3.1.4 Гребень плотины

Гребень плотины (см. рисунок 3) используется для проезда автомобильного транспорта.

Рисунок 3 - Элементы профиля гребня плотины:

А - ширина проезжей части; Б - ширина обочины;

В - ширина гребня плотины.

Для IV категории автомобильной дороги предусмотрены следующие размеры: А = 6 м, Б = 2 м, В = 10 м.

Отметка гребня плотины рассчитывается по следующей формуле:

ГП = УВБ + d , м (3)

Расчет отметки гребня плотины ведется для двух случаев:

ѕ для основного случая: ГП₁ = НПУ + d₁;

ѕ для особого случая: ГП₂ = ФПУ + d₂.

Необходимо было определить отметку ФПУ:

ФПУ = НПУ + Н_ф, м, (4)

где H_ф = 0,75 м - для принятого типа водосбросного сооружения.

Таким образом:

ФПУ = 218,1 + 0,75 = 218,75 м.

Для расчёта гребня плотины принимаем отметку ФПУ равной 218,75 м. Возвышение гребня над расчетным уровнем воды верхнего бьефа d определяется по формуле:

d = h_н + h + a, м, (5)

где h_н - высота наката ветровой волны на откос плотины, м;

h - высота ветрового нагона волны, м; определяется по формуле:

, м, (6)

где К_в - коэффициент зависящий от скорости ветра; так как скорость ветра не превышает 20 м/с, то К_в = 2,110^-6;

W - расчётная скорость ветра, м/с;

D - длина разгона ветровой волны, м;

Н - условная расчетная глубина воды в водохранилище.

- угол между продольной осью водоема и направлением господствующих ветров, принимается равным 0°.

а - конструктивный запас высоты, принимается равным 0,5 м.

Расчёт выполнялся для двух случаев: основного и особого.

Основной случай:

W₁ = W_4% = 20,5 м/с;

Н₁ = НПУ - Дна =

=218,1 - 208,0 = 10,1 м;

D₁ = 3400 м;

.

Особый случай:

W₂ = W_50% = 12,6 м/с;

Н₂ = ФПУ - Дна =

= 218,85 -208,00 = 10,85 м.

D₂ = 3800 м.

Высота наката волны на откос плотины определялась по формуле:

h_н = h_1% K K_НП К_С К К_НГ К_Н, м, (7)

где h_1% - высота волны 1% вероятности превышения, м;

K и K_НП - коэффициенты зависящие от типа и относительной шероховатости верхового откоса, крепления откоса; K = 1, K_НП = 0,9 ;

К_С - коэффициент, зависящий от скорости ветра и заложения откоса; К_С = =1,3;

К - коэффициент, зависящий от угла подхода фронта волны к плотине; К = 1, т.к. = 0;

К_Н - коэффициент вероятности превышения по накату; для 1% вероятности превышения К_Н = 1;

К_НГ - коэффициент, зависящий от заложения верхового откоса и параметров ветровой волны; принимается по графику.

Для определения параметров ветровой волны вычисляются безразмерные комплексы:

и , (8)

где g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м²/с;

t - продолжительность действия ветра, равная 21600 с;

W - скорость ветра, м/с;

D - длина разгона волны, м.

Для вычисления h_1% необходимо выполнить следующие операции:

Основной случай:

;

.

Особый случай:

;

.

Далее по графику для каждого из найденных комплексов определялись значения относительных параметров:

и , (9)

где - средний период волны, с^-1;

- средняя высота волны, м.

Основной случай:

Для a₁ : , ;

Для b₁: , .

Особый случай:

Для a₂: , ;

Для b₂: , .

Из найденных двух пар значений параметров за расчётные принимаются наименьшие. Таким образом, по графику:

Основной случай:

Особый случай:

Далее определялась средняя высота волны и средний период волны :

Основной случай:

с^-1;

м.

Особый случай:

с^-1;

м.

Средняя длина волны :

, м (10)

Основной случай:

Особый случай:

Высота 1% вероятности превышения будет равна:

, (11)

где K_i - коэффициент, устанавливаемый по графику при 1% вероятности превышения в зависимости от значения безразмерного комплекса b.

Основной случай:

K_i = 2,1

м

Особый случай:

K_i = 2,1

м

По формуле (7):

Основной случай:

м;

Особый случай:

м;

По формуле (5):

Основной случай:

d₁ = 0,03+2,41+0,5 = 2,94 м;

Особый случай:

d₂ = 0,01+1,34+1 = 2,35 м;

По формуле (3):

Основной случай:

ГП₁ = 218,1+ 2,94 = 221,04 м;

Особый случай:

ГП₂ = 218,85 + 2,35 = 221,2 м.

Так как отметка гребня плотины при расчёте на особый случай получилась больше, чем при расчёте на основной случай, то в качестве расчетной отметки гребня плотины принимается:

ГП₂ = 221,2 м; высота плотины при расчетной отметке гребня плотины равна: H_пл = ГП₂ - Дна = 221,2 - 108,0 = 13,2 м.