Гидротехнические сооружения (Часть 1)
Учет особенностей скального основания, береговых склонов и условий строительства плотины при расчетах ее прочности
Схематизация реальных оснований.Для применения существующих теоретических методов расчета прочности и устойчивости необходимо схематизировать неоднородное или сложное геологическое строение основания, т. е. заменись его приближенно однородным и более простым, для которого имеются методы решения.
Влияние слоистости, крупных и ослабленных зон, наличия пород разной жесткости в основании на распределение контактных напряжений по подошве плотин
В последнее время проведен ряд экспериментальных лабораторных исследований, осветивший особенности напряженного состояния в контакте плотины и основания в некоторых типичных случаях.
Условия работы плотины на склоновых (береговых) участках створа
На склонах высота плотины уменьшается по мере подъема основания, нагрузки на отдельные секции и напряжения в них уменьшаются, как и перемещения гребня плотины (на рис. 10.17, аНН/>КК/>ММ/). При наличии плоских межсекционных швов (см. рис. 8.32, а) секции плотины на склонах работают независимо одна от другой, но при штрабных швах (см. рис. 8.32, б)часть нагрузки более высокой секции будет передаваться соседней, менее высокой, благодаря зацеплению в штрабах шва и меньшему отклонению гребня.
Влияние на напряжения очередности строительства плотины
Описанные ранее методы расчета напряженного состояния плотины предполагают, что нагрузки на плотину прикладываются как бы «мгновенно». В действительности сама плотина строится ряд лет, и гидростатическая нагрузка на высокую плотину также создается не сразу. В связи с этим напряжения в плотине могут отличаться от рассчитанных по формулам в зависимости от условий ее возведения.
Устойчивость плотины и прочность их скальных оснований
Нарушения устойчивости плотины и ее смещения могут произойти вследствие:
а) сдвига ее при нарушении контакта ее с основанием или по трещинам основания в случае появления недопустимых растягивающих и касательных напряжений;
Устойчивость плотины против сдвига
Явление сдвига плотины в последнее время изучали, главным образом, опираясь на модельные лабораторные опыты и некоторые теоретические построения. Были сделаны предложения считать критерием сдвига появление недопустимых растягивающих напряжений в зоне контакта, предлагались критерии второй теории прочности и др.
Прочность скального основания
Хотя скальные породы, как правило, более прочны «в куске», чем бетон, но в массиве, ослабленном многочисленными трещинами, основание может оказаться слабее бетона в том смысле, что в нем возникнут деформации существенно большие, чем в бетоне (модуль деформации основания может падать до 2-3 ГПа, модуль упругости бетона доходит до 20-25 ГПа). Что же касается кусков скальной породы, то прочность их на раздробление соизмерима и, как правило, выше прочности бетона.
Деформация плотин и их оснований
Вследствие большой жесткости скальных оснований плотин их вертикальные (осадки) и горизонтальные смещения невелики, измеряются миллиметрами, поэтому расчеты плотин и основании по второму предельному состоянию проводятся (и то не всегда) для сооружений I класса, для неразрезных конструкций плотин и в случае очень податливых оснований.
Облегченные гравитационные плотины
Бетонные массивные гравитационные плотины, будучи простыми по конструкции и выполнению, обладают рядом недостатков. К их числу относятся:
1) значительный объем материалов для тела плотин, в частности цемента, что приводит к высокой по сравнению с другими типами плотин стоимости;
Гравитационные плотины с расширенными (широкими) швами
В плотине с широкими швами (рис. 10.21) общие габариты не отличаются от габаритов массивной гравитационной плотины, но с каждой стороны секции плотины делаются выемки шириной ~ 0,5 е и высотой z. Объем бетона в каждой секций уменьшается на 
.
Плотины с продольными полостями
Экономия бетона в плотинах с продольными полостями получается благодаря уменьшению фильтрационного давления W на подошву плотины.
Плотины с предварительным напряжением бетона, заанкеренные
Идея искусственного напряжения кладки плотин впервые осуществлена в 1934 г. при усилении плотины Шерфа (Алжир) из каменной кладки на растворе, в связи с наращиванием ее на 3 м, а также из-за недостаточной прочности и устойчивости (рис. 10.24).
Проектирование гравитационных плотин. Выбор места для плотины
Район строительства плотины устанавливается при разработке схемы использования данной реки. Выбор створа, положение на нем плотины делается при компоновке всего гидроузла (см. гл. 25), окончательное же местоположение и отметка подошвы плотины определяются главным образом геологическими условиями.
Выбор типа плотины
Гравитационные плотины «классического» типа являются вообще самыми дорогими по сравнению с другими типами плотин, поэтому следует, как правило, применять их как водосборные и избегать глухих, заменяя последние грунтовыми плотинами. Необходимо обязательно сравнивать вариант «классической» плотины с вариантами облегченных для данных местных природных условий. Опыт последних лет показывает, что плотины «классического» типа оказываются приемлемыми в суровых (северных) климатических условиях, на реках многоводных, с тяжелыми ледоходами и т. п.; в иных же условиях они обычно уступают по затратам другим тепам плотин.
Пути дальнейшего облегчения и удешевления гравитационных плотин
Кроме указанных в предыдущих параграфах, имеются еще и другие пути экономии бетона и снижения стоимости гравитационных плотин. Некоторые из них рассмотрены ниже.
1. Применение бетона с малым содержанием цемента и зонирование его по маркам.
Бетонные и железобетонные контрофорсные плотины. Общие сведения и классификация
Контрфорсные плотины представляют собой перекрытия - массивные (рис. 11.1, а) или тонкие плиты, своды (рис.. 11.1, б, в), воспринимающие напор воды верхнего бьефа и опирающиеся на вертикальные стенки - контрфорсы, которые передают нагрузку от перекрытий основанию. Дополнительным элементом конструкции могут быть балки жесткости или распорки между контрфорсами, препятствующие выпучиванию (продольному изгибу) последних. Масса контрфорсной плотины значительно меньше массы массивной гравитационной плотины в тех же условиях, поэтому устойчивость ее против сдвига обеспечивается пригрузкой воды над наклонным перекрытием и уменьшением фильтрационного давления, как об этом сказано ниже.
Классификация контрфорсных плотин
По типу напорного перекрытия эти плотины делятся на:
а) плотины с массивными бетонными перекрытиями (рис. 11.2, в), или массивно-контрфорсные;
Краткие исторические сведения о контрофорсных плотинах
Первая многоарочная каменная плотина с вертикальными сводами Эльче высотой 23 м была построена в конце ХVI в. в Испании, но широкое развитие тип многоарочной плотины получил с начала XX в., когда были применены наклонные бетонные, а затем железобетонные своды (арки), что давало существенную экономию по сравнению с массивными плотинами.
Схема работы контрфорсной плотины и ее устойчивость на сдвиг по основанию, требования к качеству основания
На секцию контрфорсной плотины (рис. 11.3) длиной l (шаг контрфорсов) при толщине контрфорса dдействуют силы:
Массивно-контрофорсные плотины
Массивно-контрфорсные бетонные плотины (рис. 11.2, а и в) в последнее время получили широкое распространение. По сравнению с гравитационными массивно-контрфорсные плотины при напорах свыше 60-80 м дают экономию в объеме бетонной кладки до 20-40% и по стоимости до 15-35%, учитывая, что 1 м бетона контрфорсных плотин на 5-10% дороже бетона гравитационных из-за большего количества опалубки и некоторого усложнения работ.
Примеры контрофорсных плотин. Плотины с одиночными контрфорсами
Закончена в 1975 г. Кировская плотина на р. Талас высотой 84 м (рис. 11.6), была запроектирована с полыми контрфорсами, но затем от них отказались, чтобы применить «токтогульский метод» бетонирования тонкими слоями (0,5-0,7 м). Этим объясняется сравнительно большая толщина контрфорсов, равная 12 м при шаге их 22 м. Плотина имеет и поверхностные, и глубинные водосбросы.
Плотина с полыми (парными) контрфорсами
Формы оголовков плотин с полыми контрфорсами по существу те же, что и в плотинах со сплошными контрфорсами. Примерами могут служить плотины Олеф, Андижанская, Хатанаги и др.
Производственно-конструктивные особенности контрофорсных плотин
Контрфорсы представляют собой стенки или постоянной толщины, или, что чаще, переменной, увеличивающейся к основанию. Вообще толщина сплошных контрфорсов зависит от шага, их l и высоты плотины; по опыту плотиностроения толщина составляет (0,2-0,4) l для плотин высотой
Так же рекомендуем посмотреть:
-
Виды торговой мебели
Оборудование для торговли необходимо для того, чтобы осуществлять хранение и демонстрацию различного товара. -
Особенности алюминиевых и медных листов
Современная промышленность нуждается в качественных материалах, которые не будут окисляться и подойдут для штамповки любого типа. -
Использование облицовочной керамической плитки
Сегодня, пожалуй, использованием облицовочной керамической плитки уже и не удивишь совсем никого: встретить ее можно если и не в каждом доме, то в трети точно. -
Как сделать подвесной потолок в офисе
Когда на рынке появился гипсокартон, заниматься ремонтом стало проще. Раньше для отделки можно было использовать кафельную плитку, обои. -
Аренда экскаватора: особенности выбора техники и ее эксплуатации
В строительстве, при проведении дорожных работ, в процессе демонтажа зданий активно используется землеройная техника.