Гребень плотины. Отметка гребня

Возвышение отметки гребня плотины над расчетным статическим уровнем воды в водохранилище (рис. 5, а) определяют по формуле [6, с 5] :

(1)

где - ветровой нагон воды в верхнем бьефе;

- высота наката ветровой волны обеспеченностью 1%;

a - запас возвышения гребня плотины.

Величина может быть определена методом последовательных приближений по формуле [2, с.29]:

(2)

где (рис.5) - угол между продольной осью водоёма и направлением ветра, град ;

L - разгон, м;

- расчетная скорость ветра на высоте 10 м (параметры L и определяются задани­ем на проектирование);

- коэффициент, принимаемый в зависимости от величины : при < 20 м/с =2,1·10^-6; при = 30 м/с =3·10^-6(другие значения – см. СНиП [2, с.29]);

- глубина воды перед плотиной, м.

Запас a в формуле (1) определяет как большую из величин 0,5 м или 0,1 ( - высота волны 1%-ной вероятности превышения).

Величина определяется по формуле [2, с.6]:

(3)

где коэффициенты, принимаемые по табл. 1.5 (прил. 1);

коэффициент, принимаемый по табл. 1.6 (прил. 1);

коэффициент, принимаемый по графикам рис.1.1 (прил. 1);

высота волны обеспеченностью 1%, м.

При подходе фронта волны к сооружению над углом β , град (рис. 5, в) величину следует уменьшить умножением на коэффициент , определяемый по табл. 1.7 (прил. 1).

Высоту, ветровой волны перед плотиной 1%-ной обеспеченности (для глубоководной зоны [2]) можно определить по формуле:

(4)

где - коэффициент, принимаемый по рис. 1.2 (при­л. 1) при

i = 1% ;

- средняя высота ветровой волны.

Среднюю высоту и средний период волн опреде­ляют по верхней огибающей кривой рис. 1.3 (прил. 1) следующим образом: по значениям безразмерных величин и (величину продолжительности действия ветра t принимать равной 6 ч ) и верхней огибающей кривой определяются зна­чения параметров и и по меньшим их ве­личинам начисляются значения и .Далее определяется средняя длина волны по формуле [2, с.30]:

(5)

Значение потребуется для определения коэффициен­та по графику на рис 1.1 (прил. 1) при вычис­лении величины наката по формуле (3).

Расчет возвышения отметка гребня плотины по форму­ле (1) проводят для двух расчетных случаев:

1) уровень воды на отметке НПУ;

2) уровень воды на отметке ФПУ (особый случай).

При этом обеспеченность скорости ветра в расчетах эле­ментов волн при НПУ следует принимать 2% - для 1 и 2 клас­сов плотин или 4% - для 3 и 4 классов, а в расчетах при ФПУ эта обеспеченность принимается равной 20% - для I и 2 классов, 30% - для 3 и 50% - для 4 класса [6].

Проектную отметку гребня плотины назначают по наиболее неблагоприятному расчетному случаю, округлив полученный ре­зультат в сторону запаса.

Если на гребне плотины предусматривается устройство прочного и устойчивого парапета, то величину следует считать от расчетного статического уровня воды до верха па­рапета (рис. 5,б). В этом случае отметка гребня плотины может быть принята равной отметке ФПУ, но она не должна быть ниже, чем отметка НПУ +0,3 м [6,9, с.166].

Ширина гребня

Ширину гребня плотины назначают с учетом ее типа, принятой схемы производства работ и эксплуатационных требований.

Если по гребню предусмотрено устройство автомобильной дороги, то ширина его назначается по табл. 1.4 (прил. 1) в зависимости от заданной категории дороги.

При устройстве по гребню железной дороги его ширина с учетом инспекционных проездов шириной по 4 м по обе стороны железнодорожного полотна составит не менее 13...15,6 м [9, с.166].

Если проезд по гребню не предусматривается, то согласно СНиП 2.06.05 – 84 [6]его ширина должна быть не менее 4,5 м.

Если гребень и откосы плотины сложены из глинистых грун­тов, то для защиты их от промерзания укладывают защитный слой из несвязного грунта толщиной не менее глубины сезонного про­мерзания для данного района.

Пример конструктивного оформления гребня земляной плотины показан в [9, с. 167, рис.6.7].

Рис.7. Пойменное сечение плотины на ПК 3+50:

1…8 - см. рис.6; 9 - трубчатый дренаж; 10 - смотровой колодец; 12 - водосбросной коллектор; 13 - срезка растительного грунта 0,3…0,5 м; 14 - асфальтобетон; 15 - щебень; 16 - монолитный армированный бетон; 17 - доска просмоленная; 18 - ленточный 2-х слойный обратный фильтр; 19 - каменная наброска; 20 - сплошной 2-х слойный обратный фильтр; 21 - труба железобетонная перфорированная. Узлы А, Б, В и Г рассматривать совместно с рис.6.

Крепление откосов

Для защиты верхового откоса СНиП [6] рекомендует крепления следующих видов:

а) каменную наброску из несортированного камня;

б) бетонные монолитные, железобетонные сборные и моно­литные с обычной и предварительно напряженной арматурой;

в) асфальтобетонные;

г) биологические.

Чаще всего применяют крепления из каменной наброски, бетона и железобетона. Сведения о конструировании и расчетах этих креплений приведены, например, в [9, с. 211...222].

Низовой откос плотин в зоне волновых и ледовых воздействий со стороны нижнего бьефа крепится так же, как и верховой. Остальную часть низового откоса укрепляют посевом многолетних трав по слою растительного грунта толщиной 20...30 см (сплошным или в клетках из дерна 1x1 м, 1,5x1,5 м) или сплошной одерновкой.