Проектирование бетонной гравитационной плотины

Камчатский государственный технический  университет

 

Технологический факультет

 

Кафедра защиты окружающей среды

 

 

 

Задание

на курсовой проект по дисциплине «Комплексное использование водных ресурсов»

студента группы 08-КИ Фомина Александра Юрьевича

 

1. Тема: «Проектирование бетонной гравитационной плотины»

 

2. Сроки сдачи студентом законченной работы:

     .

 

3. Основание для разработки: необходимость возведения бетонной гравитационной плотины для повышения напора в ВБ в целях оптимальной работы ГЭС.

 

4. Цель разработки: углубление и систематизация знаний, полученных в ходе изучения дисциплины «Комплексное использование водных ресурсов», а также приобретение навыков в организации и проведении строительных работ при возведении  плотин.

 

5. Источники разработки: Беляков Ю.И. «Земляные работы», Прозоров И.В. «Гидравлика, водоснабжение и канализация», Путилин В.В. «Основы строительного дела», Соколов Г.К. «Технология и организация строительства» и др. 

 

6. Ожидаемые результаты внедрения: данная работа может быть использована как дополнительный источник информации при изучении дисциплины «Комплексное использование водных ресурсов»

 

7. Перечень отчётной документации: пояснительная записка, графическая часть

 

8. Дата выдачи задания: « 5 » сентября 2012г.

 

 

 

 

 

 

    Задание принял к исполнению  студент Фомин А.Ю.                   ____________

                                                                                                                     (подпись)                                                         

             Руководитель курсового проекта  Ивашкевич Г.В.                         ____________

                                                                                                                                                (подпись)                                       

 

 

Аннотация.

В данном курсовом проекте рассматриваются основы организации и производство строительных работ при возведении бетонной гравитационной плотины в Иркутской области Восточно-Сибирского экономического района.

В работе приведены:

• все необходимые природные характеристики района строительства (климатические, инженерно-геологические условия);
• физико-механические свойства грунта строительной площадки;
• особенности  производства подготовительных и земляных работ при возведении данного   типа сооружения;

- необходимые  мероприятия по охране труда  и охране окружающей среды.

• выбор комплекта машин, задействованных в строительстве и т.д.

Целью разработки курсового  проекта является углубление и систематизация знаний, полученных в ходе изучения дисциплины «Водохозяйственной строительство», а также приобретение навыков  в организации и проведении строительных работ при возведении  бетонной гравитационной плотины.

Курсовой проект содержит:

- пояснительную записку: реферат  - 42 стр., 7 таблиц, 4 иллюстрации, 10 источников литературы;

• графическую часть: генеральный план площадки расположения сооружений, схема работы одноковшового экскаватора с прямой лопатой марки ЭО-5123 при производстве земляных работ.

Данная работа может  быть использована как источник дополнительной информации при проектировании бетонных гравитационных плотин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение стр.3

Глава I.  Общие данные по работе  стр.4

1.1  Климатические условия  района строительства стр.4

1.2 Инженерно-геологические условия районас троительства стр.4

1.3 Физико-механические свойства грунта строительной  лощадки стр.5

 

Глава II. Подготовительные работы на строительной площадке стр.6

2.1   Расчистка территории стр.6

2.2   Отвод поверхностных  вод стр.7

2.3   Разбивочно-геодезические  работы стр.7

2.4   Устройство автодорог стр.8

2.5   Водоснабжение  строительства стр.9

2.6   Электроснабжение  строительства стр.9

2.7   Бытовое обеспечение  строительной площадки стр.10

 

Глава III. Проектные работы стр.12

3.1   Общая характеристика  плотины. Выбор типа стр.12

3.2  Выбор места для плотины стр.12

3.3  Разрезка плотины швами стр.13

3.4   Меры борьбы с трещинообразованием стр.16

3.5   Расчет устойчивости гравитационной плотины на сдвиг стр.18

3.6   Расчет объема земляных работ стр.20

 

Глава IV. Производство земляных работ стр.21

4.1   Выбор метода производства  работ стр.21

4.2   Выбор комплекта машин стр.21

4.3   Технические характеристики выбранного комплекта машин стр.22

4.4   Технико-экономические показатели  строительных машин стр.24

 

Глава V. Проэктирование бетонной водосливной плотины стр.26

5.1 Компоновка сооружений гидроузла стр.26

5.2 идравлические расчеты стр.26

5.2.1 Расчет пропускной способности сифонного водосброса стр.26

5.2.2 Расчет сопряжения бьефов стр.26

5.2.3 Определение длины крепления русла за водосбросной плотиной стр.29

5.3 Конструирование тела плотины и ее элементов стр.29

5.3.1 Определение глубины заложения и ширины подошвы плотины стр.29

5.3.2 Проектирование поперечного профиля плотины стр.30

5.3.3 Конструкция гравитационной плотины стр.30

5.3.4 Выбор схемы подземного контура плотины стр.30

5.3.5 Конструирование элементов подземного контура плотины стр.30

5.3.6 Конструкция водобоя стр.31

5.3.7 Конструкция рисбермы стр.31

5.3.8 Конструкция быков стр.31

5.3.9 Конструкция береговых устоев стр.32

5.4 Расчет фильтрации в основании бетонной плотины стр.32

5.5 Расчеты плотины на устойчивость и прочность стр.34

5.5.1 Нагрузки и воздействия на плотину стр.34

5.5.2 Определение контактных напряжений стр.34

5.5.3 Расчет устойчивости плотины на сдвиг стр.36

5.5.4 Расчет прочности тела плотины методами сопротивления материалов стр.37

5.6 Соображения по пропуску строительных расходов стр.39

Глава VI. Охрана водных ресурсов стр.40

Заключение стр.43

Список использованной литературы стр.44

 

Введение.

Влияние природных  условий и ресурсов на размещение и развитие народного хозяйства  в некоторых районах Восточной Сибири очень велико. Поэтому, естественно, чем суровее природные условия, тем выше себестоимость вырабатываемой продукции и тем более ценной и уникальной она должна быть, чтобы компенсировать затраты на ее производство.

Восточная Сибирь обладает огромным гидроэнергетическим потенциалом. На ее территории находится такие крупные реки, как Енисей и ее приток Ангара.

Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления и имеют высокий КПД (более 80 %). Поэтому предлагается построить на реке Ангара ГЭС которая в свою очередь будет находиться непосредственно за зданием глухой части плотины (см. генеральный план).

Бетонные гравитационные плотины широко распространены во всем мире благодаря простоте конструкции и способов их возведения, надежности их при любой их высоте, в любых природных условиях, в том числе и суровых зимних.

Название свое - гравитационные - эти плотины получили от слова gravitas, что значит «тяжесть», потому что действию на них основных сил - горизонтальному давлению воды они сопротивляются благодаря своему весу, создающему силы сопротивления их сдвигу но основанию.

Как строительный материал бетон, и тем более железобетон, значительно дороже (иногда в десяти раз), чем грунт и камень. Однако бетонные плотины широко распространены в мировой практике. Плотина, построенная из бетона, обладающего высокой прочностью и сопротивляемостью размывающему действию фильтрационного потока (фильтрационной прочностью), при одних и тех же нагрузках имеет более обжатый профиль, а значит, и меньший объем материала, чем грунтовая или каменная плотина. Приготовив бетонную смесь на заводе, укладывать ее в сооружение можно и в мороз, и в дождь, и в жару (при относительно небольших размерах поперечного профиля бетонной плотины рабочее пространство легко изолировать от влияния внешних факторов). Иное дело - строительство грунтовой плотины: грунты, особенно глинистые, должны иметь заданную влажность (уплотнить размокшую глину или песок невозможно), а это значит, что в период дождей работы прекращают. Невозможно хорошо уплотнить и смерзшийся грунт. Следовательно, на строительство грунтовой плотины может затрачиваться больше времени, чем бетонной.

Таким образом, хотя при сопоставлении затрат на возведение собственно плотины бетонные всегда оказываются дороже фунтовой или каменной, стоимость всего гидроузла (плотина и водопропускные сооружения) с учетом указанных факторов (в г. ч. и фактора времени) для бетонного варианта плотины может оказаться шоке, чем для фунтового.

Современные гравитационные плотины строят обычно водосбросными  т. е. с водосливными и глубинными отверстиями; глухими выполняют лишь участки, сопрягающие водосбросную плотину с берегами или же если в состав глухой части плотины входит блок ГЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Общие данные по работе.

1.1  Климатические условия района строительства.

 

Климатические условия  района строительства характеризуются  высокой влажностью, относительно высокой амплитудой колебания среднемесячной температуры, что характерно континентальным областям Восточной Сибири. Но даже в пределах одного и того же физико-географического района можно заметить разницу в погодных условиях. Они зависят от многих причин: высоты местности, ее удаленности от моря, защищенности от господствующих ветров, направления горных склонов, долин и т. д.

Отличительными  особенностями района являются обильные осадки, высокий снежный покров, сильные ветра, гололедные нагрузки, значительная продолжительность пасмурных дней и туманов.

Среднегодовая температура  воздуха составляет –2,5⁰; –2,6⁰ С, среднемесячная февральская   –15⁰; –16⁰ С, а наиболее теплые июль, август –11,7⁰; –12⁰ С. Абсолютный минимум в феврале     – 40⁰; – 48⁰ С, абсолютный максимум в июле +30⁰С.

Первые заморозки наблюдаются  в сентябре. Безморозный период длится в среднем 94 дня. Преобладают юго-западные и западные ветра со скоростью 3,5 м/сек. Количество осадков 350 - 600 мм в год. Максимальное количество осадков выпадает в августе, минимальное - в феврале.

Средняя многолетняя  дата первого снегопада 25 октября. К  маю высота снежного покрова достигает  одного метра.

1.2  Инженерно-геологические условия района строительства.

 

Геолого-географическая изученность территории, в пределах которой осуществляется деятельность по строительству гидротехнического сооружения, в целом достаточно разносторонняя и полная.

В инженерно-геологическом  отношении рассматриваемую территорию можно отнести к области перехода от плоскогорья к среднегорью. Действующие вулканы в данном районе отсутствуют, следовательно, при дальнейших расчетах вулканическую активность можно не учитывать, которая в свою очередь способствует активному развитию экзогенных геологических последствий, обуславливающих специфику инженерно-геологических условий.

Данные инженерно-геологической  разведки показали, что в разрезе  площадки строительства преобладают в основном скальные и полускальные породы. Они представлены эффузивными породами, такими как базальты, диабазы и порфириты. Эти породы отличаются высокими показателями прочности, мало сжимаемые, с высоким модулем упругости. Также представлены осадочные породы (крепкие известняки, песчаники). К свойствам этих пород можно отнести слоистость и сильную трещиноватость. Они часто имеют глинистые, сланцеватые прослойки, имеют низкое сопротивление сдвигу вдоль слоев. Полускальные основания представлены здесь алевролитами, одним из характерных свойств которых является их чувствительность к воде и глубокая выветренность, превращающая их иногда в скопление мелких обломков и даже в пластичную массу.