Безопасность работы плит крепления нижних бьефов гидротехнических сооружений

Цель исследований – изучение условий сохранения устойчивости плит крепления под воздействием гидродинамической нагрузки в нижнем бьефе, обеспечивающих безопасность их работы. Аварийные ситуации на гидроузлах зачастую возникают ввиду потери устойчивости и последующих разрушений плит крепления в нижних бьефах сооружений, являющихся значительно дорогостоящими при их реконструкции. Обеспечение надежности и безопасности работы плит крепления нижних бьефов гидротехнических сооружений тесно связано с устойчивостью их в процессе эксплуатации. Основной причиной разрушений плит крепления водобоя и рисбермы является воздействие на них гидродинамической нагрузки в процессе работы гидротехнического сооружения. Методики расчета конструкций крепления нижнего бьефа, предусматривающие утяжеление плит крепления, полностью не гарантируют их устойчивость и безопасность. Устройства сборных креплений, где отдельные элементы соединены гибкими связями, допускают их незначительные вертикальные и угловые перемещения и создают возможность некоторой деформации крепления без разрушения. Рассмотрен процесс вертикальных перемещений плит крепления в периоде их колебаний под воздействием гидродинамической нагрузки, описанный линейным дифференциальным уравнением второго порядка с переменными коэффициентами и случайной правой частью. Применен метод численного решения уравнения. Выявлен диапазон нагрузок, математическое ожидание которых обеспечивает устойчивое положение плиты крепления с перемещением (z ~= 0) и вероятностью отрыва от основания в пределах a~= 0,3…0,5. Установлено, что математическое ожидание положения плиты практически не зависит от соотношений собственной частоты колебаний плит крепления и ведущей частоты пульсации нагрузки, от вариации коэффициентов затухания. Результаты исследований позволяют изменить подход к расчетной схеме плит крепления при проектировании, составить прогноз состояния устойчивости плит крепления в зависимости от действующей гидродинамической нагрузки, выявить момент потери устойчивости.

1. Сидорова С.А. Обоснование необходимости разработки основных положений защиты гидротехнических сооружений мелиоративного комплекса и единых требований по их безопасной эксплуатации // Научные подходы и технические решения мелиорации земель, водообеспеченияи водопользования в АПК: Сб. научных трудов. - М.: Изд-во ВНИИГиМ, 2019. - С. 249-253.

2. Рекомендации по определению гидродинамических нагрузок, воздействующих на плиты водобоев и рисберм водосливных плотин. -Л.: ВНИИГ, 1979. - 52 с.

3. Буханов В.В. О динамическом взаимодействии жестких плит крепления нижнего бьефа с под плитной областью // Известия ВНИИГ. Т. 105. - Л.: ВНИИГ, 1974. - С. 268-280.

4. Черных О.Н., Комельков Л.В. Гидродинамические нагрузки и устойчивость крепления нижнего бьефа гидротехнических сооружений // ХХ Конгресс МАГИ. Аннотации докладов. Ч. 1. - М.: ГУГК, 1983. - С. 415.

5. Юдицкий Г.А. Пульсация гидродинамической нагрузки на плиты водобоя и рисбермы за многопролетными водосливными плотинами при наличии гасителей энергии // Известия ВНИИГ. Т. 73. - Л.: ВНИИГ, 1963. - С. 155-172.

6. Юдицкий Г.А. Пульсация гидродина -мической нагрузки на плиты крепления нижнего бьефа за многопролетными водосливными плотинами // Труды Гидропроекта. Сб. 10. -М., 1963. - С. 15-24.

7. Водопропускные гидротехнические сооружения (водосбросные, водоспускные и водовыпускные). Правила проектирования. Свод правил. СП 290. 1325800. 2016, п. 4.11. - URL: https://docs.cntd.ru/document/456074911.

8. Юдицкий Г.А. Учет пульсационных нагрузок при расчете плит водобоя на всплывание // Известия ВНИИГ. Т. 97. - Л.: ВНИИГ, 1971. -232 с.

9. Лятхер В.М. О методике исследования пульсации давления на границе турбулентного потока // Труды координационных совещаний по гидротехнике. Вып. 7. - М.: Госэнерго-издат, 1963. - С. 533-553.

10. Юдицкий Г.А., Лятхер В.М. Гидродинамические нагрузки на элементы крепления нижнего бьефа водосливных плотин // Сборник научных трудов Гидропроекта. № 13. - М.: Гидропроект, 1966. - С. 14-26.