ЯЧЕИСТЫЕ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ ПЛОТИНЫ

В массивной бетонной плотине слабо используется несущая способность бетона, который на 50—70% выполняет роль балласта, придавая сооружению вес, необходимый для обеспечения устойчивости на сдвиг. Поэтому замена части бетона весом другого более дешевого материала (камня, грунта) приводит к снижению общей стоимости сооружения. В ячеистых плотинах необходимого веса плотины составляет вес бетонного каркаса и 2/3 — вес гравийно-песчаного грунта, заполняющего ячейки. Ячеистые плотины можно выполнять из сборных железобетонных плит или пустотелых блоков; образующиеся при этом колодцы заполняют местным грунтом.

Прочность стыка между блоками на скалывание по горизонтальным швам может быть обеспечена специальными выступами. Прочность по вертикальным швам обеспечивается перевязкой швов при укладке блоков.

Работа каркаса ячеистой плотины в статическом отношении подобна работе контрфорсной плотины. Высокие ячеистые конструкции (плотины на скальных основаниях, устои и подпорные стены) рассчитывают как внецентренно сжатые балки-контрфорсы коробчатого сечения. В работе Ю. А. Ландау («Гидротехническое строительство» № 1, 1967) предложен метод расчета общей прочности высоких ячеистых конструкций из сборных плоских плит, в котором железобетонный каркас рассматривается как составная балка переменного сечения и рассчитывается на основании теории составных стержней. Распластанные конструкции (например, флютбеты плотин на нескальных грунтах) рассчитывают как системы взаимосвязанных перекрестных балок. Если количество одноименных балок превышает 5, то их действие на перпендикулярные к ним балки заменяется сплошным упругим основанием, удовлетворяющим гипотезе Винклера.

Кроме усилий от общего изгиба, направленных вдоль стенок ячеек, на каркас действуют местные усилия от давления грунта или воды, вызывающие изгиб стенок ячеек в поперечном направлении. Стенки ячеек рассчитывают при этом как балочные плиты, заделанные по двум сторонам.

Технико-экономические показатели различных типов ячеистых плотин приведены в специальной литературе. Там же изложены методы статического расчета ячеистых плотин с числовыми примерами. Для более полного использования прочности бетона и сокращения его объема при возведении плотин на скальных основаниях применяют предварительное напряжение, которое достигается двумя способами:

1) прижимают сооружение к основанию натяжением высокопрочной арматуры, заанкеренной в скальную породу;
2) создают сжимающие напряжения в бетоне сооружения плоскими гидравлическими домкратами.

Оба эти способа можно применять при возведении гравитационных, контрфорсных и арочных плотин. Предварительное напряжение повышает общую устойчивость, трещиностойкость, жесткость и сейсмостойкость гидротехнических сооружений, позволяет получить значительную экономию в стоимости строительства (до 15-25%) и материалов (снижение объема бетона до 50-70%).

При проектировании предварительно-напряженных плотин следует учитывать, что устойчивость плотин зависит от прочности анкерных креплений тросов, испытывающих большие растягивающие усилия, и стабильности грунтов основания.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968