АРОЧНЫЕ ПЛОТИНЫКонструкции плотин. Криволинейные в плане плотины, работающие как горизонтально расположенная арка и передающие горизонтальную нагрузку от давления воды берегам, называются арочными. При благоприятных природных условиях арочные плотины являются наиболее экономичным решением. Так, при проектировании плотины Чиркейской ГЭС вариант плотины из местных материалов был отвергнут, несмотря на его преимущество — экономию цемента, так как при этом требовались большие капиталовложения и удлинялся срок строительства. Поэтому была запроектирована плотина бетонная арочного типа: высота ее =230 м, толщина арки поверху 6 = 6 м и понизу 5 = 32 м. Сопряжение арочной плотины с основанием выполняют врезкой тела плотины в скальное основание, так как пяты арок должны опираться на прочную скалу. Поэтому опорный контур плотины может иметь неправильную форму. Для улучшения напряженного состояния плотины в этом случае отделяют фундаментную часть от самой плотины периметральным (контурным) швом плавного очертания. Наиболее распространенная форма арок — круговая. Анализ напряженного состояния круговых арок показывает, что напряжения тем меньше, чем меньше радиус арки и больше центральный угол. На конструкцию арочной плотины влияет форма сечения ущелья. При трапецеидальной форме сечения и близкой к прямоугольной выбранную величину центрального угла и радиуса сохраняют постоянной почти по всей высоте плотины. Толщина ее увеличивается книзу пропорционально высоте. Напорная грань принимается вертикальной. При треугольной и близкой к ней форме сечения ущелья строят плотины с переменным радиусом, уменьшающимся: книзу, а центральный угол сохраняют постоянным. Бетон арочных плотин должен удовлетворять тем же требованиям, что и бетон массивных плотин. Для арочиых плотин целесообразно применять высокопрочные бетоны марок «300» и «400». Однако в связи с высокими расходами цемента возникает опасность термического трещинообразования. Особое внимание следует обращать на однородность бетона, так как неоднородность его приводит к усилению трещинообразования. Основания арочных плотин подготавливают так же, как основания гравитационных, применяя обычно цементационную завесу, которую продолжают ив склоны ущелья. Фильтрационное давление в основании и теле арочной плотины для ее прочности и устойчивости значения не имеет, однако дренаж плотины, аналогичный дренажу массивных плотин, иногда устраивают для предохранения бетона от разрушения при промерзании. Во избежание температурно-усадочных трещин арочные плотины разрезают на блоки бетонирования вертикальными радиальными (поперечными) швами, которые цементируют при возможно низкой температуре. Уложенный бетон охлаждают через систему труб с помощью холодильной установки или холодной речной воды, как на строительстве арочно-гравитационной плотины Токтогульской ГЭС. Расстояние между радиальными швами, разделяющими блоки бетонирования, составляет обычно 15 м. Со стороны обеих граней плотины устраивают уплотнения швов в виде металлических листов; у напорной грани уплотнения усиливают асфальтовой шпонкой. По способу пропуска воды аронные плотины подразделяют на глухие и водосбросные. Плотина Водо в Италии выполнена в виде купола, очерченного по поверхности шара. Купол вверху опирается на арку, на которой устроен водослив. Смотровые галереи арочных плотин устраивают в тех же целях и таких же размеров, что и в бетонных гравитационных плотинах. Эти галереи используют также во время цементационных работ при заделке межблочных швов. Сообщение между горизонтальными ярусами галерей осуществляется с помощью шахт. Методы расчета плотин. Методы расчета арочных плотин можно разделить на три группы: 1) расчет плотины как системы независимо работающих горизонтальных арок; 2) расчет плотины как пространственной конструкции в виде системы перекрещивающихся вертикальных консолей и горизонтальных арок и 3) расчет плотины как оболочки. 1. Расчет арочной плотины как системы горизонтальных арок. Крупным недостатком рассмотренного метода расчета арочных плотин является представление о плотине, как о системе независимо работающих арок, не учитывающее их взаимное влияние на статическую работу. Поэтому этот метод можно применять в основном для предварительных расчетов. 2. Расчет арочных плотин методом расчленения на арки и консоли. Арочная плотина рассматривается как система горизонтальных арочных колец и вертикальных стенок-консолей. Метод центральной консоли более точно учитывает пространственный характер работы арочной плотины по сравнению с предыдущим способом расчета, однако является весьма приближенным и может использоваться в основном в предварительных расчетах. В способе пробных нагрузок добиваются равенства прогибов по многим вертикальным сечениям и точкам, что значительно повышает точность расчета. Этим способом рассчитан ряд построенных арочных плотин. В основу расчета арочных плотин по общему вариационно-стержневому способу К. М. Хуберяна положена, как и в предыдущих случаях, стержневая схема оболочки. Горизонтально расположенные арки служат «упругим основанием» для консолей. Расчет на воздействие сейсмического толчка, направленного вдоль ущелья, может быть выполнен методом «арок — консолей», а при воздействии сейсма, направленного поперек ущелья, методом, предложенным Н. Н. Леонтьевым и Д. Н. Соболевым. Современные методы расчета арочных плотин рассматривают бетон как изотропный материал, способный воспринимать напряжения обоих знаков. Этим не учитывается, ччто арочные плотины возводят путем бетонирования отдельных столбчатых блоков, разделенных вертикальными и горизонтальными швами бетонирования. Принимаемой в расчете жесткой или упругой заделки сооружения по контуру основания фактически нет, вследствие трещиноватости основания и невозможности обеспечения надлежащего сцепления с ним бетона плотины. Не учитывается также общая деформация основания вследствие гидростатической нагрузку на дно и борта каньона и т. д. Необходимо дальнейшее совершенствование методики расчета, обеспечивающее достаточное приближение к реальным условиям работы сооружения. Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968 |
![]() |