034.41
5921.7
5921.7
5810.07
5699.52
5699.52
5699.52
5699.52
5699.52
5699.52
5699.52
683.225
636.725
504.00
648.00
792.00
936.00
1080.00
1224.00
1368.00
1512.00
1656.00
1800.00
2196.00
2826.00
3529.44
4408.29
5446.26
6672.60
7862.04
8651.70
9284.76
9914.22
10625.94
11692.98
13262.40
63261.55
107546.22
110667.60
110667.60
117664.02
117664.02
117664.02
110667.60
108619.38
106590.60
106590.60
104581.26
102591.36
102591.36
102591.36
102591.36
102591.36
102591.36
102591.36
60050.80
12298.05
11461.05
259
Таблица 7.8 Определение объёмов бетонирования секций 46-62.
№ секции
п/п
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
н
[м]
40.1
38.51
37.72
36.94
36.15
33.3
29.37
25.44
21.52
17.59
16.01
14.42
12.83
11.24
9.66
8.07
6.48
к
[м]
38.51
37.72
36.94
36.15
33.3
29.37
25.44
21.52
17.59
16.01
14.42
12.83
11.24
9.66
8.07
6.48
4.32
[м]
окр
[м]
39.31
39.4
38.12
38.2
37.33
37.4
36.55
36.6
34.73
34.8
31.34
31.4
27.41
27.5
23.48
23.5
19.56
19.6
16.80
16.8
15.22
15.3
13.63
13.7
12.04
12.1
10.45
10.5
8.87
8.9
7.28
7.3
5.40
5.4
ΣV [м3]
L [м]
Lокр [м]
Sпоп [м2]
V [м3]
27.23
26.34
25.75
25.16
23.79
21.25
18.30
15.36
12.42
10.35
9.16
7.97
6.78
5.59
4.40
3.21
1.80
27.3
26.4
25.8
25.2
23.8
21.3
18.4
15.4
12.5
10
10
10
10
10
10
10
10
593.51
561.29
540.41
520.01
475.07
399.11
322.05
254.5
200.4
168
153
137
121
105
89
73
54
10683.18
10103.22
9727.38
9360.18
8551.26
7183.98
5796.90
4581.00
3607.20
3024.00
2754.00
2466.00
2178.00
1890.00
1602.00
1314.00
1323.00
2278171.82
Расчетная месячная интенсивность бетонных работ Qpacч, м3/мес., может
быть определена по формуле (7.2):
,
(7.2)
где Vоб - общий объем бетонных работ по гидроузлу, 2278171.82 м3;
nоб - общее, число месяцев ведения бетонных работ , примем равным 24 мес.
об
- коэффициент неравномерности бетонных работ, принимается 1.5.
.
7.16 Разработка технологической схемы бетонного хозяйства
Основными подразделениями бетонного хозяйства являются:
бетонный завод;
склады цемента;
склады заполнителей;
установка для тепловой обработки заполнителей;
отделение для приготовления добавок.
260
Разработка технологической схемы бетонного хозяйства включает определение производительности основных подразделений бетонного хозяйства, подбор
для каждого подразделения технологического оборудования и его компоновку,
выбор технологического транспорта, компоновку отдельных подразделений в
единый технологический комплекс.
7.16.1Расчёт производительности бетонного завода
Производительность бетонного завода определяется по формуле (7.3):
,
(7.3)
где Qpacч - расчетная месячная интенсивность бетонных работ, м3/мес;
n - число рабочих суток в месяце, принимается 28;
m - число рабочих часов в сутках, принимается 16ч;
ϕ- коэффициент использования рабочего времени, принимается 0.95;
- коэффициент, учитывающий неравномерность потребления бетонной
смеси, принимается 1.3, для сооружений с большим объемом бетона.
.
7.16.1 Определение количества бетоносмесителей
Количество бетоносмесителей определяется, исходя из производительности
бетоносмесителей по следующей формуле (7.4):
,
(7.4)
3
где P - производительность бетонного завода, м /ч;
- число бетоносмесителей, шт;
q - производительность смесительного барабана, м3/ч,
Емкость бетоносмесителей увязывают с масштабами бетонных работ, степенью массивности и армирования конструкций, крупностью заполнителей. Примем, что при производстве работ используется двухвальный бетоносмеситель БП2Г-3000 [41], ёмкостью 3000 л и объёмом готового замеса по бетону 2000 л .
Имеющий производительность 90-144 м3/час. Для назначения производительно-
261
сти построим график зависимости количества бетоносмесителей от принятой
производительности [Рисунок 7.12].
Рисунок 7.12 - График зависимости числа бетоносмесителей от производительности смесительного барабана.
Таким образом для проведения работ при максимальной производительности равной 144 м3/час необходимо 4 бетоносмесителя, а при минимальной производительности равной 90 м3/час, необходимо 5 бетоносмесителей. Примем производительность на 21.1% выше минимальной с созданием необходимого запаса для
учёта условий проведения работ и износа оборудования, таким образом примем
q=109 м3/час.
.
Примем фактическое число бетоносмесителей равным 6 для создания резерва техники, при выходе из строя 50% всех бетосмесмесителей, при производительности не ниже 109 м3/час и 25% при производительности ниже данного значения и не ниже 87 м3/час, что составляет 96.67% от минимальной производительности бетоносмесителя заявленной заводом изготовителем.
262
7.16.2Определение ёмкости складов цемента
Согласно [42,п.2.2] вместимость склада цемента принимается равной 30%
от месячной потребности в цементе и может быть определена по формуле
(7.5)[43, стр.316]:
,
(7.5)
где d - расход цемента на 1 м3 бетона, т;
м
- среднемесячная производительность бетонного завода в пиковый
период бетонных работ, м3;
k - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления цемента,
принимается равным при доставке железнодорожным транспортом 1.3.
При возведении плотины используется 4 типа бетона, это монолитный бетон марок В10, В12.5, В17.5 и укатаный малоцементный бетон марки В10, для
монолитного бетона марок В10, В12.5, В17.5 расход цемента на 1 м3 бетона согласно [44, Табл.2] равен 250, 270 и 300 кг/м3 соответственно, а для малоцементного укатанного бетона В10, где расчётные напряжения не превышают 6 МПа
примем 90 кг/м3 [45, Табл.14][Таблица 7.9]. Содержание каждой из представленных марок бетона в секциях относительно общего объёма секции отображено в
[Таблица 7.10].
Таблица 7.9 Таблица 14 [45].
Сопротивление сжатию, МПа
Возраст, 80 кг/м3 це- 90 кг/м3 це100 кг/м3
дней
мента
мента
цемента
7
3.1
4.3
5.8
14
4.3
5.6
6.1
28
4.3
6.1
7.3
55
5.2
6.8
8.2
90
5.2
6.9
8.3
180
5.3
6.9
8.4
110 кг/м3
цемента
6.4
6.9
8.1
9.2
9.8
10
263
Таблица 7.10 Содержание цемента и отношение к общему объёму секции зон бетона.
№ Зоны
1
2
3
4
Тип бетона
Вибрированный
Укатанный
Содержание цемента, кг/м3
250
270
300
90
Отношение к общему объёму
секции, %
3.67
9.36
6.65
80.32
Таким образом получим расход цемента для гидроузла [Таблица 7.11].
Таблица 7.11 Определение необходимого количества цемента.
№ Зоны
1
2
3
4
Суммарно
Отношение к общему
объёму секции, %
3.67
9.36
6.65
80.32
100
Объём бетонирования, м3
83 608.91
213 236.9
151 498.4
1 829 828
2 278 171.8
Расход цемента, кг
20 902 226
57 573 958
45 449 528
164 684 484
288 610 196
Зная расход цемента и объём бетонирования получим усреднённый расход
цемента на 1 м3 бетона в гидроузле ГЭС Лаука, он равен 126.69 кг/м3 или 0.12669
т/м3.
.
Принимаем автоматизированные прирельсовые склады цемента типового
проект 409-29-66 вместимостью 4000 т и 2500 т. Склады имеют следующие характеристики: ёмкость складов 4000 т и 2500 т.; количество силосов 6 шт. и 4шт;
диаметр силоса 6 м.; высота одного силоса 22.16 м; ёмкость одного силоса 667 т и
625т.
264
Рисунок 7.13 - Технологическая схема склада проекта 409-29-66.
Рисунок 7.14 - Разрез 1-1 склада проекта 409-29-66.
265
7.16.3Определение ёмкости складов заполнителей цемента
Емкости склада заполнителей и цемента определяются с расчетом обеспечения бесперебойной, непрерывной работы, бетонных заводов в течение круглого
года в соответствии с рекомендациями [42].
Склады заполнителей и цемента принимаются по типовым решениям с учетом:
потребной емкости;
средств внешнего транспорта, которые используются для подачи материалов и соответствующих им приемных устройств;
обеспечения нормальной работы в зимних условиях, в связи с чем должно быть приведено четкое обоснование использования, складов открытого или закрытого типа.
Склады заполнителей проектируются с расчетом их приемки, хранения и
отгрузки раздельно по фракциям.
Принимаем следующую разбивку заполнителей на фракции для щебня или
гравия: 3/3/4 для крупности частиц 5-10, 10-20 и 20-40 мм соответственно. Склады
цемента проектируются для одновременного и раздельного хранения на строительстве не менее 2-3 его сортов.
Для цемента рекомендуются инвентарные типовые склады силосного типа,
выполненные в сборно-разборных конструкциях с учетом их повторного использования.
Согласно [42,п.2.2] ёмкости складов заполнителей для бетона при их доставке на стройплощадку транспортом строительства допускается не более трёхсуточного запаса среднемесячной потребности, расчет суточной потребности ведем
по формуле (7.6):
,
3
где P - производительность бетонного завода, м /ч;
m - число рабочих часов в сутках;
(7.6)
266
, b - соответственно расход песка и гравия (щебня) на 1 м3 бетона согласно
[44, Табл.3] равные 0.45 и 0.9 [м3/м3] соответственно.
k - коэффициент зависящий от вида транспорта. При доставке автомобильным транспортом равный 1.1-1.15.
;
;
;
;
;
;
Согласно [44, Табл.5] расчетные значения насыпной плотности заполнителей принимаем равными 1500 и 1500 кг/м3 для кварцевого песка при влажности
5% и гранитного щебня соответственно. Определим массу заполнителей по формуле (7.7):
,
(7.7)
где ρз - плотность заполнителя.
;
;
;
;
;
;
Склады закрытого типа принимают для районов с большим количеством
осадков и низкими отрицательными температурами, что характерно для района
строительства данного объекта, т.е средней-северной полосы РФ. Принимаем закрытые прирельсовые автоматизированные склады с портальными погрузчиками
заполнителей С-492 [46, Табл.П.6.2]. Проекта 409-29-38 [Рисунок 7.15] ёмкостью
6000 м3 в количестве 5(2+2+1) штук для щебня 3х фракций соответственно и
3(2+1) склада проекта 409-29-39 [Рисунок 7.16] ёмкостью 9000 м3 для песка и
267
щебня фракции 20-40мм соответственно. Транспортные коммуникации, предназначенные для подачи материалов на бетонный завод, устраиваются с расчетом на
обеспечение максимальной производительности принятого бетонного завода.
Рисунок 7.15 - Склад проекта 409-29-38
Рисунок 7.16 - Склад проекта 409-29-39.
7.16.4Подбор ленточного конвейера
Подбор параметров (ширина ленты и ее скорости) ленточных конвейеров с
желобчатой лентой, которые широко используются на современных бетонных заводах для подачи заполнителей, производится по формуле (7.8):
,
где
(7.8)
- производительность конвейера, м3/ч;
- ширина ленты, м;
V – скорость, м/с;
γб, γм - объёмная масса бетона и материала соответственно, т/м3;
φ - коэффициент, учитывающий снижение производительности конвейера
на участках подъёма
268
α – коэффициент, учитывающий снижение производительности конвейера,
на котором производится попеременно–раздельная подача на бетонный завод заполнителей нескольких фракций. В зависимости от фракций α=0.6 - 0.75.
Примем V=2.6 м/с согласно [47], тогда:
В=1200 мм.
;
Окончательно принимаем конвейер тяжёлого типа УКЛСТ-1200 [Рисунок
7.17] производства ООО "Холуница" с желобчатой лентой, который обладает следующими характеристиками: Q=580-2320 м3/ч, V=1,0-4,0 м/с, γм до 3.5 т/м3 и углом наклона до 180 [48], в нашем случае β=arctg(8/35.94)=130.
Рисунок 7.17 - Схема конвейера тяжёлого типа УКЛСТ-1200.
7.17 Разработка схемы бетоновозного транспорта и технологии бетонирования основных сооружений
Разработка технологии бетонирования начинается с выбора общей схемы
производства, комплекса бетонных работ по сооружениям гидроузла, которая назначается с учетом:
компоновок и конструкций основных сооружений гидроузла;
топографических, инженерно-геологических и климатических условий
района строительства;
условий пропуска строительных расходов;
объемов работ, годовых и месячных интенсивностей.
269
Все разнообразные схемы, возведения сооружений могут быть классифицированы следующим образом:
с размещением бетоноукладочных башенных кранов на отметках дна
котлована;
с размещением бетоноукладочных башенных кранов на бетоновозной эстакаде;
с размещением бетоноукладочных башенных кранов непосредственно на
сооружениях;
с использованием высокопроизводительных кабельных кранов;
с использованием бескранового послойного способа укладки бетона;
В нашем случае используется схема с подачей автобетоносмесителями и автосамосвалами непосредственно в блоки бетонирования;
Для возведения отдельных элементов сооружений используются также краны на автомобильном ходу.
При рассмотрении вопроса о методах транспортирования бетонной смеси
учитывается, что:
в сочетании с бетонными, заводами цикличного действия, широко используется порционный транспорт;
бетонным заводам непрерывного действия в большей степени отвечают
средства непрерывно - поточного транспорта.
Емкость транспортной тары подбирается с учётом грузоподъемности автомобиля с обязательным требованием кратности объему замеса и соответствия грузоподъемности бетоноукладочных кранов.
Потребность в средствах порционного бетоновозного транспорта производится с расчетом необходимости вывозки, всей продукции бетонного завода при
среднем расстоянии возки для наиболее напряженного периода бетонных работ и
соответствующих ему возможных скоростях движения.
Выберем тип и характеристики автотранспорта для перевозки вибрируемого
бетона, исходя из условия:
270
-Кузов машины должен вмещать объем бетонной смеси 8.0 м3(объем бетономешалки 2000л=2.0 м3 ,в кузов необходимо вместить бетонную смесь на 4 замеса, т.е. 8.0 м3)
-грузоподъемность машины должна составлять
Выбран автобетоносмеситель ПАО «Туймазинский завод автобетоновозов»
58149R [49] изображённого на [Рисунок 7.18] со следующими характеристиками:
Рисунок 7.18 - Автобетоносмеситель ТЗА 58149R.
Полезная грузоподъемность по бетонной смеси – 20215 кг
Вместимость смесительного барабана по выходу готовой смеси – 9 м3
Максимальная скорость движения по прямой дороге с твердым покрытием
(полностью загруженный, с вращением смесительного барабана) – 60 км/ч
Габаритные размеры:
Длина – 9100 мм.
Ширина – 2500 мм.
Высота – 3975 мм.
Исходя из указанных выше положений, рабочее число бетоновозов исчисляется следующим образом.
271
Рассчитывается цикл работы одного бетоновоза по формуле (7.9):
,
(7.9)
где lгр -протяженность пути в груженом направлении, 3000м;
lп - то же в порожнем направлении, 3000м;
Vrp - средняя скорость в груженом направлении,=20 км/ч;
Vn - средняя скорость в порожнем направлении,=40 км/ч;
tp - время разгрузки с учётом маневров, непосредственно в блок, в виброхобот или в бадьи, работающие с краном (обычно 2-3 мин — меньший предел для
небольших бетоновозов), мин;
tзаг - время загрузки транспортного средства на бетонном заводе определим
по формуле (7.10):
,
где
(7.10)
- расчетная производительность бетонного завода, м3/ч;
W - объем бетонной смеси, перевозимой бетоновозом за один цикл, м3
β - коэффициент, учитывающий время на периодическую промывку и очистку бетоновозов, обычно β=1.1.
;
;
Примем Т=20 мин.
Рабочее число бетоновозов определяется по формуле (7.11):
(7.11)
Поскольку автобетоносмесители будут применяться только для перевозки
вибрируемого бетона, который составляет 19.68% от общего объёма бетона, то
примем производительность бетонного завода равной 19.68% от расчётной.
;
Примем С=4 шт.
272
Списочный состав автобетоновозов определим по формуле (7.12):
,
(7.12)
где С - рабочее число бетоновозов;
φ - коэффициент, учитывающий разносменность работы бетонного завода и
транспортных средств.
- коэффициент использования парка бетоновозов, обычно равен 0.6-0.7.
;
Примем n=9 шт.
Выберем тип и характеристики автотранспорта для перевозки укатываемого
бетона, исходя из условия:
-Кузов машины должен вмещать объем бетонной смеси 1.0 м3(объем бетономешалки 2000л=2.0 м3 ,в кузов необходимо вместить бетонную смесь на 5 замесов, т.е. 10 м3)
-грузоподъемность машины должна составлять
Выбран автосамосвал ПАО «КАМАЗ» KAMAZ-65802-153001-87(S5) [50]
изображённого на [Рисунок 7.19] со следующими характеристиками:
Рисунок 7.19 - Автосамосвал KAMAZ-65802-153001-87(S5).
273
Полезная грузоподъемность – 24800 кг
Вместимость самосвальной платформы – 15 м3
Максимальная скорость движения по прямой дороге с твердым покрытием
(полностью загруженный) – 90 км/ч
Габаритные размеры:
Длина – 8300 мм.
Ширина – 2550 мм.
Высота – 3650 мм.
Исходя из указанных выше положений, рабочее число автосамосвалов исчисляется следующим образом.
Время загрузки транспортного средства на бетонном заводе определим по
формуле (7.10):
;
Рассчитаем цикл работы одного бетоновоза по формуле (7.9):
;
Примем Т=20 мин.
Рабочее число бетоновозов определим по формуле (7.11):
Поскольку автосамосвалы будут применяться только для перевозки укатываемого бетона, который составляет 80.32% от общего объёма бетона, то примем
производительность бетонного завода равной 80.32% от расчётной.
;
Примем С=12 шт.
Списочный состав автосамосвалов определим по формуле (7.12):
;
Примем n=26 шт.
274
7.18 Разработка внутри блочной механизации бетонных работ
Сооружение разбивается на блоки с учетом их унификации в плане и по высоте, что позволяет многократно использовать типовые опалубочные щиты.
Площадь максимального по размерам, блока проверяется на возможность
организации непрерывного процесса его бетонирования без технологических разрывов кладки по всей высоте блока по формуле (7.13):
,
(7.13)
где δ - толщина бетонируемого слоя, 0.4м;
t1 - время начала схватывания (потери подвижности) бетонной смеси, t1=2ч.
t2 - время на транспорт и укладку бетонной смеси, ч (устанавливается расчетом в зависимости от отдаленности бетонного завода), 20 мин =0.334 чаcа;
F - площадь блока при длине L ширина
, м2, определяемая по формуле
(7.14):
(7.14)
;
;
Для уплотнения бетонной смеси рекомендуется использовать одиночные
мощные глубинные вибраторы типа С-827 с габаритными размерами:
длина 1270 мм;
ширина 133 мм;
масса 29 кг;
диаметр наконечника 133 мм;
частота колебаний 5.8 тыс кол/мин;
мощность электродвигателя 1.1 кВт.
Для уплотнения бетонной смеси рекомендуется использовать внутренние
вибраторы:
275
в густоармированных блоках - вибраторы с гибким валом (типа И-1 16 А,
С-623) и диаметром рабочего органа 51 и 76 мм;
в слабо армированных блоках - одиночные мощные глубинные вибраторы (типа С-826, С-827 и др.) с диаметром рабочего органа 133 и 140 мм;
в неармированных конструкциях - одиночные вибраторы и вибропакеты
на их базе, работавшие в сочетании с краном или малогабаритным трактором.
Производительность переставляемого пакета вибраторов исчисляется по
формуле (7.15):
,
(7.15)
где S - площадь участка блока, прорабатываемая с одной установки пакета с
учетом необходимого перекрытия , м3;
K - коэффициент использования пакета вибраторов по времени (обычно
0.8);
Для предварительных подсчетов при укладке среднепластичной бетонной
смеси с осадкой нормального конуса 2-4 см глубинными вибраторами продолжительность вибрирования и перестановок составит: tc=30с; tn=30-60с - для пакетных
вибраторов.
;
Количество потребных вибраторов с учётом резерва вычисляется по формуле (7.16):
(7.16)
;
Примем также запас 5 пакетов вибраторов, т.е 33.3% и таким образом примем 20 пакетов вибраторов.
276
7.19 Разработка технологической схемы вспомогательных производств бетонного хозяйства
7.19.1Подбор состава столярно-опалубоного производства
Опалубочные работы представляют собой комплекс технологических операций, включающий изготовление опалубки, транспортирование её к месту установки, установку и раскрепление в заданном положении. В гидротехническом
строительстве в качестве съёмной опалубки применяют щитовую, консольную и
стационарную.
При расчете опалубки в соответствии принимаем следующие нормативные
нагрузки:
Вертикальные
а) Собственный вес (при лиственных породах) 800 кгс/м2;
б) Вес свежеуложенной бетонной смеси 2500 кгс/м2;
в) Вес арматуры 100 кгс/м2 согласно[51, п.С.1.3];
г) Нагрузки от людей и транспортных средств 250 кгс/м2;
д) Нагрузка от вибрирования бетонной смеси 200 кг/м2.
Горизонтальные
е) Нормативные ветровые нагрузки на наивысшей точке объекта Н=130м в 4
ветровой зоне Wm=W0*k*c=48*2.15*1.2=123.84 кгс/м2 [52, п.11.1.3 п.11.1.7, п.Д.1.1];
ж) Боковое давление свежеуложенной бетонной смеси на боковые элементы
опалубки
γ – объемный вес бетонной смеси, γ= 2432 кгс/м3
Н – высота уплотненного слоя бетонной смеси, оказывающего давление
на опалубку, при внутренней вибрации 0.75 м.
P=γH=2432*0.75=1824 кгс/м2;
з) Нагрузки от сотрясений, возникающих при выгрузке бетонной смеси в
опалубку бетонируемой конструкции 600 кгс/м2;
277
и) Нагрузки от вибрирования бетонной смеси вертикальной поверхности
опалубки 400 кгс/м2.
Для расчета опалубки массива по деформациям учитывается пункт ж
=1824 кгс/м2, а для расчета по несущей способности пункты ж и з с повышающими коэффициентами ж*1.3+з*1.3=3151.2 кгс/м2.
Деревянную опалубку обычно изготавливают на строительной площадке
гидроузла в столярно-опалубочной мастерской. Потребность в опалубке определяется интенсивностью бетонных работ. При определении мощности столярноопалубочной мастерской учитывают неравномерности поступления пиломатериалов, неравномерности производства бетонных работ в течение года и другие производственные факторы. Производственную мощность столярно-опалубочной
мастерской
, тыс.м2/год, определяют исходя из интенсивности бетонных работ в
пиковый год Vp, м3/год, по формуле (7.17):
,
где
(7.17)
- расход опалубки в 1 м3 бетона, м2/м3, принимаемый равным: для гид-
роузлов с массивной бетонной плотиной 0.3; для гидроузлов другого типа 0.5;
k - неравномерность работы опалубочной мастерской в течение года, которую учитывают, вводя коэффициент неравномерности, равный 1.2.
Vоб - общий объем бетонных работ по гидроузлу, м3
nоб - общее, число месяцев ведения бетонных работ, мес.
Поскольку опалубка будет применяться только для вибрируемого бетона,
который составляет 19.68% от общего объёма бетона, то примем общий объём бетонных работ равным 19.68% от расчётного.
Примем 8 столярно-опалубочных мастерских производительностью 10
тыс.м2/год [Рисунок 7.20][43,стр.280].
278
Рисунок 7.20 - Столярно-опалубочное хозяйство производительностью 10 тыс. м2
в год столярно-опалубочных изделий.
1 - столярно-опалубочный цех, 2 - лесопильный цех, 3- сушильный цех, 4 навес, 5- отделение изготовления опалубки, 6 - отделение ремонта опалубки, 7 склад пиломатериалов, 8 - открытая складская площадка, 9 - склад круглого леса,
10 и 11 - склады готовой продукции.
7.19.2Подбор состава арматурного производства
Арматурные работы представляют собой комплекс технологических операций, включающих приём и хранение арматурной стали, изготовление арматурных
конструкций, транспортирование их к месту установки, монтаж и сдачу подготовленного блока под бетонирование.
Для большинства конструкций гидротехнических сооружений коэффициент армирования μ находится в пределах 0.1-0.5% и лишь в отдельных конструкциях достигает 1%. Насыщение железобетонных конструкций арматурой
определяется отношением суммарной массы всей арматуры в конструкции к объёму конструкции и для гидротехнических сооружений в среднем составляет 35-40
кг/м3, изменяясь от 10-15 кг/м3 для массивных бетонных плотин до 50-80 кг/м3
для железобетонных конструкций зданий ГЭС, судоходных сооружений, устоев,
раздельных стенок.
В гидротехнических сооружениях арматура, как правило, применяется
в виде арматурных конструкций: сеток, каркасов и ферм. Объём штучной армату-
279
ры, устанавливаемой отдельными стержнями, как правило не превышает 10%.
Штучная арматура обычно применяется при изготовлении сложных арматурных
конструкций, установке арматуры больших диаметров и армировании штраб.
Применение арматурных конструкций, изготовленных в арматурных
мастерских, повышает производительность труда при производстве арматурных
работ и сокращает сроки строительства бетонных сооружений, но связано с перерасходом металла из-за необходимости придания арматурной конструкции необходимой жёсткости и неизменяемости формы в процессе транспортирования и
монтажа.
Мощность арматурного производства определяется по среднемесячной потребности в арматурных конструкциях для года с наибольшим объёмом арматурных работ, т.е в качестве расчётного года принимается год с максимальной интенсивностью бетонных работ.
Производительность арматурной мастерской
, т/смену, может быть опре-
делена по формуле (7.18):
,
(7.18)
где Vp - максимальная месячная интенсивность бетонных работ, м3/мес;
- средний расход арматуры на 1 м3 бетона, т/м3;
n - число рабочих суток в месяце, принимается 28;
m - число рабочих часов в сутках, принимается 16ч;
mоб - число рабочих смен в месяц;
k - коэффициент неравномерности работы завода, принимаемый равным 1.21.3;
Qpacч - расчетная месячная интенсивность бетонных работ, м3/мес.
Поскольку арматура будет применяться только для вибрируемого бетона,
который составляет 19.68% от общего объёма бетона, то примем месячную интенсивность бетонных работ равной 19.68% от расчётной.
;
280
Примем 1 арматурную мастерскую производительностью 20 т конструкций
в смену [Рисунок 7.21] [43,стр.285].
Рисунок 7.21 - Арматурная мастерская производительностью 20 т конструкций в
смену.
1 - железнодорожный путь; 2 - автодорога; 3 - стеллажи склада стержневой
арматурной стали; 4 - склад арматурной стали в бухтах; 5 - рольганги; 6 - цех стыковой сварки; 7,8 - стыковые сварочные машины марок соответственно МС- 1202
и МС-2008; 9,10 - станки для резки арматуры марок соответственно С-370 и С445М; 11,12 - станки для гибки арматуры марок соответственно С-146В и С-565;
13 - цех изготовления изделий из лёгкой арматуры; 14 - двухконсольный козловой
кран грузоподъёмностью 15 т пролётом 32 м; 15 - ограждение.
281
ГЛАВА 8.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Исходные данные
8.1
Объектная смета по гидроузлу производится по укрупнённым показателям
стоимости строительства УПС ГЭС-84 [36] с переводом в текущие цены.
Для учёта района строительства стоимость каждого вида работ необходимо
корректировать по следующей формуле (8.1):
,
где
(8.1)
– стоимость единицы работ и конструкций в ценах проектируемой
стройки;
– стоимость для базисного района;
– поправочный коэффициент к базисной стоимости, учитывающий увеличение затрат на эксплуатацию машин в районах, приравниваемых к крайнемусеверу; для других районов коэффициент следует принимать равным 1.0;
– заработная плата для базисного района, включая зарплату, входящую в
стоимость эксплуатации строительных машин;
1
– районный коэффициент к за-
работной плате рабочих;
2–
льготный коэффициент к заработной плате рабочих, установленный
для района строительства;
Т – стоимость автотранспорта для базисного района;
– поясной поправочный коэффициент к стоимости автотранспорта;
М – норма расхода привязываемых материалов и ресурсов на единицу ра-
бот и конструкций;
С – единичная стоимость материалов, учитывающая местные условия;
– приятый размер накладных расходов и плановые накопления.
Ход решения:
1. Определение объёмов работ по всем сооружениям гидроузла
2. Привязывание базисных цен УПС к местным условиям.
282
3. Составление объектных смет по всем сооружениям гидроузла.
4. Составление сводки затрат по строительству основных сооружений.
5. Составление сводной сметы на строительство гидроузла.
6. Определение технико-экономических показателей гидроузла.
7. Вывод об эффективности капиталовложений в данный гидроузел.
Строительство гидроузла ведется в за пределами бывшего СССР: в Анголе,
поэтому условно принимаем первый район и коэффициенты соответственно равны
1.0 ,
1
1.0 ,
2
1.0 ,
1.0 . Стоимость бетона составляет 28.42 руб/м3
в ценах 1984 года. Грунты выемки относятся к VII группе.
Таким образом для данного гидроузла формула (8.1) будет иметь вид (8.2):
(8.2)
8.2
Объектные сметы
Объектные сметы необходимы для определения стоимости строительномонтажных работ по всему гидроузлу, а также для определения заработной платы
рабочих. Объектные сметы представлены в [Таблица 8.1-Таблица 8.6] в ценах
1984 года.
283
Таблица 8.1 Объектная смета на строительные туннели.
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
11.23
2
14.4
3
14.7
4
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Тоннели напорные с железобетонной обделкой сечением в
свету более 100
м2
Затворы плоские скользящие и колесные
для перекрытия
глубинных отверстий
Козловые краны
Бетон
Итого
4
5
6
м2
141030
29.5
9.46
2.32
т
264.68
1010
-
т
189.6
1090
м3
руб
52 181.10
28.42
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
10
11
12
13
0.37
4 160 385.00
1 334 143.80
327 189.60
52 181.10
-
-
267 326.80
-
-
-
-
-
-
206 664.00
-
-
-
-
-
-
1 482 986.86
6 117 362.66
1 334 143.80
327 189.60
-
Таким образом суммарная стоимость строительных туннелей составит 7 778 696.062 руб.
Материалы
284
Таблица 8.2 Объектная смета на деривационные туннели.
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
11.21
2
14.4
3
14.7
4
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Тоннели напорные с железобетон-ной
обделкой сечением в свету до 100 м2
Затворы плоские скользящие и колесные для перекрытия глубинных отверстий
Козловые
краны
Бетон
Итого
4
5
6
м2
314160
35.9
9.86
2.52
т
220
1010
-
т
189.6
1090
м
руб
144 513.60
28.42
3
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
10
11
12
13
0.46
11 278 344.00
3 097 617.60
791 683.20
144 513.60
-
-
222 200.00
-
-
-
-
-
-
206 664.00
-
-
-
-
-
-
4 107 076.51
15 814 284.51
3 097 617.60
791 683.20
-
Таким образом суммарная стоимость деривационных туннелей составит 19 703 585.312 руб.
Материалы
285
Таблица 8.3 Объектная смета на верховую перемычку
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
4.1
2
4.5
3
4.2
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Каменные конструкции гидротехнических
сооружений.
Плотины каменнонабросные
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
Каменные конструкции гидротехнических
сооружений.
Переходные
зоны плотин
4
5
6
м3
362180
0.18
0.4
-
м3
289
744.00
0.19
0.16
м3
18200
0.24
0.06
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
0.8
65 192.40
144 872.00
-
289 744.00
-
-
55 051.36
46 359.04
-
-
-
1.05
4 368.00
1 092.00
-
19 110.00
286
Продолжение Таблица 8.3
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
4
3.5
5
3.3
6
3.5
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
Земляные конструкции гидротехнических
сооружений.
Понуры, экраны, ядра из связанных грунтов
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
4
5
6
м3
19 110.00
0.11
0.08
-
м3
160160
0.3
0.05
м3
169
769.60
0.11
0.08
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
2 102.10
1 528.80
-
-
-
1.06
48 048.00
8 008.00
-
169 769.60
-
-
18 674.66
13 581.57
-
-
287
Окончание Таблица 8.3
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
7
8
9
1.15
1.7
1.9
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
При перевозке
грунтов на расстояние свыше
3 км на каждый
последующий
километр добавлять.
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов I
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов III
Итого
4
5
6
м3
гру
нта
289744.00
0.18
-
0.18
м3
гру
нта
19110.00
0.78
0.04
м3
гру
нта
169769.60
0.98
0.06
руб
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
10
11
12
13
-
52 153.92
-
52 153.92
-
0.64
-
14 905.80
764.40
12 230.40
-
0.77
-
166 374.21
10 186.18
130 722.59
-
426 870.44
226 391.98
195 106.91
Таким образом суммарная стоимость строительных туннелей составит 848 369.340 руб.
Материалы
288
Таблица 8.4 Объектная смета на низовую перемычку.
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
4.1
2
4.5
3
4.2
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Каменные конструкции гидротехнических
сооружений.
Плотины каменнонабросные
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
Каменные конструкции гидротехнических
сооружений.
Переходные
зоны плотин
4
5
6
м3
66500
0.18
0.4
-
м3
53 200.00
0.19
0.16
м3
7000
0.24
0.06
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
0.8
11 970.00
26 600.00
-
53 200.00
-
-
10 108.00
8 512.00
-
-
-
1.05
1 680.00
420.00
-
7 350.00
289
Продолжение Таблица 8.4
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
4
3.5
5
3.3
6
3.5
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
Земляные конструкции гидротехнических
сооружений.
Понуры, экраны, ядра из связанных грунтов
При получении
грунтов из
карьеров на каждый м3 насыпи добавлять на
вскрышные работы
4
5
6
м3
7 350.00
0.11
0.08
-
м3
28000
0.3
0.05
м3
29 680.00
0.11
0.08
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
808.50
588.00
-
-
-
1.06
8 400.00
1 400.00
-
29 680.00
-
-
3 264.80
2 374.40
-
-
290
Окончание Таблица 8.4
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
7
8
9
1.15
1.7
1.9
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
При перевозке
грунтов на расстояние свыше
3 км на каждый
последующий
километр добавлять.
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов I
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов III
Итого
4
5
6
м3
гру
нта
53200.00
0.18
-
0.18
м3
гру
нта
7350.00
0.78
0.04
м3
гру
нта
29680.00
0.98
0.06
руб
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
10
11
12
13
-
9 576.00
-
9 576.00
-
0.64
-
5 733.00
294.00
4 704.00
-
0.77
-
29 086.40
1 780.80
22 853.60
-
80 626.70
41 969.20
37 133.60
Таким образом суммарная стоимость строительных туннелей составит 159 729.500 руб.
Материалы
291
Таблица 8.5 Объектная смета на подземное здание ГЭС.
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
11.31
2
14.11
3
11.33
4
Наименование работ
3
Камеры затворов, уравнитель-ные
камеры. В
грунтах VIVIII, группы
Прочее оборудование
Подземное
здание ГЭС
Бетон
Итого
Ед.
изм
.
Кол-во единиц
4
5
6
м3
314.16
31.7
т
220
1300
м3
125000
90.8
м
руб
100 000.00
28.42
3
ПЗ,
руб
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
9.12
31.2
2.25
3.4
0.8
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
10
11
12
13
9 958.87
2 865.14
706.86
0.00
286 000.00
0.00
0.00
0.00
11 350 000.00
3 900 000.00
425 000.00
100 000.00
2 842 000.00
14 487 958.87
0.00
3 902 865.14
0.00
425 706.86
0.00
Таким образом суммарная стоимость подземного здания ГЭС составит 18 816 530.871 руб.
Материалы
292
Таблица 8.6 Объектная смета на плотину.
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
1
1.7
2
1.10
3
2.11
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов I
Разработка
грунта экскаваторами с погрузкой на автосамосвалы и
перевозкой до 3
км. Группа
грунтов IV
Буровзрывные
работы. Обработка откосов
выемок методом контурного
взрывания.
Группа грунтов
VII
4
5
6
м3
5720.40
0.78
0.04
0.64
м3
22599.23
1.09
0.07
м2
10283.33
3.58
1.1
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
4 461.91
228.82
3 661.06
-
0.83
-
24 633.16
1 581.95
18 757.36
-
-
-
36 814.32
11 311.66
-
-
293
Продолжение Таблица 8.6
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
4
2.4
5
6.3
6
8.3
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Буровзрывные
работы. Разрыхление грунтов. Группа
грунтов VII
Закрепление
грунтов. Бурение скважин и
цементация при
поглощении
цемента на 1м
цементируемой
части скважины
до 400 кг.
Группа грунтов
VII-VIII
Дренажные
скважины.
Группа грунтов
VII-VIII
4
5
6
м3
гру
нта
46437.19
0.81
0.19
-
м
11159.55
34.2
11
м
7253.71
13.7
6.52
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
37 614.12
8 823.07
-
-
-
-
381 656.61
122 755.05
-
-
-
-
99 375.83
47 294.19
-
-
294
Продолжение Таблица 8.6
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
7
5.1
Наименование
работ
Ед.
изм
Кол-во
единиц
3
Бетонные и железобетон-ные
конструкции
гидротехнических сооружений. Установка
опалубки, подача и укладка
бетонной смеси. В простые
блоки с разгрузкой непосредствен-но на
место укладки
4
5
6
м3
2278171.82
5.71
ПЗ,
руб
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
1.02
1.8
1.015
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
13 008
361.06
2 323 735.25
4 100 709.27
2 312 344.39
295
Продолжение Таблица 8.6
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
8
5.2
Наименование
работ
Ед.
изм
Кол-во
единиц
3
Бетонные и железобетон-ные
конструкции
гидротехнических сооружений. Установка
опалубки, подача и укладка
бетонной смеси. В сложные
блоки непосредственно на
место укладки
и на приемные
устройства
4
5
6
м3
14750.1
8.8
ПЗ,
руб
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
1.76
1.8
1.015
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
129 800.88
25 960.18
26 550.18
14 971.35
296
Продолжение Таблица 8.6
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
9
5.4
10
12.1
11
14.3
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
включая
ЭМ
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во
единиц
3
Бетонные и железобетонные
конструкции
гидротехнических сооружений. Установка
арматуры и арматурных конструкций
Металлические
конструкции
гидротехнических сооружений. Установка
закладных частей затворов,
ворот и решеток
Затворы сегментные для
перекрытия поверхностных
отверстий
4
5
6
т
13450.33
310
9.25
-
т
1100
573
42.6
т
750
750
-
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
4 169 602.30
124 415.55
-
-
-
-
630 300.00
46 860.00
-
-
-
-
562 500.00
-
-
-
297
Окончание Таблица 8.6
№
п/п
Шифр
расценки
и коды
ресурсов
1
2
12
14.5
13
14.7
14
14.9
15
Стоимость единицы
В том числе, руб
ЗПР,
Материалы
вклюЭМ
чая
ЗПМ
7
8
9
Наименование
работ
Ед.
изм.
Кол-во единиц
3
Затворы плоские скользящие и колесные
для перекрытия
поверхностных
отверстий
Козловые краны
Гидроподъемники
Бетон
Итого
4
5
6
т
1500
530
-
-
т
665
1090
-
т
350
2250
м3
руб
2 327 315.74
28.42
ПЗ,
руб
Общая стоимость
В том числе, руб
ПЗ, руб
ЗПР, включая ЗПМ
ЭМ
Материалы
10
11
12
13
-
795 000.00
-
-
-
-
-
724 850.00
-
-
-
-
-
-
787 500.00
-
-
-
-
-
-
66 142 313.44
87 534 783.64
2 712 965.71
4 149 677.86
-
Таким образом суммарная стоимость плотины составит 94 397 427.209 руб.
298
На основании полученных объектных смет определим номинальную стоимость СМР ГЭС Лаука [Таблица 8.7].
Таблица 8.7 Определение номинальной стоимости СМР ГЭС Лаука.
Общая стоимость
В том числе, руб
ЗПР, вклюЭМ
чая ЗПМ
5
6
№
п/п
Наименование
объекта
Ед.
изм.
ПЗ, руб
1
2
Строительные
туннели
Деривационные
туннели
Верховая перемычка
Низовая перемычка
Подземное здание
ГЭС
Плотина
Сумма
3
4
руб
6 117 362.66
1 334 143.80
327 189.60
руб
15 814 284.51
3 097 617.60
791 683.20
руб
426 870.44
226 391.98
195 106.91
руб
80 626.70
41 969.20
37 133.60
руб
14 487 958.87
3 902 865.14
425 706.86
руб
руб
87 534 783.64 2 712 965.71
124 461 886.83 11 315 953.43
1
2
3
4
5
6
4 149 677.86
5 926 498.04
Таким образом номинальная стоимость СМР ГЭС Лаука составит 141 704
338.30 руб.
На основании полученной номинальной стоимости СМР определим фактическую стоимость СМР ГЭС Лаука [Таблица 8.8].
Таблица 8.8 Определение фактической стоимости СМР ГЭС Лаука.
Наименование позиции
1
СМР
Надбавка на неполноту номенклатуры (20%)
Сумма
Непредвиденные расходы
(10%)
Накладные расходы (16%)
Плановые накопления (6%)
Итого
Ед. изм.
2
руб
Общая стоимость
3
141 704 338.29
руб
28340867.66
руб
170 045 205.95
руб
17004520.6
руб
руб
руб
27207232.95
1700452.06
215 957 411.56
Таким образом фактическая стоимость СМР ГЭС Лаука составит 215 957
411.56 руб.
299
8.3
Сводный сметный расчёт
На основе объектной сметы составляется сводный сметный расчёт, состоящий из 13 глав. Затраты по большинству разделов определяется как процент 2
главы (объектная смета) и представлены в
Таблица 8.9 Сводный сметный расчёт.
Номер
главы
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Наименование главы
2
Подготовка территории строительства
Основные сотроительномонтажные работы
Объекты подсобного и обслуживающего назначения
Объекты энергетического хозяйства
Объекты транспортного хозяйства и связи
Наружные сети и сооружения
водоснабжения, теплоснабжения
Благоустройство и озеленение
территории
Временные здания и сооружения, включая разборку
Прочие работы и затраты
Содержание дирекции и авторский надзор
Подготовка эксплуатационных
кадров
Проектные и изыскательские
работы (без стоимости составления ОМ)
Работы и затраты по созданию
водохранилища
Итого в ценах 1984 года, руб
Итого в ценах 2019 года, руб
Итого в ценах 2019 года, $
% от
стоимости
СМР по
гл. 2
3
Стоимость, руб
4
4
8 638 296.46
100
215 957 411.56
2
4 319 148.23
2
4 319 148.23
5
10 797 870.58
1
2 159 574.12
1
2 159 574.12
20
43 191 482.31
15
32 393 611.73
0.6
1 295 744.47
0.1
215 957.41
10
21 595 741.16
10
21 595 741.16
368 639 301.53
121 650 969 506.42
1 871 553 377.02
300
Таким образом объём финансирования на 2019 год составит: 121.651 млрд.
руб или 1.872 млрд. USD.
8.4
Определение основных экономических показателей
Объем финансирования по гидроузлу:
Ф = 121 650 969 506.42 руб
Капиталовложения по гидроузлу определяются по формуле (8.3):
,
(8.3)
где Вс – возвратные средства, принимаются 7% от общего объема финансирования
;
Установленная мощность ГЭС:
Nуст = 2000 МВт = 2 000 000 кВт
Годовая выработка ГЭС определяется по формуле (8.4):
,
(8.4)
где t - время работы ГЭС час/год.
;
Удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности ГЭС определяется по формуле (8.5):
(8.5)
;
Удельные капиталовложения на 1 кВт∙ч среднемноголетней выработки
электроэнергии определяется по формуле (8.6):
(8.6)
Ежегодные издержки определяется по формуле (8.7):
301
,
(8.7)
где α – коэффициент перехода от капиталовложений к ежегодным издержкам, принимается 2%.
;
Стоимость электроэнергии производимой за год, т.е доход гидроузла определим по формуле (8.8):
,
(8.8)
где bотп – отпускная стоимость электроэнергии, принимается 2 руб/кВт∙ч
;
Общая экономическая эффективность гидроузла или рентабельность гидроузла определяется по формуле (8.9) [53, стр.121]:
(8.9)
;
Срок окупаемости гидроузла определим по формуле (8.10):
(8.10)
;
302
ГЛАВА 9.
9.1
ОХРАНА ТРУДА
Исходные данные
ГЭС Лаука, расположенная на р.Кванза состоит из следующих сооружений:
Бетонная гравитационная плотина;
Бетонная водосливная плотина с 3 водосбросными секциями;
Подземное здание ГЭС, включающие 4 деривационных водовода;
Водоприемник ГЭС с отметкой 790.0 м.
Установка металлических конструкций проводится в достаточно короткие
сроки с небольшой интенсивностью, что также характерно для монтажа электрического оборудования и гидроагрегатов. Работы проводятся в 3 смены и требуют
грамотной организации производства работ, высокой квалификации рабочих, четкое следование правилам производственной дисциплины, постоянного контроля и
надзора. Условия труда также должны соответствовать сложности производимых
работ.
При производстве бетонных работ потенциально вредными и опасными
производственными факторами являются [54]:
риск падения с высоты;
опасность падения предметов с высоты;
падение грузов;
обрушение откосов;
В данной главе рассматриваются основные решения по обоснованию применения средств индивидуальной защиты, чтобы обеспечить безопасность сотрудников и условий труда, в том числе вопросы противопожарной безопасности
во время проведения основных работ по возведению гидроузла.
Все инженерные решения по вопросам охраны труда соответствуют требованиями СП 12.135.2003 «Безопасность труда в строительстве» (правилам и нормам ведения гидротехнических работ (наземных и подземных), санитарным нормам и нормам по электро- и пожарной безопасности [55].
303
9.2
Анализ производственных вредностей при сооружении проектируемо-
го объекта
9.2.1 Техника безопасности при выполнении земляных работ
При обнаружении взрывоопасных материалов земляные работы в этих местах следует немедленно прекратить до получения разрешения от соответствующих органов [55-56].
Грунт, извлеченный из котлована или траншеи, следует размещать на расстоянии не менее 0.5 м от бровки выемки.
Разрабатывать грунт в котлованах и траншеях "подкопом" не допускается.
Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны
быть удалены.
Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений в
нескальных и не замерзших грунтах выше уровня грунтовых вод и при отсутствии
вблизи подземных сооружений допускается на глубину не более:
1 м – в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;
1.25 м – в супесях;
1.5 м – в суглинках и глинах.
Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах,
осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине
выемки я крутизне откосов согласно [Таблица 9.1]
Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех случаях и глубиной
менее 5 м при гидрогеологических условиях и видах грунтов, не предусмотренных в [Таблица 9.1], должна устанавливаться проектом.
304
Таблица 9.1 Зависимость крутизны откоса от глубины выемки в различных грунтах.
1.5
Крутизна откоса при глубине
выемки не более, (м)
3
5
1:0.67
1:1
1:1.25
1:0.5
1:1
1:1
1:0.25
1:0.67
1:0.85
Виды грунтов
Насыпные неуплотнённые
Песчаные и гравийные
Супесь
При невозможности применения инвентарных креплений стенок котлованов
или траншей следует применять крепления, изготовленные по индивидуальным
проектам, утвержденным в установленном порядке [55-56].
При установке укреплений верхняя часть их должна выступать над бровкой
выемки не менее чем на 15 см.
Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере
разработки выемки на глубину не более 0.5 м. Разборку креплений следует производить в направлении снизу-вверх по мере обратной засыпки выемки.
Производство работ в котлованах и траншеях с откосами, подвергшимися
увлажнению, разрешается только после тщательного осмотра производителем работ (мастером) состояния грунта откосов и обрушения неустойчивого грунта в
местах, где обнаружены "козырьки" или трещины (отслоения).
Перед допуском рабочих в котлованы или траншеи глубиной более 1.3 м
должна быть проверена устойчивость откосов или крепления стен.
Котлованы я траншеи, разработанные в зимнее время, при наступлении оттепели должны быть осмотрены, а по результатам осмотра должны быть приняты
меры к обеспечению устойчивости откосов или креплений [55-56].
При извлечении грунта из выемок с помощью бадей необходимо устраивать
защитные навесы-козырьки для укрытия работающих в выемке.
Погрузка грунта на автосамосвалы должна производиться со стороны заднего или бокового борта.
305
Односторонняя засыпка пазух у только что возведенных подпорных стен и
фундаментов допускается после осуществления мероприятий, обеспечивающих
устойчивость конструкции, при принятых условиях, способах и порядке засыпки.
9.2.2 Монтажные работы
На участке (захватке), где ведутся монтажные работы, не допускается выполнение других работ и нахождение посторонних лиц.
Способы строповки элементов конструкций и оборудования должны обеспечивать их подачу к месту установки, в положении, близком к проектному.
Запрещается подъём сборных железобетонных конструкций, не имеющих
монтажных петель или меток, обеспечивающих их правильную строповку и монтаж [55-56].
Элементы монтируемых конструкций или оборудования во время перемещения должны удерживаться от раскачивания и вращения гибкими оттяжками.
Не допускается пребывание людей на элементах конструкций и оборудования во время их подъёма или перемещения [55-56].
Во время перерывов в работе не допускается оставлять поднятые элементы
конструкций и оборудования навесу.
Для перехода монтажников с одной конструкции на другую следует применять инвентарные лестницы, переходные мостики, трапы, имеющие ограждение.
Установленные в проектное положение элементы конструкций или оборудования должны быть закреплены так, чтобы обеспечивалась их устойчивость и
геометрическая неизменяемость.
Не допускается выполнять монтажные работы на высоте в открытых местах
при скорости ветра 15 м/с и более, при гололедице, грозе или тумане, исключающем видимость в пределах фронта работ [55-56].
Работы по перемещению и установке вертикальных панелей и подобных им
конструкций с большой парусностью следует прекращать при скорости ветра 10
м/с и более.
306
Не допускается нахождение людей под монтируемыми элементами конструкций и оборудования до установки их в проектное положение и закрепления.
При необходимости нахождения работающих под монтируемым элементом (конструкциями), должны осуществляться специальные мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих.
В процессе монтажа конструкций, зданий или сооружений монтажники
должны находиться на ранее установленных и надёжно закреплённых конструкциях или средствах подмащивания.
Окраску и антикоррозийную защиту оборудования и конструкций в случаях, когда они выполняются на строительной площадке, следует производить до их
подъёма на проектную отметку. После подъёма производить антикоррозийную
защиту и окраску следует только в местах стыков и соединений конструкций.
При перемещении конструкций или оборудования несколькими подъемными или тяговыми средствами должна быть исключена возможность перегруза любого из этих средств.
При перемещении конструкций или оборудования расстояние между ними и
выступающими частями смонтированного оборудования или других конструкций
должно быть по горизонтали не менее 1 м, по вертикали - 0.5 м.
При демонтаже конструкций и оборудования следует выполнять требования, предъявляемые к монтажным работам [55-56].
9.2.3 Электромонтажные работы
При монтаже электрооборудования следует выполнять требования ГОСТ
12.3.032-84 и общие требования, предъявляемые к монтажным работам [57]:
1. Не допускается использовать не принятые в эксплуатацию в установленном порядке электрические сети, распределительные устройства, щиты,
панели и их отдельные ответвления и присоединять их в качестве временных электрических сетей и установок, а также производить электромонтажные работы на смонтированной и переданной под наладку электроустановке без разрешения наладочной организации.
307
2. При производстве работ по регулировке выключателей и разъединителей,
соединенных с приводами, должны быть приняты меры, предупреждающие возможность непредвиденного включения или отключения.
3. Предохранители цепей управления монтируемого аппарата должны быть
сняты на все время монтажа [57].
4. На монтируемых трансформаторах выводы первичных и вторичных обмоток должны быть закорочены и заземлены на все время производства
электромонтажных работ.
5. В помещениях, где осуществляется монтаж аккумуляторной батареи, до
начала работ по пайке пластин и заливке банок электролитом должны
быть закончены отделочные работы, испытаны системы вентиляции, отопления и освещения и в доступных местах установлены емкости с растворами для нейтрализации кислот и щелочей.
6. При выполнении монтажных работ с кранов открытые троллеи, находящиеся под напряжением, осветительные сети и силовые магистрали, находящиеся в зоне работы, должны быть отключены или ограждены [57].
7. Проход персонала и проезд механизмов монтажной организации в выгороженную зону производства работ, как правило, не должны быть сопряжены с пересечением помещений и территорий, где расположены действующие электроустановки [57].
Требования к производственным помещениям, сооружениям, площадкам и
участкам в соответствии с [57]:
1. Электромонтажные работы на строительных объектах следует проводить
после приемки по акту готовности помещений или их части сооружений
территорий или участков под монтаж электроустановок [56,57].
2. До начала электромонтажных работ строительные леса и подмости должны быть убраны, кроме обеспечивающих эффективное и безопасное ведение работ; территория, помещения, кабельные каналы очищены от
строительного мусора; люки, ямы, проемы, траншеи и кабельные каналы
308
- закрыты или ограждены; открытые кабельные каналы должны иметь
переходы с перилами [56,57].
3. Опасные зоны, где проводятся электромонтажные работы, должны быть
ограждены, обозначены плакатами, знаками безопасности по ГОСТ
12.4.026-2015 и надписями или снабжены средствами сигнализации [58].
Ограждения - по ГОСТ 12.4.059-89 [59].
4. Все рабочие места в темное время суток должны быть освещены.
5. Во время монтажа не допускается загромождать проходы материалами,
неиспользуемыми механизмами и оборудованием.
Требования к применению средств защиты работающих в соответствии с
ГОСТ 12.3.032-84 [57]:
Средства защиты, применяемые для предотвращения или уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов, возникающих при
электромонтажных работах, должны соответствовать ГОСТ и стандартам ССБТ
на конкретные средства защиты.
Средства индивидуальной защиты должны соответствовать виду электромонтажных работ, условиям их проведения, применяемым машинам, механизмам, инструменту, приспособлениям и материалам.
Лица, занятые в электромонтажном производстве, должны быть обеспечены
средствами индивидуальной защиты в соответствии с отраслевыми нормами, утвержденными в установленном порядке.
Опасность поражения рабочего электрическим током зависит от сопротивления, площади контакта, чувствительности к току тела человека. Опасность поражения зависит от одежды и обуви, изоляции проводов, состояния помещения,
окружающей среды [57].
Предельно допустимые токи и напряжения прикосновения представлены в
[Таблица 9.2].
309
Таблица 9.2 Предельно допустимые токи и напряжения прикосновения.
Род тока
Продолжительность воздействия тока, с
0.01-0.08
0.1
0.2
0.5
0.7
1
I, мА
650
500
250
100
70
50
U, В
650
500
250
100
70
50
I, мА
650
500
250
200
140
100
U, В
650
500
250
200
140
100
I, мА
650
500
250
250
230
200
U, В
650
500
250
250
230
200
Переменный, 50 ГЦ
Переменный, 400 ГЦ
Постоянный
При длительном воздействии тока такой величины (5÷7 мин) может наступить смерть вследствие прекращения работы лёгких. Ток силой 50 мА и более вызывает остановку или хаотическое сокращение сердца, что приводит к прекращению кровообращения. Такой ток считается смертельным.
В соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность, защитное заземление, зануление» заземление должно обеспечивать защиту людей от поражения
электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции [60].
Зануление заключается в соединении корпусов токоприёмников или другого
оборудования, которое может оказаться под напряжением в результате нарушения
изоляции, с нулевым проводом или с помощью металлических проводников [60].
Цель зануления – ликвидация опасности поражения электрическим током
при повреждении изоляции и появлении на корпусах оборудования опасного напряжения. Принцип действия – превращение пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание, т.е. образования так называемой цепи короткого замыкания,
обладающей малым сопротивлением [60].
310
Защитное отключение – это система быстродействующей защиты, автоматически (за 0.2 с) отключающая электроустановку при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Защитное отключение применяют в тех случаях, когда невозможно или трудно осуществить заземление или
зануление или, когда высока вероятность прикосновения людей к неизолированным токоведущим частям электроустановок.
Все защитные средства, применяемые в электроустановках, принято делить
в зависимости от их назначения на три группы: изолирующие, ограждающие и
вспомогательные. Изолирующие защитные средства делят на основные и вспомогательные [60].
Воздействие атмосферного электричества может выражаться как в прямых
ударах молнии, так и в электростатической и электромагнитной индукции.
При электростатической индукции возникает заряд противоположного знака
нежели в облаке на предметах, изолированных от земли. Заряд рассеивается на
ближайшие предметы и может вызывать электротравмы у рабочих, а также возгорание различных горючих смесей.
В случае электромагнитной индукции сильный ток внутри молнии создает
магнитное поле, которое, в свою очередь, создает в металлических контурах электродвижущую силу разной величины. В местах сближения контуров между ними
могут происходить электрические разряды, способные воспламенять горючие
смеси и вызывать различные травмы [60].
Нормативным документом, на основании которого проектируется и устанавливается защита от воздействия молний, является РД 34.21.122-87 [61].
При защите от электростатической индукции индуцируемые заряды отводятся в землю с помощью заземления. Для защиты объекта от прямых ударов
молнии сооружаются молниеотводы, принимающие на себя ток молнии и отводящие его в землю по специальным токоведущим кабелям.
311
9.2.4 Применение машин и механизмов
Перед началом строительства производится выбор схемы работы механизма
из соображений безопасности. Такая схема должна обеспечивать высокую надежность, прочность и устойчивость. Необходимо установить безопасные скорости
работы машин, назначить коллективные и индивидуальные средства защиты персонала.
Использование машин и механизмов необходимо производить в соответствии с ППР, техническими нормами и нормами безопасности, установленными в
нормативных документах [43,55,56].
Правильная установка кранов и других машин имеет важное значение для
безопасного производства работ. Строительную площадку очищают от мусора,
поверхность выравнивают, канавы и выбоины засыпают землёй. При установке
самоходных кранов учитывают несущую способность основания. Работа кранов
на свеженасыпанном грунте запрещается.
9.2.5 Производственное освещение
Изучение условий для создания наилучших условий работы зрения человека
в процессе труда позволяет сформулировать следующие основные требования:
1. Освещённость на рабочих местах должна соответствовать разряду зрительной работы.
2. Достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности.
3. Отсутствие резких теней на рабочих поверхностях.
4. Отсутствие блёскости.
5. Постоянство освещённости во времени.
6. Правильная цветопередача.
7. Обеспечение электро -, взрыво - и пожаробезопасности.
8. Экономичность.
Освещение:
1. Естественное.
2. Искусственное.
312
3. Смешанное.
Смешанное освещение - недостаточное по нормам естественное освещение
дополняется искусственным и в светлое время суток [62].
По назначению освещение подразделяется:
1. Рабочее.
2. Охранное.
3. Аварийное.
4. Эксплуатационное.
Система комбинированного освещения состоит из общего и местного освещения (местное – только для освещения рабочего места).
Общим называют освещение, которое освещает всю площадь помещения,
строительной площадки [62].
В соответствии с СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение» [62]общее равномерное рабочее освещение строительных площадок и участков должно быть не менее 2 лк. за исключением автодорог.
Для охраны строительной площадки из рабочего освещения выделяют часть
осветительных установок, обеспечивающих горизонтальную на уровне земли или
вертикальную на плоскости ограждения освещённость, равную 0.5 лк [62].
Аварийное освещение устраивают в местах производства работ по бетонированию особенно ответственных конструкций в тех случаях, когда перерыв в укладке бетона не допустим, при этом освещённость бетонирования железобетонных конструкций должна быть 3 лк, а на участках бетонируемых массивов – 1 лк.
Эвакуационные освещения должны устраивать в местах основных путей
эвакуации, а также в местах проходов, где существует опасность травматизма.
Эвакуационное освещение ложно обеспечивать внутри здания освещенность не менее 0.5 лк, а вне здания 0.2 лк.
Нормы освещенности на строительной площадке представлены в [Таблица
9.3].
313
Таблица 9.3 Нормы освещённости на строительной площадке
Участки строительных площадок и работ
Наименьшая освещённость, лк
Погрузка, установка, подъём, разгрузка оборудования,
строительных конструкций и материалов грузоподъёмными
10
кранами
Земляные работы
10
Буровые работы
10
Дорожные работы по укладке основания
10
Дорожные работы по устройству дорожного покрытия и железнодорожных путей
Стационарные сварочные аппараты, механические ножницы,
гибочные станки для заготовки арматуры
30
30
Сборка арматуры (Стыковка, сварка, вязка каркасов и т.д)
30
Установка опалубки, лесов и ограждений
30
Бетонирование конструкций
30
Бетонирование крупных массивов
10
Подходы к рабочим местам
5
9.2.6 Защита от шума и вибрации
Мероприятия по защите от шума и вибрационных воздействий осуществляется в соответствии с СП 51.13330.2011 «Защита от шума» [63].
Звук или шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и
газообразных средах. Звук представляет собой колебательное движение упругой
среды, воспринимаемое нашим органом слуха [63].
Согласно ГОСТ 12.1.003-2014, по характеру спектра шум следует подразделять на [64]:
1. Широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;
314
2. Тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона.
Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в треть октавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной
полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.
Непостоянный шум следует подразделять на: колеблющийся во времени,
уровень звука которого непрерывно изменяется во времени; прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется (на 5 дБ А и более), причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с
и более; импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов,
каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные в дБ АI и
дБ А соответственно на временных характеристиках "импульс" и "медленно" шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБ.
Медико-физиологические исследования показали, например, что при выполнении сложных работ в помещении с уровнем шума 80÷90 дБА рабочий в
среднем должен затратить на 20% больше физических и нервных усилий, чтобы
иметь производительность труда, достигаемую при шуме 70 дБА.
Вибрация во многих случаях является первоисточником шума и часто шум
и вибрация оказывают негативное воздействие на работников одновременно [64].
При долго временном воздействии производительность труда понижается,
существует риск развития виброболезни.
Нормирование и измерение вибрации производят не для каждого значения
частоты, а для октавной полосы. В России применяют стандартные октавные полосы: 1; 2; 4; 8; 16; 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц. При измерениях определяют
уровни вибрации в октавных полосах и сопоставляют с допускаемыми по действующим нормам. Например, для f=50 Гц допустимая среднеквадратичная виброскорость рабочего места ν составляет 0.002 м/с или 92дБ.
Колебания с частотой от 3÷30 Гц приводят к возникновению в организме
315
человека неприятных и вредных резонансных колебаний различных частей
тела и отдельных органов, собственные частоты колебаний которых находятся в
интервале частот 3÷6 Гц, 6÷12 Гц, 25÷30 Гц.
Большинство внутренних органов входит в резонансные колебания в диапазоне частот 6÷9 Гц. Длительное воздействие вибраций может вызвать стойкие изменения физиологических функций человека.
Для снижения вредного вибрационного воздействия на людей необходимо
использовать виброизоляцию, системы вибропоглощения, различных гасителей
вибрации.
9.2.7 Борьба с пылью и вредными газами
Пыль является очень опасной субстанцией, которая выделяется при различных строительных процессах и может вызывать у работников различные заболевания дыхательной системы, органов обоняния [65].
Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0.2 до 7.0
мкм, которые и вызывают тяжелые заболевания.
Пыль также является причиной ухудшения видимости на строительной
площадке, затрудняет работу и вызывает износ различной техники.
Концентрация
пыли в
реальных производственных
условиях
может составлять от нескольких мг/м3 до сотен мг/м3.
Санитарными нормами (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03) установлены ПДК пыли в воздухе рабочей зоны. В зависимости от химического состава пыли ее ПДК
колеблется в пределах от 1 до 10 мг/м3 [65].
Установлены также ПДК пыли для воздушной среды населенных мест. Величины этих концентраций значительно меньше, чем в воздухе рабочей зоны и
для нейтральной атмосферной пыли составляют 0.15 мг/м3 (среднесуточной ПДК)
и 0.5 мг/м3 (максимально-разовая ПДК) [65].
Для очистки воздуха от пыли применяются пылеуловители и фильтры. В зависимости от природных сил, действующие в газе пылевые частицы для их отде-
316
ления от газового потока, используют различные типы пылеулавливающих аппаратов [65].
9.2.8 Пожарная безопасность
Оценка пожароопасности производится по возможным последствиям пожара. Согласно нормативной документации класс пожара назначается по показателям агрегатного состояния горючих веществ, способных создавать взрывоопасные среды и температура вспышки в случае возможного пролива ЛВЖ и ПК
[Таблица 9.4]
Таблица 9.4 Классы пожаров
Класс пожара
А
В
С
Д
Е
Характеристика горючей среды
или горящего объекта
Обычные твёрдые материалы (дерево, уголь, бумага, резина, текстиль и др.)
ЛВЖ, ГЖ, плавящиеся при нагреве материалы (стеарин, каучук и
др.)
Горючие (в том числе сжиженные) газы
Рекомендуемые
средства
тушения
Все виды средств (прежде
всего вода)
Распылённа вода, пена, хладоны, порошки
Газовые составы, порошки,
вода (для охлаждения оборудования)
Металлы и их сплавы, металлосо- Порошки
держащие соединения
Электроустановки под напряже- Хладоны, порошки, диоксид
нием
углерода
Мероприятия, при которых исключается возможность пожара и взрыва, а в
случае их возникновения предотвращается воздействие на людей опасных и вредных факторов пожара и взрыва и обеспечивается защита материальных ценностей, называют пожарной безопасностью.
Горение – это химическая реакция с выделением большого количества тепла.
Для возникновения и развития процесса горения обычно необходимы горючее,
окислитель и источник загорания. Горение прекращается, если нарушить какоелибо из этих условий.
Горение по типу подразделяется на:
1. Полное.
317
2. Неполное (при недостатке кислорода).
Строительные нормы и правила (СП 112.13330.2011) разделяют строительные материалы по возгораемости на две группы: негорючие (несгораемые) и горючие (сгораемые) [66]. Сгораемые подразделяются на:
1. Г1 (слабогорючие);
2. Г2 (умеренногорючие);
3. Г3 (нормальногорючие);
4. Г4 (сильногорючие).
К негорючим относят все естественные и искусственные неорганические
материалы, металлы, а также гипсовые и гипсоволокнистые плиты при содержании
органической массы до 8 % по массе; минераловатные плиты на органической,
крахмальной или битумной связке при содержании ее до 6 % по массе.
К трудногорючим относят материалы, состоящие из негорючих и горючих
составляющих, например: асфальтобетон, гипсовые и бетонные материалы, содержащие более 8 % по массе органического заполнителя; минеральные плиты на
битумном связывающем при содержании его от 7 до 15 % по массе.
Требования по огнестойкости конструкции указаны в СП 2.13130.2012
«Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов
защиты», согласно которому [67]:
1. Огнестойкость строительной конструкции – это способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в
условиях пожара.
2. Огнестойкость каменных конструкций зависит от их сечения, конструктивного исполнения, теплофизических свойств каменных материалов.
Благодаря своей массивности и теплофизическим показателям каменные
конструкции обладают хорошим сопротивлением действию огня в условиях пожара.
3. Огнестойкость железобетонных конструкций удовлетворительная из- за
их небольшой теплопроводности.
318
4. Огнестойкость металлических конструкций. Наступление предела огнестойкости металлических конструкций наступает в результате потери
прочности или за счет потери устойчивости самих конструкций или их
элементов. Тому и другому случаю соответствует определенная температура нагрева металла, называемая критической, т.е. при которой происходит образование пластичного шарнира. Фактический предел огнестойкости составляет около 15 минут.
Для эффективного тушения пожаров применяются следующие вещества и
составы :
1. Вода.
2. Пены различного химического состава.
3. Инертные газовые разбавители.
4. Различные комбинированные решения.
Для тушения пожара, возникшего в помещении, применяются стационарные
установки пожаротушения (автоматические сплинкерные с датчиком температуры
и дренчерные, которые орошают всю площадь помещения).
9.3
Расчёт освещения строительной площадки
Прожекторное
освещение строительной
равномерным [68]. Габариты площадки:
= 114
площадки должно
= 326
Используя ГОСТ 12.1.046-2014 принимаем Е = 10 лк.
Назначаем прожектор ПСМ-45 с лампой ДРЛ-700
со следующими
характеристиками [69]:
Рл = 700 Вт,
max
= 30000 Кд,
г
= 20,
в
= 8,Ф = 41000 лм
быть
319
Рисунок 9.1 - Характеристики лампы ДРЛ-700 для прожектора ПЗС-45.
Ориентировочное количество прожекторов N , подлежащее установке для
создания необходимой освещенности, определяется по формуле (9.1) [70]:
,
(9.1)
где k– коэффициент запаса, принимается по [Таблица 9.5], для газоразрядных источников света принимается равным 1.7;
m – коэффициент, учитывающий световую отдачу источников света, КПД
прожекторов и коэффициент использования светового потока, принимается по
[Таблица 9.6], для ламп типа ДРЛ с шириной освещаемой площадки равной 300м,
примем равным 0.13;
Ен – нормируемая освещенность, лк;
S - площадь освещения, составляет 37164 м2;
Р - мощность лампы, Вт.
;
Примем
= 117 шт, поскольку на мачте устанавливается по 9 прожекторов,
то необходимо 13 мачт.
Таблица 9.5 Определение коэффициента запаса.
Осветительные приборы
Прожекторы и др. световые приборы с усилением
силы света 5-кратным и
более
Светильники
Коэффициент запаса при
Газоразрядных источниЛампах накаливания
ках света
1.5
1.7
1.3
1.5
320
Таблица 9.6 Определение значения коэффициента m.
Источник света
ЛН
Тип прожектора или светильники
ПЗС, ПСМ
Галогенные
ЛН
Лампы типа
ДРЛ
Лампы типа
ДРИ
ПКН, ИСУ
ПЗС, ПЗМ
ПЗС, ПСМ
Ксеноновая
лампа ДКсТ20000
ОУКсН
(Н=30м)
"Аревик"
(Н=30м)
Ксеноновая
лампа ДКсТ10000
СКсН (Н=2030м)
Значения m при расчётной освещённости, лк
Ширина освещаемой площади
0.5-1.5
2.0-30.0
75-150
175-300
75-125
150-350
75-250
275-350
75-150
175-350
150-175
175-350
150-175
200-350
100-150
0.90
0.50
0.35
0.20
0.25
0.30
0.30
0.16
0.75
0.50
0.90
0.70
0.55
0.30
0.25
0.20
0.15
0.13
0.115
0.10
0.06
0.50
0.40
0.70
0.50
0.45
175-250
0.40
0.35
Из условия ограничения слепящего действия минимальная допустимая высота установки прожектора (или наклонно расположенного светильника прожекторного типа) определяется по формуле (9.2)[70]:
,
(9.2)
где c - коэффициент, зависящий от нормируемой освещенности, определяется по [Таблица 9.7].
Таблица 9.7 Определение коэффициента c.
E, лк
0.5
1.0
2.0
3.0
5.0
10.0
30.0
50.0
с
100
150
250
300
400
700
2100
3500
;
321
Высота прожекторных мачт принимается из ряда 10, 12, 15, 20 или 30 м.
Полученное значение минимальной высоты не противоречит принятию значения
высоты мачты H=30 м.
Оптимальный угол наклона оптической оси прожекторов в вертикальной
плоскости при освещении горизонтальной поверхности найдём по формуле (9.3)
[70]:
Е
Примем угол наклона = 20°.
Схема расчёта представлена на [Рисунок 9.2], где α это
(9.3)
в.
Рисунок 9.2 - Схема к расчёту освещенности прожектора установленного на мачте.
Прожектор установлен на высоте h и его ось наклонена на угол к горизонту
θ [Рисунок 9.3].
322
Рисунок 9.3 - Схема к построению изолюкс.
Координаты точек М (на горизонтальной поверхности) и m (на условной поверхности) и их освещенности е и ε связаны соотношениями (9.4) (9.5)[71]:
(9.4)
(9.5)
3
Координата ξ, так же как входящие в формулу значения ρ и ρ , определяются по таблице 6 в функции отношения x:h и угла θ. Если изолюксы на условной
плоскости даны для двух квадрантов, то для сочетания параметров, слева от жирной линии [Таблица 9.8] следует пользоваться нижним квадрантом. Построение
изолюкс горизонтальной освещенности е при заданных или выбранных θ и h производится в следующем порядке. Задается x, кратное высоте мачты или подвеса
прожектора x, и выписываются значения ξ, ρ и ρ3 [Таблица 9.8]. Находится ε по
формуле (9.5).
323
Таблица 9.8 Таблица для расчёта прожекторного освещения и построения изолюкс.
θ,
Значения ξ (верхнее число), ρ
град чениях x : h
0.25 0.5
0.75 1.0
1.5
8
2.47 1.46 1.01 0.75 0.49
0.39 0.63 0.88 1.13 1.6
0.06 0.25 0.68 1.42 4.2
10
2.24 1.34 0.94 0.7
0.44
0.42 0.67 0.91 1.16 1.6
0.07 0.30 0.76 1.54 4.5
12
2.05 1.25 0.87 0.65 0.40
0.45 0.70 0.94 1.19 1.7
0.09 0.34 0.84 1.66 1.7
14
1.88 1.17 0.82 0.6
0.36
0.48 0.73 0.97 1.21 1.7
0.11 0.38 0.91 1.77 4.9
16
1.73 1.09 0.76 0.56 0.32
0.53 0.79 1.0
1.24 1.7
0.14 0.43 0.99 1.89 5.1
18
1.60 1.01 0.70 0.51 0.28
0.55 0.78 1.02 1.26 1.7
0.16 0.48 1.06 2.0
5.2
20
1.48 0.87 0.65 0.47 0.25
0.58 0.81 1.05 1.28 1.8
0.19 0.53 1.14 2.1
5.3
22
1.37 0.88 0.60 0.42 0.21
0.61 0.84 1.07 1.3
1.8
0.22 0.59 1.22 2.2
5.6
(среднее число), ρ3 (нижнее число) при зна2.0
0.34
2.1
9.5
0.30
2.1
9.8
0.25
2.2
10
0.23
2.2
10
0.19
2.2
11
0.15
2.2
11
0.12
2.2
11
0.08
2.2
11
2.5
0.25
2.6
18
0.21
2.6
18
0.18
2.6
19
0.14
2.7
19
0.10
2.7
19
0.07
2.7
19
0.04
2.7
19
3.0
0.19
3.1
30
0.15
3.1
30
0.12
3.1
31
0.08
3.2
31
0.04
3.2
31
0.01
3.2
31
3.5
0.14
3.6
46
0.11
3.6
48
0.07
3.6
48
0.04
3.6
48
4.0
0.11
4.1
68
0.07
4.1
69
0.04
4.1
69
5.0
0.06
5.1
132
0.03
5.1
132
6.0
0.03
6.1
225
По графику изолюкс [Рисунок 9.4] на условной поверхности находится ,
как абсцисса точки, ордината которой равна ξ, а освещенность ε. Вычисляется y
по формуле (9.4), что дает пару точек изолюксы, симметрично расположенной относительно оси x. Последовательно повторяются операции до значения x, при котором необходимая освещенность ε, больше е` максимального значения на графике [Рисунок 9.4].
324
Рисунок 9.4 - Изолюксы на условной плоскости (килолюксы). Прожектор ПЗС-45
с лампой ДРЛ-700.
Результаты расчётов приведены в [Таблица 9.9].
Таблица 9.9 Результаты расчётов.
xi , м
7.5
15
22.5
30
45
60
75
90
xi /h
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
3
ξ
1.48
0.87
0.65
0.47
0.25
0.12
0.04
-
p
0.58
0.81
1.05
1.28
1.8
2.2
2.7
-
p3
0.19
0.53
1.14
2.1
5.3
11
19
-
E
1710
4770
10260
18900
47700
99000
171000
-
n
0
0.72
0.6
0.53
0.41
0.28
0.12
0
"+", м
0
17.496
18.9
20.352
22.14
18.48
9.72
0
"-", м
0
-17.496
-18.9
-20.352
-22.14
-18.48
-9.72
0
Освещенность любой точки поверхности может быть определена наложением на нее семейства изолюкс или рассчитана индивидуально. Собственно расчет
прожекторного освещения часто сводится к компоновке изолюкс. Заполнив весь
план освещаемой поверхности изолюксами нужно рассчитать число прожекторов,
необходимых для освещения площадки. Изолюксы можно компоновать в вееры,
325
т. е. размещать прожектора на одной мачте [Рисунок 9.5]. При этом допускается
некоторое наложение изолюкс друг на друга.
Рисунок 9.5 - Пример компоновки изолюкс.
Получим изолюксу следующего вида [Рисунок 9.6].
Рисунок 9.6 - График полученной изолюксы.
326
При установке 9 прожекторов на мачту получим изолюксу мачты вида
[Рисунок 9.7].
Рисунок 9.7 - Изолюкса мачты.
После компоновки размещения изолюкс на плане, при расстановке мачт в
шахматном порядке была получена следующая схема установки мачт освещения
[Рисунок 9.8] с габаритами изображёнными на [Рисунок 9.9].
Рисунок 9.8 - Размещение мачт в плане и схема изолюкс.
327
Рисунок 9.9 - Габариты освещаемой зоны.
Таким образом получим 8 мачт с 72 прожекторами, которые освещают
площадь 380х170 метров, т.е 64600 м2 вокруг себя с наличием мёртвых зон обозначенных красным цветом, где освещённость будет менее 10 лк. При этом зона
полностью соответствующая уровню освещённости в 10 лк имеет габариты
327х117 метров, т.е 38259 м2.
9.4
Расчёт защитного зануления
Провести расчет защитного зануления (подобрать плавкую вставку) сети с
глухозаземленной нейтралью для ассинхронного двигателя с длительным режимом работы. Тип электродвигателя – АИР160М8, схема соединения обмоток –
треугольник, материал проводов – алюминий, мощность трансформатора 100
кВА, U= 380 B, L=120 м.
Основные характеристики электродвигателя АИР160М8 [72]:
N=11 кВт; cosα = 0.75;
I
I
.д .
= 6.5; масса 150 кг; 730 об/мин.
.д .
Проверяем условие обеспечения отключающей способности зануления по
формуле (9.6):
,
(9.6)
328
где k - коэффициент кратности тока замыкания, для плавких вставок предохранителей равен 3, для автоматических выключателей равен 1,25…1,4;
номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А;
Iк.з - ток короткого замыкания, А, определяемый по формуле (9.7):
,
(9.7)
где Uф – фазное напряжение, В;
Zт – сопротивление трансформатора, Ом;
Zп – сопротивление петли фаза-нуль, которое определяется по формуле
(9.8):
,
(9.8)
где Rф, Rн – активные сопротивления фазного и нулевого проводников, Ом;
Хф, Хн – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого
проводников, Ом;
Хи – внешнее индуктивное сопротивление петли фаза - нуль, Ом.
Определим номинальный ток электродвигателя по формуле (9.9):
(9.9)
;
Зная, что
I
I
.д .
= 6.5 определим пусковой ток двигателя:
.д .
;
Вычисляем номинальный ток плавкой вставки по формуле (9.10):
,
(9.10)
где α - коэффициент режима работы, для асинхронных двигателей α =
1.6…2.5; для двигателей с частыми включениями (крановые двигатели) α =
1.6…1.8; для двигателей, приводящих в действие механизмы с редкими пусками
(конвейеры, вентиляторы), α = 2…2.5.
329
;
Определяем ожидаемое значение тока короткого замыкания:
;
Сечением проводника задаются из расчета, чтобы плотность тока КЗ в нем
была в пределах примерно 0.5 - 2.0 А/мм2. Зададимся стандартным сечением нулевого провода 16 мм2 и рассчитываем плотность тока δ по формуле (9.11):
(9.11)
;
Сопротивление проводников из цветных материалов определяется по формуле (9.12):
,
(9.12)
где – удельное сопротивление проводника (для алюминия = 0.028
Оммм²/ м)
l - длина проводника, м
S – сечение, мм²
Найдем активные и индуктивные сопротивления алюминиевых проводников. Для этого задаемся сечением и длиной нулевого lн и фазового lф проводников:
lн = 120 м, сечением S=16 мм²;
lф = 120 м, сечением S =16 мм²;
;
;
Значения Хф и Хн для медных и алюминиевых проводников сравнительно
малы (около 0.0156 Ом/км), определим внутренние индуктивные сопротивления
фазного и нулевого проводников Хф и Хн.
;
;
330
При малых значениях расстояния между проводами линии, соизмеримых с
диаметром проводов , т. е. когда фазный и нулевой проводники расположены в
непосредственной близости один от другого, сопротивление Хи незначительно (не
более 0.1 Ом/км) и им можно пренебречь.
В практических расчетах обычно принимают Хи равное 0.6 Ом/км, что соответствует расстоянию между проводами 70 — 100 см (примерно такие расстояния
бывают на воздушных линиях электропередачи от нулевого провода до наиболее
удаленного фазного).
;
;
Расчетное полное сопротивление Zт Ом, обмоток трансформатора примем
равным Zт=0.328 Ом
;
Проверим условие надежного срабатывания защиты
Ток Iкз в 5.7 раз превышает ожидаемое значение короткого замыкания, поэтому при замыкании на корпус плавкая вставка перегорит и отключит поврежденную фазу. По номинальному току
подберём предохранитель
плавкий серии ПН2 производства АО «Кореневский завод низковольтной аппаратуры» по [Таблица 9.10] [73].
Таблица 9.10 Типы и основные параметры плавких предохранителей серии ПН2.
Тип предохранителя
Климатическое
исполнение
ПН2-100
УХЛ, Т
ПН2-250
ПН2-400
УХЛ, Т
УХЛ, Т
ПН2-600
УХЛ, Т
Номинальный ток плавкой вставки I , А
6,3;8;10;12;16;20;25;
31,5; 40; 50; 63; 80;100
80;100;125;160;200;250
200; 250; 315; 355; 400
100, 125, 160, 200; 250;
315; 355; 400, 500, 630
Номинальное напряжение Uном, В
~380
-220
Предохранители должны отключать электрическую цепь при протекании в
ней тока в пределах от 5 Iн до наибольшего тока отключения, указанного в
[Таблица 9.11].
331
Таблица 9.11 Наибольший ток отключения плавких предохранителей серии ПН2.
Номинальное напряжение Uном, В
~380
-220
Наибольший ток отключения, кА
100
100
100
100
40
60
25
40
Тип предохранителя
ПН2-100
ПН2-250
ПН2-400
ПН2-600
Примем предохранитель серии ПН2-100 с
номинальным током 80 А при
напряжении в сети 380 В, с характеристиками изображёнными на [Рисунок 9.10] и
представленными в [Таблица 9.12].
Рисунок 9.10 - Схема основных размеров плавкого предохранителя ПН2-100.
Таблица 9.12 Основные размеры предохранителя ПН2-100.
B
40
b
3
Размеры, мм
L1
l
123
67
H
52.5
Таким образом ток отключения превысит Iн в:
летворяет требованиям завода изготовителя.
h
16
Масса,
кг
0.31
раза, что удов-
332
ГЛАВА 10.
ЭКОЛОГИЯ
Малая заселенность зоны водохранилища гидроузла ГЭС Лаука, отсутствие
дорог и промышленного производства, слабое развитие сельского хозяйства, ограниченное видовое разнообразие растительного и животного мира в условиях
отказа от полной лесосводки и лесоочистки значительно снижают затраты на санитарную подготовку ложа.
Подлежащие сводке лесные массивы имеют неудовлетворительную товарную структуру. Более 70 % лесонасаждений дают выход лесоматериалов мелкой и
средней крупности с характерной для лесов этого района сбежистостью, кривизной и фаунтностью.
Наилучший способ утилизации этой древесины может явиться ее лесохимическая и механическая переработка на продукты лесохимии и плитное производство.
Коренное ложе долины сложено метаморфическими и магматическими кристаллическими породами архейского возраста, перекрытые с поверхности маломощным чехлом образований склонового ряда. Среди склоновых отложений наибольшим распространением пользуются делювиально-коллювиальные отложения,
представленные глыбами и щебнем с дресвяно-песчаным заполнителем. Мощность их 0.5-1.5 м в верхней части склона и 2-3 м в нижней части склона. На склонах широко развиты курумы и осыпи. В днище долины развиты аллювиальнье отложения, слагающие пойму шириной до 20-30 м по обоим берегам реки и русла.
Строительство и последующая эксплуатация ГЭС Лаука позволят решить
многие социально-экономические проблемы:
увеличить многократно доходную часть дотационного в настоящее время
бюджета;
создать высокооплачиваемые рабочие места и свести к минимуму безработицу;
улучшить социально-бытовые условия населения;
333
развить подсобные отрасли, сельское хозяйство, рыбоконсервную промышленность и другие направления.
При строительстве ГЭС Лаука предусмотрены следующие водоохранные
мероприятия:
1. Создание
системы
водоснабжения
и
канализации
пло-
щадок строительства;
2. Сброс в нижний бьеф полезного попуска равного 60 м3/с;
3. Удаление из акватории водохранилища плавающего мусора и торфа;
4. Сбор с судов служебного флота отработанных масел, мусора и других отходов с последующей утилизацией в специальных местах;
5. Организация прибрежной водоохранной зоны.
Для наблюдения за изменениями гидрологического, метеорологического и
качеством воды предусматривается создание опорной гидрометеосети.
ГЭС Лаука будет является «чистым» предприятием с точки зрения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, эксплуатация гидроузла не повлияет на
качество атмосферного воздуха.
Рекультивация требуется для земель, временно отведенных для нужд строительство, чья надобность со временем отпадает. Это площади, занимаемые временными сооружениями гидроузла.
Работы по рекультивации включают в себя: переформирование отвалов,
частичную разборку фундамента, засыпку фундамента грунтом, транспортировку
и нанесение потенциально плодородных пород на рекультивируемые земли, планировочные работы и мелиоративные мероприятия.
334
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В дипломном проекте была запроектирована ГЭС Лаука на реке Кванза в
провинции Маланже Республики Ангола. Гидроузел содержит бетонную гравитационную плотину достигающую наибольшей высоты 130м. Укатанный бетон составляет 80% объёма бетона плотины. Был подробно изучен район строительства
и всесторонне рассмотрена задача подбора оптимального профиля плотины и
произведено сопоставление полученных и альтернативных вариантов. Для решения задачи поиска оптимального профиля был применён разработанный мною ПК
Stability Dam. Для подобранного профиля были произведены статические расчёты
основного сочетания нагрузок, в том числе в статико-фильтрационной постановке, что позволило оценить влияние раскрытия шва в основании напорной грани.
Статические расчёты 3 вариантов особого сочетания нагрузок, в том числе при
учёте сейсмического воздействия величиной 7 баллов. Расчеты проводились методом конечных элементов в ПК Crack.
ГЭС имеет мощность 2000 МВт, здание ГЭС – подземное деривационное,
турбины типа РО-230 в количестве 4 штук. Был произведен подбор оборудования
и разработана конструкция здания. Произведён подбор диаметра туннелей деривации, произведён их статический расчёт и осуществлён подбор и расстановка
арматуры. Водоприемник водоводов здания ГЭС находится в теле бетонной плотины.
По результатам гидравлических расчетов был запроектирован эксплуатационный водосброс с рабочими сегментными затворами и сборными аварийноремонтными плоскими затворами, водослив практического профиля с трамплином для отброса струи, а также строительный туннель и туннель в теле плотины
для пропуска расхода полезного попуска.
Плотина возводится за 5 лет (подготовительный период – 2 года). Общий
объем бетона плотины составляет 2.3 млн. м3. Разработан план строительства, который включает в себя схему возведения сооружений, производство земельноскальных и бетонных работ.
335
Стоимость основных сооружений гидроузла составила 121.65 млрд.руб или
1.88 млрл.USD, рентабельность сооружения составила 15.68% со сроком окупаемости 6.4 года. Раздел по охране труда содержит всю необходимую информацию,
связанную с безопасностью и предупреждению возникновения чрезвычайных ситуаций во время строительства, а также расчеты прожекторного освещения строительной площадки и расчётного зануления электродвигателя. Раздел оценки экологического влияния содержит анализ последствий строительства ГЭС Лаука и
создания водохранилища.
336
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
Капанда. Африканский долгострой // blog.rushydro.ru URL:
http://blog.rushydro.ru/?p=5891 (дата обращения: 07-04-2019).
2.
ГЭС Lauca, крупный гидроэнергетический проект в Африке //
blog.rushydro.ru URL: http://blog.rushydro.ru/?p=10175 (дата обращения: 07-042019).
3.
Малаханов В.В. Методические указания по выполнению дипломного проекта. М.: Типография МГСУ, 2012. 26 с.
4.
КВАНЗА // Большая российская энциклопедия. Том 13. Энциклопедия в 35
т. М.: БРЭ, 2009. 783 с.
5.
Акт министерств и ведомств "СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*" от 25.11.2018 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 24 мая 2018 г. N 309/пр. 2018 г.
6.
Акт министерств и ведомств "СП 23.13330.2011 Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85 (с Изменением
N 1)" от 20.05.2011 № 23.13330.2011 // УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28 декабря
2010 г. N 824. 2017 г. с изм. и допол. в ред. от 21.12.2017
7.
Акт правительства Российской Федерации "О классификации гидротехнических сооружений" от 02.11.2013 № 986 // Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации. 2014 г.
8.
Акт министерств и ведомств "СП 40.13330.2012 Плотины бетонные и железобетонные. Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85" от 01.01.2013 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. N 618. 2013 г. с изм. и допол. в ред.
от 01.01.2012
9.
Карлуш А.Б.М. Прочность и устойчивость бетонных гравитационных плотин из особо тощего укатанного бетона: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.07. М.,
2016.
10. Гидротехнические сооружения. Том 2 / Рассказов Л.Н., Орехов В.Г., Анискин Н.А., Малаханов В.В., Бесстужева А.С., Саинов М.П., Солдатов П.В., Толстиков В.В., Под ред. Рассказова Л.Н. 2 изд. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2011. 528 с.
11. Гидротехнические сооружения. Том 1 / Рассказов Л.Н., Орехов В.Г., Анискин Н.А., Малаханов В.В., Бесстужева А.С., Саинов М.П., Солдатов П.В., Толстиков В.В., Под ред. Рассказова Л.Н. 2 изд. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2011. 576 с.
337
12. Акт министерств и ведомств "СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003 (с
Изменением N 1)" от 29.12.2011 № 58.13330.2012 // приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря
2011 г. N 623. 2013 г. с изм. и допол. в ред. от 20.10.2016
13. Акт министерств и ведомств "СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция
СНиП 2.06.08-87" от 29.12.2011 № 41.13330.2012 // приказ Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря
2011 г. N 635/13. 2012 г.
14. Бетонные плотины (на скальных основаниях) / Гришин М.М., Розанов Н.П.,
Белый Л.Д., Васильев П.И., Гордиенко П.И., Иванищев В.Ф., Орехов В.Г., Под
ред. Гришина М.М. М.: Стройиздат, 1975. 352 с.
15. Карелина В.Я., Кривченко Г.И. Гидроэлектрические станции. 3 изд. М.:
Энергоатомиздат, 1987. 464 с.
16. Кривченко Г.И. Гидроэлектрические машины турбины и насосы. 2 изд. М.:
Энергоатомиздат, 1983. 320 с.
17. Михайлов И.Е., Голубев А.В. Водно-энергетические расчёты и подбор основного оборудования гидроэлектростанции. М.: Издательство Ассоциации
строительных вузов, 2016. 65 с.
18. ГОСТ "ГОСТ 27528-87 Турбины гидравлические поворотно-лопастные, радиально-осевые. Типы. Основные параметры" от 17-12-1987 № 27528-87 // М.:
Издательство стандартов. 1988 г.
19. Руководящий технический материал "ОСТ 108.023.15-75 Турбины гидравлические вертикальные поворотно-лопастные, осевые и радиально-осевые. Типы
и основные параметры" от 04-04-1975 № 108.023.15-75
20. Руководящий технический материал "ОСТ 24.023.11-72 Форма и размеры
отсасывающих труб гидротурбин." от 24-04-1972 № 24.023.11-72
21. Руководящий технический материал "РТМ 108.023.20-83 Гидротурбины металлические вертикальные поворотно-лопастные, осевые и радиально-осевые.
Предельная металлоёмкость." от 04-04-83 № 108.023.20-83
22. Каталог продукции ОАО "Электрозавод" // elektrozavod.ru URL:
http://www.elektrozavod.ru/production/1_2 (дата обращения: 06-05-2019).
23. Акт министерств и ведомств "ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия (с Изменениями N 1,
2, 3, 4, 5)" от 17.12.1982 № 5781-82 // М.: Стандартинформ. 2009 г. с изм. и допол.
в ред. от 01.09.2009
338
24. Акт министерств и ведомств "СП 102.13330.2012 Туннели гидротехнические. Актуализированная редакция СНиП 2.06.09-84" от 30-06-2012 №
102.13330.2012 // М.: Минрегион России. 2012 г.
25. Слисский С.М. Гидравлические расчёты высоконапорных гидротехнических сооружений. 2 изд. М.: Энероатомиздат, 1986. 304 с.
26. Техническая документация, утверждена РАО ЕЭС России "СО 34.21.2042005 Рекомендации по прогнозу трансформации русла в нижних бьефах гидроузлов" от 02-02-2005 ОАО ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. 2006 г. с изм. и допол. в ред.
от 01-01-2019
27. Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения. Водосливные плотины. 2 изд.
М.: Агропромиздат, 1985. 302 с.
28. Акт министерств и ведомств "СП 290.1325800.2016 Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования" от 16-12-2016 № 290.1325800.2016 // Официальное издание.
М.: Стандартинформ. 2017 г.
29. Техническая документация "Рекомендации по гидравлическому расчёту водосливов. Часть 1 Прямые водосливы." ВНИИГ им Б.Е.Веденеева. 1974 г.
30. Боровков В.С., Зуйков А.Л., Брянская Ю.В. Гидравлические расчёты водосливной плотины, водобойных сооружений, фильтрации под плотиной. М.:
МГСУ, 2013. 64 с.
31. Абрамов В.В., Исаев А.А., Троицкий К.В. Оголовок водосливной бетонной
плотины // Труды координационных совещаний по гидроэнергетике . М.: Госэнергоиздат, 6-12-1988. С. 121-139.
32. Гидротехнические сооружения Часть 2 / Гришин М.М, Слисский С.М., Антипов А.И, Воробьев Г.А., Иванищев В.Ф, Орехов В.Г., Пашков Н.Н., Поспелов
В.Н., Рассказов Л.Н., Под ред. Гришина М.М. М.: Высшая школа, 1979. 336 с.
33. Производство гидротехнических работ / Эристов В.С., Абхази В.И., Волнин
Б.А., Ефимов С.Г., Навроцкий П.А., Третьяков А.К., Чаплыгин Д.В., Чураков
А.И., Под ред. Эристова В.С. М.: Издательство литературы по строительству,
1970. 560 с.
34. Организация и планирование гидротехнического строительства / Эристов
В.С., Чураков А.И., Петров Г.Д., Третьяков А.К., Волнин Б.А., Навроцкий П.А.,
Абхази В.И., Под ред. Эристова В.С. М.: Стройиздат, 1977. 391 с.
35. Телешев В.И. Организация, планирование и управление в гидротехническим строительством. М.: Стройиздат, 1989. 416 с.
36. Акт министерств и ведомств "СБОРНИК Укрупненных показателей стоимости для обосновывающих материалов строительства ГЭС и ГАЭС (УПС ГЭС-84)"
от 01-01-1984 Отдел смет и экономики строительства института "Гидропроект''
Минэнерго СССР.
339
37. Акт министерств и ведомств "СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги.
Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85* (с Изменением N 1)" от
30.06.2012 № 34.13330.2012 // М.: Госстрой России. 2013 г. с изм. и допол. в ред.
от 16.12.2016
38. Мостовые балки пролетного строения Б1800.130.108-Т28AIIIв(с) Серия
3.503.1-73 // www.prom-gbi.ru URL: http://www.prom-gbi.ru/mostovye-balkiproletnogo-stroeniya-b1800130108-t28aiiivs-seriya-35031-73 (дата обращения: 24-052019).
39. Дурчева В.Н., Эйдельман С.Я. Бетонная плотина Усть-Илимской ГЭС. (натурные наблюдения и исследования). М.: Энергия, 1981. 136 с.
40. Гидротехнические сооружения Часть 1 / Гришин М.М, Слисский С.М., Антипов А.И, Воробьев Г.А., Иванищев В.Ф, Орехов В.Г., Пашков Н.Н., Поспелов
В.Н., Рассказов Л.Н., Под ред. Гришина М.М. М.: Высшая школа, 1979. 615 с.
41. Двухвальный бетоносмеситель БП-2Г-3000 // zzbo.ru URL:
https://zzbo.ru/product/dvuhvalnyj-betonosmesitel-bp-2g-3000/ (дата обращения: 2405-2019).
42. Акт министерств и ведомств "СНиП III-45-76 Сооружения гидротехнические, транспортные, энергетические и мелиоративных систем" от 31.12.1976 №
III-45-76 // Госстрой СССР.
43. Производство гидротехнических работ / Чураков А.И., Волнин В.А., Степанов П.Д., Шайтанов В.Я., Под ред. Чуракова А.И. М.: Стройиздат, 1985. 623 с.
44. Акт министерств и ведомств "ОНТП 07-85 Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона" от 01-01-1986 с
изм. и допол. в ред. от 01-01-2019
45. Белаид М. Использование укатанного бетона и грунтоцемента в гидротехническом строительстве Туниса: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.07. СПб.,
2001. 23 с.
46. Проектирование смесительных производств / Зуев Б.М., Козодаев С.П.,
Перцев В.Т., Усачев С.М., Акулова И.И., Под ред. Зуева Б.М. Воронеж: Отдел
оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурностроительного университета, 2010. 60 с.
47. Акт министерств и ведомств "ГОСТ 22644-77 (СТ СЭВ 1333-78) Конвейеры
ленточные. Основные параметры и размеры (с Изменениями N 1, 2)" от 28.07.1977
№ 22644-77 // М.: Издательство стандартов. 1988 г. с изм. и допол. в ред. от
01.08.1988
48. Конвейер ленточный // www.holunica.ru URL:
http://www.holunica.ru/lentochnie-konvejery (дата обращения: 27.05.2019).
340
49. Автобетоносмесители с полезной емкостью 9 кубов // www.tzacom.ru URL:
https://www.tzacom.ru/catalog/truck-mixers/the-useful-capacity-9m3/ (дата обращения: 27.05.2019).
50. KAMAZ-65802-153001-87(S5) // kamaz.ru URL:
https://kamaz.ru/production/serial/samosvaly/kamaz-65802-k5/ (дата обращения:
27.05.2019).
51. Акт министерств и ведомств "СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие
конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 (с Изменениями N 1,
3)" от 25.12.2012 № 70.13330.2012 // М.: Госстрой, ФАУ "ФЦС". 2013 г. с изм. и
допол. в ред. от 26.12.2017
52. Акт министерств и ведомств "СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.
Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*" от 27.12.2010 № 20.13330.2011 //
М.: Минрегион России. 2011 г.
53. Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства / Щавелев Д.С., Губин М.Ф., Куперман В.Л., Федоров М.П., Под ред. Щавелева Д.С. М.:
Стройиздат, 1986. 423 с.
54. ГОСТ "ГОСТ 12.0.003-2015 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" от
09.06.2016 № 12.0.003-2015 // М.: Стандартинформ. 2016 г.
55. Акт министерств и ведомств "СП 12-135-2003 "Безопасность труда в строительстве. Отраслевые типовые инструкции по охране труда"" от 08.01.2003 № 12135-2003 // Госстрой России - ГУП ЦПП. 2003 г
56. Инженерные решения по охране труда в строительстве/ Орлов Г.Г., Булыгин В.И., Виноградов Д.В. и др. – М.: Стройиздат, 1985.
57. ГОСТ "ГОСТ 12.3.032-84 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Работы электромонтажные. Общие требования безопасности (с Изменением N 1)"
от 29.04.1984 № 12.3.032-84 // М.: ИПК Издательство стандартов. 2001 г. с изм. и
допол. в ред. от 01.03.2001
58. ГОСТ "ГОСТ 12.4.026-2015 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики.
Методы испытаний (с Поправками)" от 10.06.2016 № 12.4.026-2015 // М.: Стандартинформ. 2017 г. с изм. и допол. в ред. от 01.03.2019
59. ГОСТ "ГОСТ 12.4.059-89 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Строительство. Ограждения предохранительные инвентарные. Общие технические условия" от 13.04.1989 № 12.4.059-89 // М.: ИПК Издательство стандартов.
2001 г. с изм. и допол. в ред. от 01.07.2001
60. ГОСТ "ГОСТ 12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление (с Изменением N 1)" от
341
15.05.1981 № 12.1.030-81 // М.: ИПК Издательство стандартов. 2001 г. с изм. и допол. в ред. от 01.06.2001
61. Акт министерств и ведомств "РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству
молниезащиты зданий и сооружений" от 12.10.1987 № 34.21.122-87 // М.: ОАО
"НТЦ "Промышленная безопасность". 2006 г.
62. Акт министерств и ведомств "СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*" от 07.11.2016 №
52.13330.2016 // М.: Стандартинформ. 2017 г.
63. Акт министерств и ведомств "СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (с Изменением N 1)" от 28.12.2010 №
51.13330.2011 // М.: ОАО "ЦПП". 2010 г. с изм. и допол. в ред. от 05.05.2017
64. ГОСТ "ГОСТ 12.1.003-2014 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Шум. Общие требования безопасности" от 29.12.2014 № 12.1.003-2014 //
М.: Стандартинформ. 2015 г.
65. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ "СанПиН
2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" (с изменениями на 25 апреля 2014 года)"
от 25.09.2007 № 12.1.003-2014 // М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологиии Роспотребнадзора. 2008 г. с изм. и допол. в ред. от 25.04.2014
66. Акт министерств и ведомств "СП 112.13330.2011 Пожарная безопасность
зданий и сооружений (с Изменениями N 1, 2)" от 13.02.1997 № 112.13330.2011 //
М.: ГУП ЦПП. 2002 г. с изм. и допол. в ред. от 19.07.2002
67. Акт министерств и ведомств "СП 2.13130.2012 Системы противопожарной
защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты (с Изменением N 1)" от
21.11.2012 № 2.13130.2012 // М.: ФГБУ ВНИИПО МЧС России.. 2012 г. с изм. и
допол. в ред. от 23.10.2013
68. ГОСТ "ГОСТ 12.1.046-2014 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Строительство. Нормы освещения строительных площадок" от
18.11.2014 № 12.1.046-2014 // М.: Стандартинформ. 2015 г.
69. Лампы ДРЛ 700. Характеристики // energ2010.ru URL:
http://energ2010.ru/Katalog_oborudovaniya/Lampy/Lampa_DRL_700.html (дата обращения: 31.05.2019).
70. Расчет прожекторного освещения строительных площадок //
www.mobilsvet.ru URL: https://www.mobilSyntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
svet.ru/data/documents/Raschetprozhektornogo-osveshcheniya.pdf (дата обращения: 31.05.2019).
71. Светотехнические расчеты // www.safteh.ru URL:
http://www.safteh.ru/docs/Светотехнические%20расчеты.pdf (дата обращения:
31.05.2019).
342
72. Электродвигатель АИР160М2, АИР160М4, АИР160М6, АИР160М8 //
http://electronpo.ru/ URL: http://electronpo.ru/dvigatel_air160m (дата обращения:
31.05.2019).
73. Предохранители плавкие серии ПН2. Руководство по эксплуатации
ИКЖШ.646334.001 РЭ // https://www.nva-korenevo.ru/ URL: https://www.nvakorenevo.ru/download/catalog/manual/PN2.pdf (дата обращения: 31.05.2019).
900
2
: 187 [
];
: 5 729 000 [ 3];
: 5 153 000 [ 3];
0
0
: 4 120 000 [ 3];
850
: 850 [ ];
1
1
1
2
: 800 [ ];
: 50 [ ];
2
800
: 684 [ 3/c];
1
2
: 175 [ 3/c];
2
3
3
: 60 [ 3/c];
4
4
750
*
5
730,00
724,75 728,00
*
(1
5
10000
): 10000 [ 3/c];
(1
10000
(1
50
): 8239 [ 3/c];
): 4337 [ 3/c];
: 723 [ ];
700
: 853 [ ];
: 130 [ ];
6
(
): 326.5 [ ];
(
650
): 1120 [ ];
:4[
: 2000 [
600
0
100
200
300
400
500
600
700
800
*
3
0
4
1
5
2
6
900
1000
1100
];
].
1187
1
"
1
19
2
: 187 [
];
: 5 729 000 [ 3];
: 5 153 000 [ 3];
: 4 120 000 [ 3];
: 850 [ ];
: 800 [ ];
: 50 [ ];
: 684 [ 3/c];
: 175 [ 3/c];
: 60 [ 3/c];
(1
10000
): 10000 [ 3/c];
(1
10000
(1
50
): 8239 [ 3/c];
): 4337 [ 3/c];
110
: 723 [ ];
: 853 [ ];
27,3
175,2
: 130 [ ];
: 345.5 [ ];
: 1136 [ ];
:4[
: 2000 [
: 2.28 [
:8[
: 223.67 [
];
];
. 3];
];
.
.USD];
2
"
2
19
- 2000
900
1136
67,5
486=27 18
4,5
582,5=31 18+1 24.5
.
24,5
18
- 223.67
.USD
- 208.02
850
.
843,0
1
1
2
2
810,0
1
810,0
1
800
- 104007.78
USD/
/
1
/(
*
- 4.16
2
777,0
2
777,0
3
766,15
3
761,0
4
4
750
744,0
730,00
724,75 728,00
5
* - 17.33
744,0
723,0
723,0
)
.
5
727,0
- 25.2
. /
700
.
/
- 10.11 %
653,0
650
:8[
: 2.28 [
];
. 3];
6
600
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1187
3
4
1
5
2
6
3
"
3
19
40
23
32
19
2,1
10 6,21
1,32
835,0
830,0
2
2
3
3
m1
=0
810,0
723,0
5
4,5
=800,0
.75
3,
27
827,0
820,0
814,5
853,0
846,7
16
14,8
26
R2
6
777,0
3,5
766,15
162,79
3,5
5
756,0
744,0
1.5
2,5
=741,0
3
3
726,0
min=729,0
6
723,0
23,69
25
4,5
727,0
139,1
4
=851,0
=850,0
35,5
17
21
6
10,5
14,3
708,0
12
95,3
142,25
19,23
18
11,54
678,0
653,0
4
"
4
19
: 850 [ ];
40
23
17
21
: 800 [ ];
: 50 [ ];
: 684 [ 3/c];
250
: 60 [ 3/c];
32
/
19
35,5
: 175 [ 3/c];
12
(1
=851,0
6,21
10
1,32
=850,0
10000
): 10000 [ 3/c];
(1
10000
(1
50
): 8239 [ 3/c];
): 4337 [ 3/c];
: 723 [ ];
16
14,8
26
18
: 853 [ ];
:4[
2
: 2000 [
];
].
3
2
7,3
9
3
2
3
827,0
: 130 [ ];
21
,
17
/
1
0,16
0,32
1,62
7
10
3,
1,08
0,15
27
1
1,3
L=18 ,
3.503-27
5
"
5
19
/
/
=851,0
=851,0
10
=850,0
10
853,0
843,0
836,67
3
=850,0
853,0
843,0
836,67
3
810,0
=800,0
.7
=0
m1
3,5
5
777,0
2,5
5
3,5
=800,0
3,5
.75
3,5
=0
810,0
m1
4,5
5,7
4,5
5,7
777,0
2,5
2
1.5
5
761,0
1
1
744,0
6
727,0
723,0
6
726,0
min=729,0
6
7,5
14,3
708,0
12
95,3
7,5
14,3
708,0
12
95,3
678,0
653,0
3
6
726,0
min=729,0
=743,0
25
3
3
6
4,5
723,0
m
4,5
=743,0
25
4
727,0
m
4
744,0
678,0
653,0
6
"
6
19
=850,0
853,0
831,81
m1
V=4873.3 [ 3]
K =1.19
L
=28.4 [ ]
=82.4 [ ]
L
/B . =2.29
=0
.55
773,0
.8
=0
m2
min=729,0
723,0
L
=850,0
=28.4
853,0
831,81
853,0
837,5
853,0
=850,0
V=6469.75 [ 3]
K =1.67
L
=4.5 [ ]
=100.7 [ ]
L
/B . =0.298
V=7099.1 [ 3]
K =1.87
L
=0.5 [ ]
=125.8 [ ]
L
/B . =0.026
837,5
763,0
.8
=0
m2
.79
=0
m1
.79
=0
m1
.55
=0
m1
V=5160.55 [ 3]
K =1.3
L
=22.0 [ ]
=99.9 [ ]
L
/B . =1.467
853,0
5
0.5
831,81
=850,0
=
m1
=850,0
V=4760.55 [ 3]
K =1.14
L
=31.9 [ ]
=79.9 [ ]
L
/B . =2.658
773,0
763,0
723,0
763,0
m
m2
.8
3
min=729,0
723,0
L
L
min=72Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
9,0
723,0
=4.5
=31.9
1.
3
min=729,0
723,0
=22
L
2=
=0
m
2=
1.
min=729,0
L
=850,0
853,0
V=5889.18 [ 3]
K =1.51
L
=11 [ ]
=102.2 [ ]
L
/B . =0.719
=0.5
835,07
831,81
=850,0
837,5
853,0
V=6869.75 [ 3]
K =1.81
L
=1 [ ]
=120.7 [ ]
L
/B . =0.055
837,5
768,0
05
1.
.79
5
.79
=0
2=
m
V=6474.1 [ 3]
K =1.68
L
=4.5 [ ]
=100.8 [ ]
L
/B . =0.298
=850,0
m1
=0
m1
0.5
=
m1
V=5498.3 [ 3]
K =1.39
L
=16.4 [ ]
=107.4 [ ]
L
/B . =1.019
853,0
.67
853,0
=0
m1
=850,0
min=729,0
723,0
773,0
773,0
L
=11
763,0
=
m2
m
2=
3
min=729,0
723,0
L
=16.4
2=
0.8
1.
m
min=729,0
723,0
L
=4.5
1.
3
min=729,0
7
723,0
L
=1
"
7
19
=850,0
853,0
=850,0
3
V=5553.16 [ ]
K =1.40
L
=15.2 [ ]
=95.1 [ ]
L
/B . =1.063
834,37
853,0
3
837,34
4
98
0.
L
853,0
3
V=6223.55 [ ]
K =1.6
L
=6.0 [ ]
=96.5 [ ]
L
/B . =0.414
836,67
=850,0
V=6148.20 [ 3]
K =1.59
L
=6.0 [ ]
=95.3 [ ]
L
/B . =0.420
=6.0
853,0
V=6066.55 [ 3]
K =1.55
L
=9.7 [ ]
=94.0 [ ]
L
/B . =0.688
.7
=0
4
.75
=6.0
L
m1
=0
.76
L
min=729,0
723,0
=11.4
836,49
m1
=0
min=729,0
723,0
8
0.
2=
m
2=
m
=0.5
m1
=6.0
.77
=0
m1
79
0.
.6
=0
m1
1=
m
.64
=0
m1
min=729,0
723,0
=850,0
min=729,0
3
min=729,0
853,0
V=6327.32 [ 3]
K =1.63
L
=6.0 [ ]
=99.0 [ ]
L
/B . =0.411
763,0
1.
723,0
723,0
837,01
m
2=
1.
3
L
853,0
767,2
2=
=15.2
L
834,37
m
723,0
836,84
V=5926.28 [ ]
K =1.52
L
=11.4 [ ]
=110.5 [ ]
L
/B . =0.687
770,0
min=729,0
=850,0
=850,0
3
V=7030.29 [ ]
K =1.85
L
=0.5 [ ]
=124.3 [ ]
L
/B . =0.027
763,5
L
853,0
=850,0
min=729,0
723,0
L
=9.7
L
L
8
"
8
19
853,0
=850,0
=850,0
1
30
59
88
117
146
175
204
853,0
836,67
233
262
291
723,0
320
349
378
407
436
465
552
561
629
697
836,67
-1784
= 25000
= 0.18
261
290
319
= 15000
= 0.2
tg = 0.8
= 0.3
348
377
406
435
464
493
580
min=729,0
628
696
764
765
832
833
900
857
649
718
787
856
723,0
925
926
min=729,0
901
968
969
1036
1037
1104
1105
1172
1173
1240
1241
1308
1309
1376
1377
1444
1445
1512
1513
1580
1581
1648
1649
1716
1717
1784
995
6
994
1064
54.4
30.2
1063
1132
1133
1201
1202
1270
1271
1339
1340
1408
1409
127
581
650
719
788
-1891
29
58
87
116
145
174
203
232
1477
1478
1546
1547
1615
1616
1684
1685
1753
1754
1822
1823
=850,0
1891
853,0
=850,0
836,67
853,0
=850,0
836,67
853,0
836,67
.7
=0
m1
.7
=0
m1
.7
=0
m1
723,0
5
5
5
min=729,0
min=729,0
723,0
min=729,0
723,0
3,2
=850,0
853,0
=850,0
836,67
853,0
=850,0
836,67
836,67
5
0.7
=
m1
5
0.7
=
m1
5
0.7
=
m1
min=729,0
min=729,0
min=729,0
723,0
723,0
723,0
L
L
L
=6
=6
853,0
9
=6
"
9
19
853,0
=850,0
853,0
=850,0
836,67
836,67
723,0
723,0
54.4
30.2
127
127
54.4
30.2
6
min=729,0
6
min=729,0
9,79
6
=850,0
853,0
=850,0
836,67
853,0
=850,0
836,67
836,67
L
853,0
=850,0
L
853,0
=9.7
=850,0
836,67
m1
.75
=0
.75
=0
.75
=0
min=729,0
723,0
L
=9.7
853,0
836,67
m1
m1
min=729,0
=9.7
min=729,0
723,0
=9.7
836,67
L
5
min=729,0
723,0
=9.7
723,0
.7
=0
723,0
=850,0
m1
5
.7
=0
m1
5
.7
=0
m1
min=729,0
L
853,0
min=729,0
723,0
L
10
=9.7
"
10
19
=850,0
853,0
853,0
=851,0
836,67
836,67
min=729,0
128
54.8
30.4
5
6
.7
=0
m1
723,0
min=729,0
723,0
L
=9.7
=850,0
853,0
=850,0
836,67
836,67
.75
=0
m1
.75
=0
m1
min=729,0
723,0
L
=9.7
853,0
min=729,0
723,0
L
=9.7
11
"
11
19
=850,0
853,0
=850,0
836,67
853,0
=850,0
836,67
836,67
L
853,0
=850,0
853,0
=11.7
=850,0
m1
.75
.75
.75
=0
=0
=0
min=729,0
723,0
L
=9.7
853,0
836,67
m1
m1
=9.7
L
836,67
min=729,0
L
min=729,0
723,0
=11.7
836,67
723,0
5
min=729,0
723,0
=11.7
=850,0
0.7
5
723,0
=
m1
0.7
.75
=0
m1
=
m1
min=729,0
L
853,0
min=729,0
723,0
L
=9.7
12
"
12
19
853,0
=850,0
=850,0
836,67
723,0
L
=11.7
.75
=0
m1
min=729,0
853,0
836,67
.75
=0
m1
44,27
=850,0
836,67
.75
=0
m1
6,9
853,0
min=729,0
723,0
L
=11.7
min=729,0
723,0
L
=11.7
(3
25)
13
"
13
19
10
11,4
10
194
25,5
20
20
27,5
20
.
1
5Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
Syntax Error: Unknown character collection 'PDFAUTOCAD-Indentity0'
,85
- 223.67
3.34
4
5
- 208.02
9,5
19
104007.78
-
/
6
1
2
10,5
62,3
1
* - 17.33
/(
*
- 4.16
)
.
400
32,86
25
25
25.2
72
.
/
.USD/
- 10.11 %
13,9
10
8
8,08
12,6
25
-
21,7
25
3,3
95,2
20
R7
14
7
3,3
23,5
25
14
3-
6-
R1
0
5-
,4
R1
2-
14
0
4-
4
R1
1-
,
1
R
R5
5
7
48
5
9
17
1
.
1
10
25
.
.USD
3
15,5
10
- 2000
1
14
10
"
14
19
.
.4
8
- 2000
- 500
- 225
- 171
- 184.5
-230/821-650
-1
- 130.4
664,4
2 400
662,0
2
3
1
17
25
9,5
15,5
15,5
13
12,3
11,6
5,5
2,6
1,8 1,8 1,2
4,7
0,6
639,3
637,8
635,5
5,4
0,6
3
1
630,5
631,8
629,9
625,9
450
616,5
R5
,7
R5
22,75
2,35
3,35
3,35
2,35
5,7
5,7
19,3
6,9
31,3
5,1
1,5
610,42
9,17
607,7
200
200
615,0
6,09
3,32
6,76
6,76
14,95
250
2,1
5,8
18,4
1
32,7
27,3
2,7
11,5
8,2
11,6
11,4
5,85
6,5
7,8
0,7
5
5,7
1,1
0,6
1,04
5,85
11,4
10
0,5
1,75
9,4
9
10,55
3
643,1
3,75
2,9
2
- 1566
- 783
: -630000/500
647,2
0,5
1,25
1,25
:
4,2
5,7
1
:
11,4
66,7
125,3
15
"
15
19
p=434,92 3/
1
2
3
4
(2):
-
(
,
)
(3):
-
:
4 2000 ;
:
-
3
1
-
,
,
,
2
-
,
-
,
,
:
-
5
1,2
5
Komatsu D155A
2,4
/
1,2
787,6
58149R V=8.0
3
55
=0.4
777,0
=
m1
0.7
5
Rotec
38,5
=850,0
843,0
853,0
3
836,67
5,7
1
11
9
11
8
810,0
m1
10
3
2
777,0
5
4
12
745,0
1
744,0
m
1
=743,0
2
1
5
min=729,0
3
4
16,8
25
/
2.
12
95,3
2
3
4
3.
12.5
17.5
10
6.
7.
,
/
3
,%
250
270
300
90
3.67
-
9.36
W14
6.65
80.32
-
2.
3
7
1
5.
6
2
7.
11.
8.
9
8
3
3
6.
10.
12.
4
4.
6
11
10
3.
8.
9.
5
1.
4.
5.
10
1-1
1
1.
7,5
1
5
5
5
723,0
4
3
.7
=0
82,5
5
9
6
7
=800,0
9.
17
"
17
19
- 2000
- 223.67
.
.USD
- 208.02
104007.78
- 17.33
.
1
-
1
*
/
/(
*
)
- 4.16
.
- 25.2
.
/
.USD/
- 10.11 %
: 345.5 [ ];
: 1136 [ ];
: 723 [ ];
: 853 [ ];
: 130 [ ];
19
"
19
19
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзывОчень важная выпускная кваливикационная работа. Тема, связанная с проектированием гидроузлов, очень актуальна не только в Африке (Анголе), но и в Российской Федерации и во всем мире. Спасибо автору за его усилия в выполнении этой работы.
В результате проведённой работы был спроектирован крупный, экономически и социально значимый объект - ГЭС Лаука. Выполнение подобного проекта требует рассмотрения множества аспектов, что и было проделано автором очень качественно. Все касаемые вопросы изучены подробно, произведён подбор оптимального оборудования, выполнены необходимые расчёты. Представленный проект выполнен на высоком уровне и, самое главное, имеет высокую практическую значимость.
Большая, подробная и интересная работа!
Работа поражает уровнем проработки, все очень подробно и понятно даже для тех, кто в другом направлении. Считаю, что работа достойна очень хорошей оценки!
Большим плюсом работы автора является то, что им разработано собственное программное обеспечение для расчёта плотины. Это говорит о глубокой проработки и понимании вопроса. Спасибо за проделанную работу.
Грамотна написанная работа. Будет полезно многим, кто будет занимается в области гидротехника. Расчеты и расчетные схемы сделаны грамотна. Чертежи выполнены с точностью и читабельно. Выдано, что автор относился с научной точки зрения с пониманием суть работы. Достойная работа. Благодарю автору!
Спасибо автору за кропотливый и интересный труд! Материал очень важен для следующих поколений студентов.
Проделана очень большая работа! Представленный материал будет полезен не только в учебных целях, но и в реальных практических задачах. Благодарность Автору!
Очень познавательная и интересная работа. Спасибо за проделанный труд!
Актуальная, подробная, интересная работа! Было полезно ознакомиться, спасибо!
Благодарю за проделанный колоссальный труд! Очень информативная и актуальная работа!