Гидротехнические сооружения (Часть 1)
Замечания по проектированию массивно-контрфорсных плотин
Предварительный выбор основной схемы плотины: наклоны граней контрфорсов т1 и т2 (см. рис. 11,2, 11.3 и др.), шаг контрфорсов l, толщина их dделается, обычно по аналогам в зависимости от напора плотины, характера основания, климатических и других условий. Кром того, можно пользоваться графиками. Предварительный выбор должен затем корректироваться расчетом.
Расчеты массивно-контрофорсных плотин. Расчеты устойчивости плотины на сдвиг
Этот расчет делается аналогично расчету гравитационной плотины, причем рассчитывают отдельные секции плотины.
Расчеты прочности контрфорсов
Напряженное состояние отдельных контрфорсов определяют, пользуясь методом сопротивления материалов. Для высоких плотин применяют и метод теории упругости с принятием ряда допущений виду сложной формы контрфорса.
Контрофорсные плотины с плоскими перекрытиями (плитами)
Эти плотины из железобетона были особенно распространены при сравнительно небольших напорах в начале нашего века (так называемые плотины типа Амбурсена), но в настоящее время строительство их резко сократилось. Немного строилось и плотин более высоких (до 30-40 м) на скальных основаниях (главным образом в Скандинавских странах). Наибольшей высоты - 76 м достигла плотина Родригес в Мексике.
Конструкции контрофорсных плотин
Как видно из рис. 11.1, б и 11.4, основными элементами рассматриваемых плотин являются контрфорсы, напорные плиты, перекрывающие их, и балки жесткости между контрфорсами. В случае нескального основания или слабого скального под плотиной устраивают сплошную фундаментную плиту (рис. 11.14; 11.15, г, д, е).
Расчеты плотин с плоскими перекрытиями
Проверка устойчивости плотин на сдвиг ведется так же, как и массивно-контрфорсных плотин [формулa (11.1)]. В случае нескального основания к силам, показанным на рис. 11.3, добавляется вес фундаментной плиты, и фильтрационное давление Wф считается так, как в бетонных плотинах.
Конструкции многоарочных (арочно-контрофорсных) плотин
Из всех видов контрфорсных плотин многоарочные (см. рис. 11.1, в) являются наиболее экономичными, особенно в створах широких долин (экономия в бетоне - от 30 до 60% и более по сравнению с гравитационными массивными).
Арочные перекрытия
В железобетонных плотинах (рис. 11.19)арочные перекрытия армируются обычно двойной прутковой арматурой или же жесткой в виде ферм, которые используются и в период постройки для удержания опалубки (рис. 11.20, в); соединения арок с контрфорсами делается или с жестким опиранием (рис. 11.20, а), что менее рекомендуется, либо свободное с помощью опорной плиты (рис. 11.20, б, в); при полых контрфорсах арки соединяются непосредственно со стенками контрфорсов (рис. 11.19).
Водосбросы в плотинах
Устройство водослива в арках затруднительно, требует специальных конструкций и крепления основания между контрфорсами. При не очень больших расходах воды и водосливы, и глубинные водосбросы могут устраиваться в теле контрфорсов (удобно, трубопроводы в полых контрфорсах) и поверх контрфорсов в лотках (рис. 11.22, а).
Основания контрфорсов
По характеру статической работы многоарочной плотины неравномерная осадка контрфорсов недопустима, поэтому эти плотины требуют безукоризненного скального основания, чему большинство построенных сооружений удовлетворяет. Однако в последнее время многоарочные плотины строятся и на более сложных, слабых и податливых основаниях. Так, плотина Бени-Бадель в Алжире (рис. 11.21) построена на податливом основании, сложенном переслаивающимися мергелистыми сланцами я песчаниками.
Расчеты многоарочных плотин
Статический расчет наклонных арочных перекрытий. По условиям статической работы круговые арки с наклонной осью, перекрывающие пролеты многоарочных плотин, отличаются от арок с вертикальной осью, тем, во-первых, что они подвержены неравномерному давлению воды верхнего бьефа, обусловленному разным заглублением расчетного сечения (нормального к оси арки), в частности в ключе и в пятах, а во-вторых, действием составляющей собственного веса арки нормально к ее оси.
Расчет арок на неравномерное давление воды
Выделим двумя плоскостями, нормальными к оси арок, арочное кольцо шириной по образующей в 1 м (рис. 11.23, а); пусть глубина воды 
- над ключом арки по среднему ее сечению, 
- над пятами и у - в какой-либо точке напорной поверхности, определяемой сечением, наклоненным к оси симметрии под углом 
.
Расчет арок на действие их собственного веса
Расчет ведется, рассматривая элемент арки шириной 1 м, считая по образующей радиусом 
(рис. 11.26).
Статические расчеты контрфорсов
плотинах высоких с большими расстояниями между контрфорсами для расчета рекомендуется применять метод теории упругости, если напорное перекрытие отделено от тела контрфорса плитой (см. рис. 11.20,6, в), считая вес перекрытия нагрузкой на контрфорс; но если арочное перекрытие жестко связано с контрфорсом (рис. 11.20, а и 11.22,6), тогда считают методами строительной механики и в расчет вводятся; сечение контрфорса вместе с полуарками перекрытия (на рис. 11.22,6), его площадь F, его момент инерции J при пролете (шаге контрфорсов) l.
Термический режим контрофорсных плотин
В зимний период напорное перекрытие контрфорсов с верховой стороны обогревается теплом водохранилища, а с низовой стороны подвержено воздействиям температур наружного воздуха. Нулевая изотерма при этом располагается внутри перекрытия, и ее перемещение в результате колебаний температуры наружной среды приводит к попеременному замораживанию и оттаиванию бетона и его постепенному разрушению.
Расчет температурного режима полости контрфорсной плотины с плоским напорным перекрытием
Стационарный процесс. Расчет температуры в полости плотины производится для средних расчетных температур наружной среды по формуле (4.17) как для многослойной конструкции, состоящей из следующих термических слоев (сопротивлений):
Учет тепла основания плотины
Температура внутри полости зависит также от теплового потока, идущего от основания плотины: в летний период благодаря большой теплоемкости воды происходит аккумулирование тепла водохранилищем, которое расходуется за зиму через основание.
Условия для применения различных типов плотин
Контрфорсные бетонные плотины могут строиться в различных створах, но в относительно узких створах они уступают по экономичности арочным плотинам. В створах широких у контрфорсных плотин нет конкурентов, кроме грунтовых плотин, особенно при высоких напорах. Самая высокая многоарочная плотина Даниель Джонсон (она же Маникуаган-5) имеет высоту в русловом пролете 215 м и длину 1220 м (рис. 11.29,а); она состоит из 13 секций пролетами арок по 76,2 м и центральной арки пролетом 116,5 м; основание ее - граниты.
Пути дальнейшего развития контрфорсных плотин
Современные научные исследования и инженерные проработки направлены на устранение или смягчение указанных выше недостатков контрфорсных плотин, усовершенствование конструкций и методов производства работ и повышение экономичности плотин.
Бетонные арочные плотины. Види арочних плотин
Арочними плотинами называют криволинейнне в плане водоподпорные сооружения, работающие как свод или оболочка и сопротивляющиеся действию горизонтальних нагрузок в основном за счет упора их в берега ущелья (рис. 12.1).
Классификация арочных плотин
По относительной толщине профиля - коэффициенту стройности различаются следующие типы арочных плотин: тонкие 
<0,2; толстые 
=0,2-0,35; арочно-гравитационные 
>0,35.
Статические расчеты арочных плотин. Силы, действующие на арочную плотину
Отметим некоторые особенности нагрузок, действующих на арочные плотины.
В основное сочетание нагрузок для арочной плотины включаются (рис. 12.14, а) гидростатическое и волновое давления воды (
и 
) собственный вес сооружения (G), давление наносов (
) и температурные воздействия.
Методы статического расчета арочных плотин
Арочные плотины в статическом отношении представляют собой пространственную упругую оболочку с переменной кривизной и толщиной в вертикальном и иногда в горизонтальном направлениях, со сложными геометрическими и статическими граничными условиями. Точное решение напряженного состояния подобной конструкции встречает значительные математические трудности, что объясняет существование многих упрощенных методов статического расчета арочных плотин.
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.