Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


РАСЧЕТ ОБЩЕЙ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ КОНТРФОРСНЫХ ПЛОТИН

Схема работы контрфорсной плотины и ее устойчивость на сдвиг по основанию. Статические расчеты контрфорсных плотин выполняют для отдельных секций, включающих контрфорс и два полупролета напорного перекрытия (рис. 9.22). Поэтому действующие на секцию силы собираются на длине пролета


Исходя из этого уравнения, подбирают размеры плотины, а также основные параметры: шаг контрфорсов и угол наклона напорного перекрытия к горизонту. При этом следует стремиться к увеличению шага и уменьшению угла, но помнить, что с увеличением шага растут напряжения в напорном перекрытии; последнее влечет за собой или применение железобетона в плитах, или переход к арочным перекрытиям (подробнее см. п. 9.1).

Давление, передаваемое от контрфорсов на основание, распределяется в этих плотинах более равномерно по длине контрфорса (это результат пригрузки напорного перекрытия водой Щ). Требования к качеству основания контрфорсных плотин примерно такие же, как и для массивных гравитационных.

Большинство контрфорсных плотин построено на скальных основаниях. В случае нескальных оснований (песчаных, суглинистых, гравелистых) применяют контрфорсные плотины ограниченной высоты с устройством фундаментной плиты под всей плотиной (см. рис. 9.3; 9.12).


Расчет прочности контрфорсов.

Контрфорсы представляют собой объемное тело в общем случае с переменной толщиной по высоте плотины и различными утолщениями в виде: заплечников для опирания плоских плит перекрытия, консольных оголовков или арочного перекрытия, жестко связанного с контрфорсом, и следовательно, имеют объемное напряженное состояние. В подобной постановке задача о напряженном состоянии конструкции является весьма сложной и может быть решена лишь на основе применения метода конечных элементов (см. п. 6.5) или с помощью модельных исследований (см. гл. 32). В практических расчетах данная задача приближенно сводится к плоской, для решения которой могут использоваться метод теории упругости, метод сопротивления материалов и другие приближенные методы.

При применении метода теории упругости рассматривается задача о плоском напряженном состоянии пластинки в виде клина постоянной толщины. Подобная схематизация контрфорса может быть принята для плотин с плоским напорным перекрытием (в этом случае пренебрегают влиянием относительно небольших заплечников с верховой стороны) или многоарочных плотин в случае устройства шва между контрфорсом и арочным перекрытием.

Для расчетной схемы, представленной на рис. 9.23, расчет выполняется по тем же формулам, что для гравитационной плотины (см. п. 6.4), с заменой, однако, гидростатического давления на величину или для формул (6.41) с заменой величины. Имеются решения и для контрфорсов с переменной толщиной. [56]


Для расчета напряжений в контрфорсах с массивными оголовками подобная схематизация является слишком грубой; в этом случае более точные результаты могут быть получены при применении элементарного метода расчел (см. п. 6.3).

Для расчетной схемы, представленной на рис. 9.24, а, напряжения в горизонтальном сечении контрфорса определяют по формулам (см. п. 6.3): при построении эпюры напряжений сх вначале решают задачу в плоской постановке, т. е. без учета оголовков контрфорса (расчетное сечение контрфорса показано на рис. 9.24 а штриховкой) и с заменой давления на величину. Для этого случая определяют напряжения на гранях контрфорса [см. формулы (6.18) и (6.20)] и строят эпюру напряжений сх в сечении по линейному закону. Полученную эпюру напряжений можно считать справедливой на участке контрфорса за оголовком. На участке оголовка эпюру напряжений стх следует исправить, так как реально на напорную грань контрфорса действует нагрузка, т.е. необходимо определить напряжения ot по формуле (6.18). Поскольку распределение напряжений ох по оголовку не известно, следует принять его приближенно линейным, как показано на рис. 9.24, а; расчетная эпюра показана на рис 9.24, а штриховкой.

Для построения эпюры касательных напряжений в сечении используют расчетные формулы (6.26) и (6.29), при этом


Указанный недостаток исключается в методе расчета ТестаСпаньолетти, который подробно изложен в [133]. В данном методе расчетные зависимости записываются в усилиях, например:



Исходя из пришлых зависимостей, расчетная формула для определения касательных напряжений хх в любом сечении х представлена в виде

При расчете напряжений в контрфорсах многоарочных плотин (в случае жесткого соединения арочного перекрытия с контрфорсом) можно воспользоваться приближенной схемой, приведенной на рис. 9.25.

В этом случае определяют нормальные сопряжения арок с контрфорсами. Далее принимают, что арочное перекрытие вследствие его гибкости не участвует в восприятии напряжений и т, поэтому их расчет производят лишь для сечения контрфорса по формулам (9.4) и (9.5)

При расчетах напряжений в контрфорсах применяют и другие приближенные методы, в частности, метод малых блоков для определения напряженного состояния в сечениях контрфорса [133].

По найденным значениям напряжений ст оу и т определяют главные нормальные и касательные напряжения, углы наклона их действия в расчетных точках контрфорса. Затем строят изостаты и траектории напряжений для подбора соответствующего класса бетона по прочности и схемы расположения строительных швов в теле контрфорса.

Гидротехнические сооружения. Часть 1. Учебник для вузов. - Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. - 576 с.

Экспертиза

на главную