CД. 06 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Шифр дисциплины
по учебному плану
CД. 06
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
СОГЛАСОВАНО:
УТВЕРЖДАЮ:
Председатель МК ИГЭС
Директор ИГЭС
_____________ Саинов М.П.
_____________ Анискин Н.А.
«___» ____________2015 г.
«___» ____________2015 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
РЕЧНЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
Наименование дисциплины по учебному плану
270100 Строительство
(№ и наименование направления)
270104 “Гидротехническое строительство”
(№ и наименование специальности)
Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным
стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки
270100 «Строительство»
указывается № направления и его наименование
для специальности
270104 «Гидротехническое строительство»
указывается № специальности и наименование примерной программы дисциплины
утвержденным приказом Министерством образования РФ №12-тех/дс от 07.03.2000 г.
номер и дата утверждения
и примерной программой дисциплины
«Речные гидротехнические сооружения»
наименование дисциплины
Программа одобрена на заседании кафедры
«Гидротехнического строительства»
Наименование кафедры
Протокол № 1
от 31.08.2015 г.
Зав. кафедрой ______________________________ профессор, д.т.н. Анискин Н.А.
Программу составил __________________________ доцент, к.т.н. Саинов М.П.
МОСКВА 2015
Цели и задачи дисциплины
Предметом дисциплины "Речные гидротехнические сооружения" является теория и
практика конструирования, проектирования и эксплуатации речных гидротехнических
сооружений.
Целью проведения дисциплины являются знания и умения, необходимые
инженеру-гидротехнику для проектирования строительства и эксплуатации речных
гидротехнических сооружений.
Дисциплина "Речные гидротехнические сооружения" является одной из ведущих
дисциплин, формирующих инженера-гидротехника в рамках специальности 270104
«Гидротехническое строительство». Поставленная цель достигается путем решения
следующих задач освоения дисциплины, излагаемой в методически обоснованной
последовательности:
1. Изучение природы и методов определения нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения и общих основ их проектирования.
2. Изучение теории и практики конструирования и расчета водоподпорных и
водосбросных сооружений, возводимых из различных материалов в различных природноклиматических условиях.
3. Изучение гидромеханического оборудования.
Изучение данной дисциплины, ее теоретические и практические основы базируются на знаниях практически всех дисциплин, изучаемых студентами за предшествующий период обучения, а именно:
- «Начертательная геометрия. Инженерная графика»,
- «Инженерная геология»,
- «Строительные материалы»,
- «Физика»,
- «Математика»,
- «Теоретическая механика»,
- «Сопротивление материалов»,
- «Строительная механика»,
- «Инженерная гидрология»,
- «Механика грунтов»,
- «Гидравлика».
Особо важное значение в освоении дисциплины, в приобретении навыков и
умений, в подготовке к практической деятельности отводится работе студентов над двумя
курсовыми проектами, в процессе выполнения которых студенты получают опыт
практической реализации полученных знаний, навыки самостоятельной работы с
учебной, справочной и нормативной литературой.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины
Аудиторные занятия с преподавателем:
- лекции
- практические занятия
- лабораторные занятия
- семинары
- курсовые работы или проекты
- консультации (для заочников)
Самостоятельная работа
- изучение теоретических вопросов
- курсовой проект
- курсовая работа
- расчётно-графические работы (кол-во)
- контрольные работы (кол-во)
- коллоквиум
- домашние задания (кол-во)
и т.д.
Форма промежуточной аттестации
Кол-во часов
по уч. плану
1. Объём дисциплины и виды учебной работы (час)
Форма обучения - заочная
Очная Очно-заочная Заочная
семестры семестры
семестры
7
8
110
14
8
–
2
100
14
8
2
–
4
4
2 шт.
96
56
40
86
56
40
2 шт.
–
2
5 шт.
2 шт.
2
2
3
–
зач.
экз.
210
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- природу и методы определения нагрузок и воздействий на гидросооружения;
- типы и конструкции водоподпорных сооружений (плотин, дамб) и области их
применения, теорию их расчета;
- типы и конструкции водосбросных сооружений (водосливов, быстротоков,
шахтных, туннельных, сифонных и др.) и области их применения, теорию их
расчета.
уметь:
- определять состав и величины нагрузок и воздействий на гидросооружения;
- выбрать и обосновать расчетами конструкции водоподпорных сооружений;
- выбрать и обосновать расчетами водосбросные сооружения, элементы
крепления верхнего и нижнего бьефов.
Владеть:
- навыками конструирования гидротехнических сооружений,
- навыками расчёта гидротехнических сооружений.
4
3. Содержание дисциплины
Разделы дисциплины и виды занятий
№
Очная форма обучения
п/п
Раздел дисциплины
1
1
2
2
3
4
5
6
7
8
9
Л
3
ПЗ Лаб. РГР КП
К/Р КР
4
5
6
7
Очно-заочная форма обучения
СР
Л
8
9
ПЗ Лаб. РГР КП
К/Р КР
10 11 12 13
Введение
Нагрузки и воздействия на
гидротехнические сооружения
Фильтрация
Бетонные водосливные
плотины на нескальном
основании
Речные гидроузлы
Грунтовые плотины
Береговые водосбросы
Затворы
Бетонные плотины на скальном
основании
Итого
Обозначения:
Л – Лекции
ПЗ – Практические занятия
К/Р. – Контрольные работы
КР – Курсовая работа
Заочная форма обучения
СР
Л
14
15
1
ПЗ Лаб. РГР КП
К/Р КР
16 17 18 19
1
2
2
2
3
2
1
1
1
2
30
2
40
2
2
10
30
32
8
2
Лаб. – Лабораторные занятия
КП – Курсовой проект
20
6
10
2
16
СР
16
2
2
8
РГР – Расчётно-графические работы
СР – самостоятельная работа
182
5
3.2. Содержание разделов дисциплины
1. Введение
Общие понятия о водном хозяйстве, гидротехнике и гидротехнических
сооружениях. Классификация гидросооружений. Типы плотин. Виды водопроводящих
сооружений. Гидроузлы и гидросистемы.
2. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения
Воздействие поверхностного и подземного потоков воды на водоподпорные
сооружения, их основания и берега.
Гидростатическое давление. Гидродинамические воздействия: давление потока,
пульсация, кавитация, воздействие волн. Действие льда, шуги и наносов на сооружение.
Инерционные нагрузки на сооружения. Приближённое определение сейсмических
сил. Температурные воздействия.
3. Фильтрация
Взаимодействие воды и грунта. Фильтрационные деформации (суффозия,
фильтрационный выпор, контактный выпор, контактный размыв).
Задачи фильтрационных расчётов.
Теоретические (гидромеханические и гидравлические) методы определения
характеристик фильтрационного потока (градиентов, скоростей, расходов). Графический
метод расчёта фильтрации. Использование гидродинамичкской сетки. Метод ЭГДА.
4. Бетонные водосливные плотины на нескальном основании
Принципы расчета прочности и устойчивости сооружений по предельным
состояниям. Стадии проектирования. Строительные нормы и правила (СНиП) и др.
нормативные документы.
Типы бетонных плотин на нескальном основании. Водосбросной фронт. Выбор
удельного расхода водослива. Расчет водосбросных отверстий.
Гашение избыточной энергии потока за водосбросными сооружениями. Конструкции тела (порога) плотины, водосбросных отверстий, водобоя рисбермы, гасителей
энергии, концевого участка крепления (ковш, стена и др.).
Подземный контур бетонных водосливных плотин на нескальном основании.
Задача проектирования подземного контура. Элементы подземного контура. Шпунты.
Понуры. Дренажи. Типовые схемы подземного контура. Гидравлические методы
фильтрационных расчётов. Метод коэффициентов сопротивлений. Метод удлиненной
контурной линии, метод виртуальных длин.
Влияние геологических особенностей основания на конструкцию плотины.
Разрезка бетонной плотины швами. Конструкции швов, их уплотнение. Быки разрезные и
неразрезные. Конструкции быков, пазы для затворов.
Устой, его элементы. Обходная фильтрация и конструктивные мероприятия для
борьбы с ней. Струенаправляющие сооружения верхнего и нижнего бьефов.
Расчёты устойчивости бетонных плотин на нескальном основании. Расчет
контактных напряжений, их анализ. Схемы потери устойчивости. Расчет устойчивости по
схеме плоского сдвига. Значение анкерного понура.
5. Речные гидроузлы
Типы гидроузлов на нескальных основаниях. Технико-экономические принципы
выбора створа и компоновки сооружений.
Влияние схемы пропуска строительных расходов на компоновку гидроузла и
конструкцию водосливной плотины. Пойменная и русловая компоновки. Метод гребёнки.
6
6. Грунтовые плотины
Классификация грунтовых плотин по материалам, по конструкции, способам
производству работ и пропуску эксплуатационных расходов, по высоте и т.д. Цели и
задачи проектирования грунтовых плотин.
Грунт – строительный материал тела плотины. Классификация грунтов.
Водопроницаемость грунтов, прочность. Назначение плотности глинистых грунтов в
сооружении; понятие об оптимальной влажности и поровом давлении. Плотность
песчаных и крупнозернистых грунтов в теле плотины. Деформируемость грунтов.
Назначение основных размеров грунтовых плотин. Определение отметки гребня
плотины, заложение откосов. Бермы, их назначение. Противофильтрационные устройства
плотины из грунтовых и негрунтовых материалов. Сопряжение плотины с основанием.
Фильтрация в грунтовых плотинах. Однородная плотина на непроницаемом
основании. Особенности фильтрационных расчетов в плотинах с дренажами и на
проницаемом основании.
Переходные зоны и дренажи. Зерновой состав переходных зон и фильтров. Подбор
зернового состава из условия суффозии, контактного выпора, из условия кольматации.
Земляные плотины. Намывные земляные плотины. Методы намыва.
Каменно-земляные и каменные плотины. Конструкции плотин. Типы и
конструкции противофильтрационных устройств из грунтовых и негрунтовых
материалов. Ядра. Экраны. Диафрагмы. Сопряжение плотины с основанием.
Расчет устойчивости откосов грунтовой плотины по круглоцилиндрическим и
плоским поверхностям скольжения. Метод Терцаги. Учет сейсмических сил.
Особенности конструирования и проектирования грунтовых плотин в суровых
климатических условиях. Методы замораживания тела плотин.
7. Береговые водосбросы
Типы береговых водосбросов. Основы и задачи проектирования. Водоприёмники
береговых водосбросов (глубинные, кольцевой, лепестковый, траншейный). Гашение
энергии за водосбросами.
Быстроток, туннельный и шахтный водосбросы. Конструкции и задачи
гидравлического расчёта.
Водоводы в теле грунтовых плотин. Водосливные грунтовые плотины.
8. Затворы
Поверхностные затворы. Классификация поверхностных затворов. Плоские
затворы (конструкции, область применения, перспективы). Сегментные и вальцовые
затворы. Секторные, клапанные и крышевидные затворы и другие виды затворов.
Глубинные затворы. Классификация глубинных затворов. Плоские, сегментные,
дисковые, цилиндрические, игольчатые, конусные, клиновидные затворы. Конструкции,
область применения.
9. Бетонные плотины на скальном основании
Требования к прочности материала плотин и устойчивости плотин в целом. Анализ
профиля плотин. Влияние основания на профиль плотины. Профили глухих и
водосливных плотины.
Гравитационные плотины на скальных основаниях. Типы конструкции. Расчет
прочности плотины элементарным методом. Учет совместной работы плотины и
основания. Зонирование бетона. Расчет устойчивости плотины на сдвиг. Разрезка плотины
швами. Облегчённые гравитационные плотины. Водосбросы в гравитационных плотинах.
Типы контрфорсных плотин, условия их применения. Общая теория расчета
контрфорсов. Массивные контрфорсные плотины, плотины с плоскими перекрытиями и
многоарочные. Статические расчеты. Водосбросы контрфорсных плотин.
7
Типы арочных плотин, условия их применения. Методы расчета арочных плотин :
независимых арок, арок и центральной консоли, пробных нагрузок, оболочек.
Примыкание арочных плотин к берегам. Понятие о термическом режиме. Водосбросы
арочных плотин.
3.3. Лабораторный практикум
N
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
1
3
Фильтрационный выпор. Определение критического градиента
фильтрации
3.4. Тематика практических занятий
№
№ раздела
п/п дисциплины
1
5
2
6
Наименование и содержание практических занятий
Определение параметров волн и высоты наката волн на откос
грунтовой плотины
Определение пропускной способности напорного водосброса.
3.5. Курсовые проекты и работы
Цель курсового проектирования - приобретение практических навыков и умения:
а) прилагать полученные теоретические знания к решению задач конструирования и
проектирования водоподпорных и водосбросных сооружений;
б) самостоятельно работать со справочной, нормативной и учебной литературой;
в) научиться формулировать, решать и излагать задачи проектирования в
пояснительной записке и на чертеже.
7 семестр
Курсовой проект № 1. "Водосбросная плотина в составе низконапорного или
средненапорного гидроузла"
1. На основе инженерно-геологической оценки створа, условий
2 часа
строительства и эксплуатации обосновать выбор компоновки
гидроузла
2. Выполнить гидравлические расчеты и обосновать профиль
10 часов
водосливной плотины и конструкцию крепления нижнего бьефа
3. Выполнить фильтрационные расчеты и обосновать конструкцию
подземного контура плотины
4 часа
4. Обосновать конструкцию плотины: выполнить расчеты устойчивости
плотины на сдвиг, напряжений на контакте с основанием
6 часа
5. Обосновать расчетом схему пропуска строительных расходов
2 часа
6. На чертеже вписать сооружения на местность, дать инженерное 16 часов
изображение запроектированных сооружений и конструкций
Итого 40 часов
Пояснительная записка объемом 25-30 страниц;
Чертеж - 1 лист (формат 594841см)
8 семестр
8
Курсовой проект № 2. "Гидроузел с грунтовой плотиной"
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
На основе оценки природно-климатических условий обосновать выбор
типа грунтовой плотины; определить размеры основных элементов и
конструкций грунтовой плотины
Расчет физико-механических свойств грунтов тела плотины
Выполнить фильтрационный расчет
Определить зерновой состав переходных зон (или обратного фильтра)
Выполнить оценку устойчивости откосов плотины (вручную или на
ЭВМ)
Сконструировать
и
обосновать
гидравлическими
расчетами
конструкции строительных водосбросов
Сконструировать
и
обосновать
гидравлическими
расчетами
конструкции эксплуатационных водосбросов
На чертеже вписать сооружение на местность, дать инженерное
изображение запроектированных сооружений и конструкций
Итого
2 час
2 часа
4 часа
2 часа
6 часов
4 часа
6 часа
14 часов
40 часов
Пояснительная записка объемом 25-30 страниц;
Чертеж - 1 лист (формат 594841см)
3.6. Расчетно-графические работы – не предусмотрены
3.7. Перечень контрольных заданий:
Контроль реализуется:
- при выполнении и защите студентом лабораторных работ,
- путём коллоквиума и домашних заданий,
- при выполнении и защите студентом курсовых проектов.
6 семестр
а) Коллоквиум – 2 шт.
- "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения",
- "Бетонные плотины на нескальном основании".
б) Домашнее задание – 2 шт.:
- "Построение гидродинамической сетки в основании плотины"
- "Построение эпюр давления на флютбет по различным методикам и их
сравнение".
7 семестр
а) Коллоквиум – 3 шт.:
- "Грунтовые плотины. Конструкции и расчеты",
- "Береговые водосбросы. Конструкции и гидравлические расчеты",
- "Конструкции и расчёты бетонных плотин на скальном основании".
б) расчётно-графические работы – 2 шт.:
- "Расчёт прочности и устойчивости бетонной гравитационной плотины”
- "Расчёт прочности и устойчивости контрфорсной плотины”.
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
4.1. Рекомендуемая литература
а) основная
9
1. Гидротехнические сооружения (речные): учебник для вузов: в 2 ч./Л.Н.
Рассказов и др.- М.: Изд-во АСВ, 2011. Ч.1. - 581 с.
2. Гидротехнические сооружения (речные): учебник для вузов: в 2 ч./Л.Н.
Рассказов и др.-М.: Изд-во АСВ, 2011. Ч. 2. - 533 с.
б) дополнительная литература
3. Проектирование речных гидроузлов на нескальных основаниях. /Под ред.
М.М.Гришина и А.И. Михайлова, М.: Энергия, 1962.
4. Слисский С.М. Гидравлические расчеты высоконапорных гидротехнических
сооружений. М.: Энергия. 1979
5. Справочник проектировщика "Гидротехнические сооружения" под ред.
В.П.Недриги, М.: Стройиздат. 1983
6. 4. Справочник по гидравлическим расчетам /под ред. П.Г.Киселева, М.:
7. Энергия. 1972. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических
сооружений. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат. 1988.
8. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин Учебное
пособие для вузов. 2-е издание (дополненное), М.,
в) нормативно-справочная литература
СП.58.13330.2012
Гидротехнические
сооружения.
Основные
положения.
Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003.
СП.39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция
СНиП 2.06.05-84.
СП.38.13330.2010. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения
(волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*.
СП.23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная
редакция СНиП 2.02.02.-85.
СП 40.13330.2012 Плотины бетонные и железобетонные. Актуализированная
редакция СНиП 2.06.06-85.
СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических
сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87
4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
4.2.1. Компьютерные программы:
№
п\п
Описание
Наименование
программного
обеспечения
Тип лицензии
1
Программный
комплекс
по
расчету
устойчивости откосов грунтовых плотин с
определением
сейсмической
нагрузки,
порового давления и осадки сооружения
OTKOS
Разработано
ППС МГСУ
4.2.2. Учебные фильмы
«Исполин на Енисее».
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебные занятия по дисциплине «Речные гидротехнические сооружения»
проводятся в следующих оборудованных учебных кабинетах, оснащенных
соответствующим оборудованием и программным обеспечением:
10
№
п/п
Вид учебного
занятия
Наименование оборудования
1
2
3
1
Лекция
Стационарные / мобильные
(переносные) наборы
демонстрационного оборудования
Мобильные (переносные) наборы
демонстрационного оборудования
2
3
Практическое
занятие
Лабораторные
занятия
Макет "Компоновка гидроузла"
Макет "Бетонная водосливная
плотина"
Макет "Судоходный шлюз"
Макет "Эвенкийская ГЭС"
Стенд "Волжско-Камский каскад
ГЭС"
Стенд "Типы водонапорных
сооружений"
Лабораторная установка
фильтрационного выпора
№ и наименование оборудованных
учебных кабинетов, объектов для
проведения практических занятий
4
Аудитории / аудитория для
проведения занятий лекционного
типа в соответствии с перечнем
аудиторного фонда
Аудитории / аудитория для
проведения занятий семинарского
типа в соответствии с перечнем
аудиторного фонда
503г УЛБ, Лаборатория
"Гидротехнических сооружений"
203в УЛБ, Лаборатория
"Гидротехнических сооружений"
Программа рассмотрена и утверждена на заседании МК института гидротехнического и
энергетического строительства.