ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ
Контрфорсные плотины (рис. 9.1) состоят из отдельно стоящих контрфорсов (ребер, стенок), пространство между которыми перекрыто напорной конструкцией в виде плит, консольных утолщений контрфорсов, арок. Давление воды, наносов и других нагрузок, действующих на напорное перекрытие, передаются через контрфорсы на основание либо непосредственно при прочном скальном основании, либо через фундаментную плиту: частичную при слабых скальных основаниях или сплошную при нескальных. Профиль контрфорсной плотины обычно характеризуется наклоном верховой грани (рис. 9.2, вд).
Контрфорсные плотины так же, как и гравитационные, сопротивляются действию горизонтального давления воды за счет сил сопротивления сдвигу по основанию. Однако для обеспечения их устойчивости требуется меньшая масса плотины по сравнению с массой гравитационной плотины, вследствие вовлечения в работу на сдвиг пригрузки напорной грани водой Wi и практически полного снятия фильтрационного давления Яф в основании плотины при отсутствии фундаментной плиты (рис. 9.2).
Экономия объема бетонной кладки в контрфорсной плотине по сравнению с гравитационной зависит от наклона верховой грани плотины, определяющего величину пригрузки водой, и при прочных скальных основаниях (отсутствие фундаментной плиты) достигает 20-40% (иногда 60%); при этом экономия стоимости составляет 15-35%, вследствие того, что 1 м3 бетона контрфорсных плотин на 510% дороже 1 м3 бетона гравитационных плотин из-за большого количества опалубки и некоторого усложнения работ.
В контрфорсных плотинах на нескальных основаниях при наличии фундаментной плиты (рис. 9.3) фильтрационное давление не уменьшается по сравнению с таковым в гравитационной плотине; экономия бетона при этом будет несколько меньшей, но может быть увеличена за счет пригрузки фундаментной плиты грунтом.
При прочных скальных основаниях с высокими характеристиками tg(p и с устойчивость контрфорсной плотины против сдвига может не определять ее профиля; в этом случае при относительно небольшой высоте плотины ее верховую грань по производственным и другим условиям иногда принимают вертикальной или слабонаклоненной.
В общем случае следует стремиться к увеличению наклона верховой грани контрфорсной плотины (к увеличению угла аь см. рис. 6.7), однако это может привести к появлению растягивающих напряжений на напорной грани [см. формулу (6.22)], что нежелательно.
Контрфорсные плотины классифицируют в основном по типу напорного перекрытия. По этому признаку различают контрфорсные плотины:
а) с массивными оголовками или массивноконтрфорсные (см. рис. 9.2, в);б) с плоскими перекрытиями плитами (см. рис. 9.2, г);
в) с арочными перекрытиями или многоарочные (см. рис. 9.2, д).
По типу контрфорсов различают плотины с одиночными и сдвоенными (или парными) контрфорсами (см. рис. 9.9 и 9.10, д) или сквозными. Контрфорсные плотины строят и глухими и водосбросными. Контрфорсные плотины классифицируют и по другим признакам [15].
Контрфорсные плотины сравнительно небольшой высоты строились еще в XV1-XIX вв. Они имели вертикальные напорные грани и выполнялись из каменной кладки на растворе. Более интенсивно контрфорсные плотины стали строить в конце XIX начале XX в., что связано с использованием бетона и железобетона при возведении плотин. В настоящее время в разных странах построено более 500 контрфорсных плотин; наибольшая достигнутая высота 215 м (многоарочная плотина Даниэль Джонсон в Канаде, см. рис. 9.32)
В СССР построено несколько контрфорсных плотин небольшой высоты (до 20 м) и крупные массивноконтрфорсные плотины: Зейская на р. Зея высотой 111 м (Россия), Кировская на р. Талас в Кыргызстане высотой 83 м, Андижанская на р. Карадарья в Узбекистане высотой 115 м.
