Cодержание

1. Расчет бетонной плотины 3

1.1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины 3

1.2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростати- ческого давления , действующего на бетонное тело плотины .3

1.3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на грани плотины .3

1.4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления 3

1.5 Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора 4

1.6 Построение поперечного сечения “ тела давления ” для обшивки затвора 5

1.7 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора .5

2. Расчет автоматического затвора 5

2.1 Определение величины силы , действующей на затвор 5

2.2 Определение положения горизонтальной оси затвора 6

Примечание: 1. нахождение площади эпюры вертикальной составляющей силы избыточно- го гидростатического давления , действующей на затвор плотины (Wэп) Pz 6

Литература 11

1. Расчет бетонной плотины .

1.1 Построение эпюр избыточного гидростатического давления для граней плотины .

Для построение эпюр избыточного гидростатического давления отложим в точках 0, 1, 2, 3, 4 перпендикулярно граням отрезки , числено равные величинам давления в них . Избыточное гидростатическое давление в каждой точке определяется зависимостью :

pi = g hi , (1.1)

где g - удельный вес жидкости , Н/м3 ; hi - заглубление i-ой точки под свободной поверхностью воды , м .

Давление в выше указанных точках будет равно :

p0 = g h0 = 104 Н/м3. 3.2 м = 3.2 .104 Н/м2;

p1 = g h1 =104 Н/м3. 8 м = 8 .104 Н/м2;

p2 = g h2 =104 Н/м3. 10.6 м = 10.6 .104 Н/м2;

p3 = g h3 =104 Н/м3. 4.2 м = 4.2 .104 Н/м2;

p4 = g h4 =104 Н/м3. 0 м = 0 Н/м2 .

Соединив последовательно концы отложенных отрезков , получим эпюры давления на участки 0 - 1 , 1 - 2 и 3 - 4 плотины . ( рис. 1.1 )

1.2 Построение эпюр горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на бетонное тело плотины .

Для построения эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления крайние точки 0 и 2 смачиваемой жидкостью поверхности 0 - 1 - 2 и крайние точки 3 и 4 смачиваемой жидкостью поверхности 3 - 4 проектируются на вертикальные линии. Затем для полученных проекций поверхностей 0’ - 2’ и 3’ - 4’ строятся эпюры избыточного гидростатического давления площади которых числено равны величине Px( 0 - 1 - 2 ) и Px( 3 - 4 ) . Силы Px( 0 - 1 - 2 ) и Px( 3 - 4 ) проходят через центры тяжести этих эпюр . ( рис 1.2 )

1.3 Построение эпюр вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на грани плотины .

Эпюрами, выражающими вертикальную составляющую силы избыточного гидростатического давления , являются поперечные сечения “ тел давления ”. Чтобы построить поперечные сечения “ тел давления “ через крайние точки 0 и 2 смачиваемой жидкостью поверхности 0 - 1 - 2 и крайние точки 3 и 4 смачиваемой жидкостью поверхности 3 - 4 проводятся вертикальные линии до пересечения с горизонтом жидкости ( или его продолжением ) . Фигуры , ограниченные этими вертикалями , горизонтом жидкости ( или его продолжением ) и самими поверхностями , представляют собой поперечные сечения “ тел давления “ . Площади этих фигур числено равны величине Pz( 0 - 1 - 2 ) и Pz( 3 - 4 ) . Силы Pz( 0 - 1 - 2 ) и Pz( 3 - 4 ) проходят через центры тяжести этих эпюр . ( рис. 1.2 )

1.4 Определение величины и линии действия силы избыточного гидростатического давления на поверхность 0 - 1 - 2 и 3 - 4 плотины .

Величина горизонтальной составляющей силы гидростатического давления будет равна :

Pxi = (Wэп) Pxi . b . g , ( 1.2 )

где (Wэп) Pxi - площадь i-ой эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , м2 ; b - ширина плотины , м ( b=1м ).

Площадь эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 0 - 1 - 2 будет равна площади трапеции 0’0’’2’’2’ :

(Wэп) Px( 0 - 1 - 2 ) = (0’0’’ + 2’2’’)(h1 - H)/2 = (3.2+10.6)(10.6 - 3.2)/2 = 51.06 м2 ;

Px( 0 - 1 - 2 ) = 51.06 .1 .104 = 51.06 .104 Н .

Площадь эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления

для грани 3 - 4 будет равна площади треугольника 3’3’’4’ :

(Wэп) Px( 3 - 4 ) = h32/2 = 4.22/2 = 8.82 м2 ;

Px( 3 - 4 ) = 8.82 .1 .104 = 8.82 .104 Н .

Величина вертикальной составляющей силы гидростатического давления будет равна :

Pzi = (Wэп) Pzi . b . g , ( 1.3 )

где (Wэп) Pzi - площадь поперечного сечения i-ого“ тела давления “.

Площадь эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 0 - 1 - 2 будет равна площади трапеции 12’’’0’’’0 :

(Wэп) Pz( 0 - 1 - 2 ) = (0’’’0+2’’’1)2’’’0’’’/2 = (3.2+8.0) .3.2/2 = 17.92 м2 ;

Pz( 0 - 1 - 2 )= 17.92 .1 .104= 17.92 .104 Н .

Площадь эпюры вертикальной составляющей силы избыточного гидростатического давления для грани 3 - 4 будет равна площади треугольника 43’’’3 :

(Wэп) Pz( 3 - 4 ) = 3’’’4 . 3’’’3/2 = 4.2 . 8.4/2 = 17.64 м2 ;

Pz( 3 - 4 ) = 17.64 .1 .104 = 17.64 .104 Н .

Величина силы гидростатического давления вычисляется по формуле :

Рi = ( Pxi 2 + Pzi 2) ½ . ( 1.4 )

Положение линии действия силы избыточного гидростатического давления определяется углом наклона линии действия силы к горазонтали , тангенс этого угла равен :

tgai = Pzi /Pxi, , ( 1.5 )

где ai - угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на i-ую грань плотины.

Величина силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 0 - 1 - 2 плотины будет равна :

Р( 0 - 1 - 2 ) =(( 51.06 .104)2+( 17.92 .104)2)½ = 54.11 .104 H .

Угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 0 - 1 - 2 плотины будет равен :

tga( 0 - 1 - 2 ) = 17.92 .104/ 51.06 .104 = 0.35 ;

a( 0 - 1 - 2 ) » 19° .

Величина силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 3 - 4 плотины будет равна :

Р( 3 - 4 ) =(( 8.82 .104)2+( 17.64 .104)2)½ = 19.72 .104 H .

Угол наклона линии действия силы избыточного гидростатического давления , действующей на грань 3 - 4 плотины будет равен :

tga( 3 - 4 ) = 17.64 .104/ 8.82 .104 = 2 ;

a( 3 - 4 ) » 63° .

1.5 Построение эпюры горизонтальной составляющей силы избыточного гидростатического давления , действующего на обшивку затвора .