Научная статья на тему 'Методика расчета береговых деформаций в нижнем бьефе ГЭС с учетом вибрационной нагрузки гидроузла'

Методика расчета береговых деформаций в нижнем бьефе ГЭС с учетом вибрационной нагрузки гидроузла Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
147
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕРЕГОВЫЕ ДЕФОРМАЦИИ / ГИДРОУЗЕЛ / ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ / ВИБРАЦИЯ / УСТАЛОСТЬ ГРУНТА / BANK DEFORMATIONS / WATERWORKS FACILITIES / WAVE PROCESSES / VIBRATION / SOIL FATIGUE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Котляков А. В., Шумакова Е. М., Артемьев С. А.

Предлагается методика расчета береговых деформаций с учетом вибрационных колебаний, возникающих при попусках гидроузлов

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The account method of bank deformations considering of onset of vibrations from downstream fl ow waves is proposed.

Текст научной работы на тему «Методика расчета береговых деформаций в нижнем бьефе ГЭС с учетом вибрационной нагрузки гидроузла»

II университета

'ЖУРНАЛ водных / / коммуникации

надежности 1,2). Частные коэффициенты надежности (по грунту, нагрузкам, напряжению) вводятся отдельно, что гарантирует значительный запас несущей способности основания.

2. ЕК7 разработан за 30 лет, но внедрен только в 2003 г. Будет ли способствовать внедрение ЕК7 долговечности сооружений и тем самым снижению их стоимости за весь период эксплуатации причалов? Это вопрос.

Список литературы

1. BS EN 1997-1:2004. Еврокад 7: Геотехническое проектирование. — Ч. 1: Общие правила. Лицензированный экземпляр: RRICTISQ, ISO / Обмен Россия, 3 августа 2005 г., внерегистровый экземпляр, (С) Bsi. —171 с.

2. Фадеев А. Б., Лукин В. А. Сопоставление методик СНиП и ЕК7 при расчете оснований фундаментов мелкого заложения / ОФМГ. — 2006. — № 4. — С. 19-24.

3. СНиП 2.06.07-87. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащит-ные сооружения / Госстрой СССР. — М.: Госстрой СССР, 1986. — 45 с.

4. РД 31.31.55-93. Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений. — М.: Федеральная служба морского флота России, 1996. — 259 с.

5. Проектирование причальных набережных: пособие к СН-РФ 54.1-85. — М.: Гипрореч-транс, 1991. — Кн. 2. — 108 с.

УДК.537 А. В. Котляков,

канд. географ. наук, ст. науч. сотр., Институт водных проблем РАН,

(Москва);

Е. М. Шумакова,

канд. техн. наук, Институт водных проблем РАН

(Москва);

С. А. Артемьев,

Институт водных проблем РАН

(Москва)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА БЕРЕГОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ГЭС С УЧЕТОМ ВИБРАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ ГИДРОУЗЛА

см

I THE ACCOUNT METHOD OF BANK DEFORMATIONS IN THE LOWER POOL

Ш

190J

OF THE POWER PLANT UNIT CONSIDERING OF VIBRATIONAL LOAD ON THE WATERWORKS FACILITY

Предлагается методика расчета береговых деформаций с учетом вибрационных колебаний, возникающих при попусках гидроузлов

The account method of bank deformations considering of onset of vibrations from downstream flow waves is proposed.

университета водных коммуникаций

Ключевые слова: береговые деформации, гидроузел, волновые процессы, вибрация, усталость грунта.

Key words: bank deformations, waterworks facilities, wave processes, vibration, soil fatigue.

ОСТОЯНИЕ берегов на реках с зарегулированным стоком, в том числе в пределах крупных городов, принимает местами катастрофический характер в связи с сильными размывами, которые наблюдаются там, где принятые в настоящее время методики позволяют оценивать деформации как незначительные. С другой стороны, показано, что в размыве берегов и разрушении прибрежной зоны к факторам, обычно считающимся основными при расчете береговых деформаций, добавляются другие, недостаточно исследованные процессы [2].

Вторая особенность волновых процессов, сопровождающих попуски, например в районе Жигулевской ГЭС, — интенсивные микросейсмические колебания грунтов. Интенсивность микросейсмического воздействия в районе Жигулевской ГЭС полностью определяется мощностью попусков. Особый случай — ежегодный пропуск половодья через водосливную плотину ГЭС и распространение длинноволновых возмущений на большие расстояния с возникновением микросейсмических колебаний грунтов. В [2] показано, что интенсивность вибраций практически полностью определяется мощностью попусков.

Для оценки воздействия вибрации на береговые откосы можно использовать понятие усталости грунта. Береговые деформации зависят от устойчивости откоса, которая определяется, с одной стороны, изменением нагрузки, вызванной интенсивностью попусков и выявленными колебаниями грунтовых массивов, а с другой — изменением размывающей способности потока, определяемой как скоростью течения, так и характеристиками размываемого грунта [1].

Ввиду динамического и циклического воздействия на агрегаты грунта они отрываются при значительно меньших усилиях, чем необходимо при статических нагрузках. Поэтому за нормативное сопротивление следует принимать предел прочности на разрыв при динамической нагрузке С . Этот показатель ус-

танавливается по опытным данным усталости связных грунтов. При отсутствии достоверных данных допускается определять эту характеристику по приближенной зависимости от статического значения сцепления грунта.

Предел прочности на разрыв при динамической нагрузке Cy при отсутствии достоверных данных можно принять [3]: С = 0,035С.

у '

Уравнение предельного состояния агрегата можно записать так:

Ля"

-ТуД —

т

где характеристика надежности пн:

' IV д

+о;

Ля =1 + "-=

"уД

-21«

'-In РЛ

' N А

Ту

и

1 =

Iv А

ft.

2 2 *д+<4

где: Р — вероятность появления превышения уровня сопротивляемости отрыву

Т — время появления вероятности Р; отуД, — соответственно среднее квадратическое отклонение суммарного напряжения отрыва т и сопротивляемости отрыву К;

утуД — число выбросов напряжений отрыва;

т — коэффициент условий работы агрегата (на изгиб и растяжение);

ё — характерный размер частиц наносов;

туД находится из уравнения относительно самого себя:

R;

ТуД — "

1 +

ft.

2 I у—2

NA+°Rd ТуД

-21 п

'-InРЛ

VnaTJ

во о-

X 2

— суммарное напряжение отрыва.

Преобразовав уравнение предельного состояния грунта, получим зависимости для донных и средних скоростей:

университета водных коммуникаций

IV =1,25,

2,6р0г|я

^я =

"л,,,.

8,8Я

2,6р0г|я

Аналогично можно вывести формулу для допускаемых скоростей для несвязных грунтов:

=1,25

((рг-РоЫ)

\ 0,44р0г|я

Повышение вероятности безотказной работы Р приводит к снижению значения не-размывающей скорости. Если усталостная прочность уменьшается или исключается, то допустимые неразмывающие скорости возрастают. Следовательно, неучет динамической нагрузки неизбежно приведет к переформированию берегового массива за счет неправильного прогноза допустимых скоростей.

С помощью полученных формул, используя характеристику, являющуюся функцией надежности, можно установить допуска-

емые неразмывающие скорости течения водного потока, которые обеспечат безотказную работу размываемого основания с заданной надежностью с вероятностью Р.

Как можно видеть, предложенные зависимости дают возможность определять допустимое время воздействия размывающего потока Т. Чем меньше эта величина, тем более высокие значения скоростей течения можно допускать. Эти зависимости позволяют рассчитывать размываемое основание с экономически обоснованной неразмываемостью и обоснованным риском.

Усталость грунта, которой особенно способствует динамическая нагрузка, приводит к уменьшению неразмывающей скорости и снижает вероятность «безотказной» работы сооружения (время эксплуатации).

Таким образом, предлагаемая методика рекомендует на время отсутствия утвержденных норм учитывать вибрационную нагрузку от работы ГЭС в виде уменьшения неразмы-вающей скорости из-за усталости грунта под воздействием динамической нагрузки.

Список литературы

1. Гришанин К. В. Динамика русловых потоков. — Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1969. — 427 с.

2. Котляков А. В., Шумакова Е. М., Артемьев С. А. Деформации береговой зоны в районе г. Тольятти и их связь с режимом работы Жигулевской ГЭС // Водные ресурсы. — 2007. — Т. 34, № 6. — С. 539-547.

3. Мирцхулава Ц. Е. О надежности крупных каналов. — М.: Колосс, 1981. — С. 63-78.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.