Определение напряжений в элементах арочной плотины

При комплексном методе расчета арочных плотин устанавливаются величины нагрузок, воспринимаемых арочными элементами р_а(у) и консольными элементами р_к (у).

Далее производится расчет напряжений в элементах плотины на их нагрузку.

Расчет напряжений в арочных элементах изложен ранее. При этом в качестве нагрузки, действующей на арки р(у), принимается нагрузка ра(у).

При расчете консольных элементов выделяется обычно элемент единичной ширины, равной 1м, на который действует доля гидро­статического давления воды рк(у) и собственный  вес сооружения.

Расчет напряжений производится по известной формуле внецентренного сжатия для ряда расчетных сечений, назначаемых по высоте плотины. На рис. 12.25 в качестве примера приведены кар­тины напряженного состояния для одного из исследованных вари­антов Ингурской арочной плотины.

Напряжения в консольном направлении для плотины, упруго защемленной в основании, характеризуются следующим.

На верховой грани в верхней части плотины (примерно 2/3 ее вы­соты) напряжения сжимающие, в нижней ее части - растягиваю­щие.

Растягивающие напряжения непосредственно у заделки плотины в основание могут достигать значительных величин и весьма неблагоприятны для работы сопряжения плотины с основанием (отрыв цементационной завесы и т. п.). Для погашения опасных растягивающих напряжений можно устраивать нависание профиля плотины в сторону верхнего бьефа (подрезку профиля плотины в нижней части), шов - надрез или сплошной шов по подошве плотины.

При появлении трещин у подошвы плотины обычно не происхо­дит существенного ухудшения общего напряженного состояния сооружения, так как в этом, случае увеличивается деформативность консольных элементов, что приводит к большему вовлечению в работу арочных элементов. В этом проявляется пространствен­ный характер работы арочных плотин и их приспособляемость к действующим нагрузкам, что объясняет высокую надежность арочных плотин.

 Рис. 12.25 Эпюры нормальных напряжений на гранях варианта   плотины  Ингурской  ГЭС   (по данным  исследований поляризационно-оптическим методом):
а - эпюры   арочных   напряжений   на   верховой   грани; б - то   же,   на низовой   грани;   в - эпюры    консольных    напряжений    на   верховой
грани; г - то же, на низовой грани

На низовой грани консоли в нижней ее части напряжения сжи­мающие (с максимумом у основания плотины), в верхней части могут появиться растягивающие напряжения. По-видимому, растя­гивающие напряжения на низовой грани плотины менее опасны для ее работы и их величины, видимо, можно не ограничивать при условии проверки допусти­мости напряженного состоя­ния сооружения с учетом раскрытия трещин в плоти­не.

При поэтапном возведе­нии и замоноличивании арочных плотин следует учи­тывать характер нагрузки от собственного веса плоти­ны. Например, для случая, показанного на рис. 12.14, собственный вес столбов II яруса будет восприниматься омоноличенной оболочкой плотины I яруса.

Расчет напряжений в плотине от действия собст­венного веса в этом случае производится следующим об­разом.

На первом этапе подсчи­тывают напряжения в консоле от веса столбов I яруса . На втором этапе рас­сматривается замоноличенное тело плотины I яруса, на гребне которой прикладыва­ется нагрузка от веса выше­лежащих столбов.

От указанной нагрузки в плотине возникнут напряже­ния в вертикальной плоскос­ти и в   горизонтальной    .

Суммарные напряжения в нижней части плотины от действия собственного веса   с учетом   поэтапности   возведения  сооружения будут равны: для консоли , для арки .