Выбор радиуса, центрального угла арок и назначение очертания профиля плотины

При вписывании арок плотины в местность стремятся получить благоприятные условия для работы как самой арки, так и береговых примыканий при минимальных объемах бе­тона и скальной врезки.

Из анализа напряжений в арках следует, что на­пряжения в арке тем меньше, чем меньше радиус арки и чем больше центральный угол.

Однако с увеличением центрального угла увеличивается длина арки и объем ее материала и часто ухудшаются условия подхода арок к горизонталям, поэтому на практике обычно центральный угол принимается не более 130-140°.

В створах, имеющих форму сечения, близкую к прямоугольной, выбранные максимальный угол и минимальный радиус арок легко выдержать почти по всей высоте плотины и в этом случае толщина арок увеличивается книзу пропорционально высоте (рис. 12.31, а), отклоняясь от закона прямой

 Рис. 12.31 Виды арочных плотин при различ­ных формах створа:
а - плотина   с  постоянным   радиусом    ( цилиндриче­ская); б - плотина спостоянным углом

главным образом в связи с учетом распределения гидростатической нагрузки между аркой и стенкой. Такие плотины, имеющие форму, близкую к цилиндрической, носят название плотин постоянного радиуса. Примером их являются Саяно-Шушенская плотина (см. рис. 12.5) и ряд других. Напорная грань у этих плотин вертикальная, низовая - наклонная.

Сохранение постоянного радиуса в створах трапецеидальной и треугольной форм ведет к уменьшению в нижних сечениях пло­тины центрального угла, т. е. противоречит требованию экономич­ности арочных плотин, поэтому в таких условиях (рис. 12.31,б) строят плотины с переменным радиусом, уменьшающимся книзу, но с постоянным центральным углом. Таким примером являются боль­шинство современных арочных плотин. В указанных плотинах уменьшение радиусов арок книзу в связи с ростом нагрузок и со­хранением большого центрального угла дает весьма экономичные профили плотин. Однако выдержать   постоянство   угла не всегда

 Рис. 12.32 Профили   плотин  с нависанием средней части в сторону верхнего бьефа:
а - плотина   Какавякя   высотой   85 м (Греция); б - плотина    Мареж    высотой    90 м   (Франция);    1 - шов вдоль напорной грани, заполненный гип­сом; 2 - горизбнтальные швы; 3 - опорный контр­форс

 удается. Практически в нижних сечениях плотины центральные углы часто уменьшаются до 60-80° и меньше.

Вертикальные профили арочных плотин в створах трапе­цеидальной и треугольной формы часто имеют значительное искрив­ление, которое производится по условиям вписывания сооружения вместность (стремление к оптимальным углам, радиусам, врез­кам), а также по статическим условиям или при водосливных пло­тинах по гидравлическим условиям.

Исходя из статических условий профили плотины устраивают иногда со значительным нависанием средней по высоте части пло­тины в сторону верхнего бьефа (подрезка нижней части плотины), как, например, выполнено в плотинах Какавякя, Мареж (рис. 12.32), Саяно-Шушенской (см. рис. 12.5) и в ряде других. В подоб­ном профиле за счет сжимающих напряжений от собственного веса сооружения удается в нижних сечениях на верховой грани плоти­ны погасить опасные растягивающие напряжения, возникающие вконсольных элементах от гидростатической нагрузки. В ряде слу­чаев указанное нависание профиля приводит к появлению растя­гивающих напряжений на низовой грани плотины в строительный период, в связи с чем приходится устраивать специальные подпорки с верховой стороны плотины в виде контрфорсов или приливов (см. рис. 12.32), которые обычно отделяются от основного профиля пло­тины швами.

Для возведения сильно искривленных консолей применяют так­же более частую разбивку сооружения по высоте на ярусы с за­делкой швов между консолями на каждом ярусе возведения. В этом случае собственный вес консоли полностью передается на скальное основание лишь для первого яруса сооружения. Собствен­ный вес консолей последующих ярусов передается (распределяет­ся) на основание через нижнюю, уже замоноличенную часть пло­тины.
При устройстве водослива на гребне плотины, наоборот, не­редко устраивают нависание верхней части профиля в сторону ниж­него бьефа. Подобный наклон профиля позволяет отдалить место падения переливающейся струи от основания плотины, что более безопасно для работы сооружения. Наклон всего профиля плотины в сторону нижнего бьефа устраивается также для улучшения усло­вия опирания сооружения на береговые склоны и повышения их устойчивости против сдвига за счет заглубления в скальный массив равнодействующей усилий, передаваемых сооружением на основа­ние. Подобные профили приняты в плотинах Амбиеста (рис. 12 33) Аншане (см. рис. 12.2, б-з) и др.

Вообще профили арочных плотин весьма разнообразны (см. рис. 12.2, б)и отражают умение проектировщика предугадать слит­ную работу плотины с массивом ущелья, для которого сооружение всегда является инородным телом.