ДЕФОРМАЦИИ СООРУЖЕНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ШИРИНУ ШВОВ

Деформации швов - их открытие и закрытие - зависят от температурного режима сооружения, характера основания, расстояния между швами, типа и размера сооружения, местоположения швов в сооружении и др.

Наибольшие деформации швов наблюдаются вблизи наружных поверхностей сооружения, соприкасающихся с водой или воздухом, со стороны верхнего и нижнего бьефов.

Ширина деформационных швов определяется на основе анализа деформаций основания, в зависимости от ожидаемого наклона секций в направлении оси плотины, высоты полубыков секций, с учетом экономических и производственных соображений. Экономически целесообразная ширина шва определяется тем, что при увеличении ширины секции число швов уменьшается, но зато необходимо увеличивать ширину шва, усиливать армирование секции и повышать марку бетона для обеспечения прочности сооружения.

При назначении ширины шва и размеров уплотнений исходят также из ряда производственных условий: установки и разборки опалубки, удобства ремонта, монтажа.

Ширина деформационных швов в сооружениях, возводимых на сжимаемых основаниях, кроме температурных деформаний, зависит от деформаций, связанных с перекосом секций сооружений при неравномерной осадке основания. Перекос может вызвать навал одной секции на другую. Во избежание больших напряжений, которые могут при этом возникнуть, ширину шва приходится делать с запасом, обеспечивающим свободную деформацию без нажатия одной секции на другую.

Сравним теоретическое обоснование ширины швов и их деформации с натурными данными эксплуатации. На ширину деформационного шва влияют распределение температуры по бетонному массиву и инженерно-геологические характеристики грунтов основания (осадки, перекосы, навалы одной секции на другую в результате неравномерной осадки сооружения и т.п.).

Многочисленными исследованиями установлено, что температурные колебания на глубине массива в нескольких метрах от открытых поверхностей затухают. В результате общего хода гармонических температурных колебаний наружного воздуха на низовой и, в меньшей степени и реже, на верховой гранях плотины возникают попеременно сжимающие н растягивающие напряжения, которые вызывают появление трещин между строительными швами. Расхождение шва между секциями сооружения происходит по закону тепловыделения и скорости теплоотдачи от поверхности бетона к воздуху.

Исходя из вышесказанного, раскрытие температурного шва по высоте сооружения может быть более правильно определено по следующему методу. При расчете примем, что годовые колебания температуры наружного воздуха являются гармоническими и могут быть аппроксимированы (по С. И. Муромову) в виде действительной части комплексного выражения.

Рассмотрим распределение температуры в секции длиной 50 м. С двух торцов секция подвержена воздействию тепловых потоков со стороны наружного воздуха. С боковых сторон секция может считаться адиабатно-теплоизолированной, так как там расположены идентичные секции.

Установлено, что деформации вызываются сезонными колебаниями температур наружного воздуха, которые отмечены в массиве бетона на глубине до 6,0 м. На эту глубину происходит минимальное раскрытие межсекционного шва. Аналогичные расчетные данные получены по Братской ГЭС и Мамаканской ГЭС. Отсюда можно сделать вывод о том, что асфальтовая мастика в шахте шпонки должна обязательно разогреваться во время строительства в период поярусного заполнения и перед затоплением котлована.

А.Б. Гаджиев, Деформационные швы гидротехнических сооружений, Л., Энергия, 1975