Массивно-контрфорсные плотины
Высота таких плотин достигает почти 200 м (плотины Итайпу высотой 196 м), расстояния между осями одиночных контрфорсов обычно до 14... 18 м (рис. 7.45; 7.48, д), редко больше (Кировская плотина, /=22 м при h= 84 м), размеры секций 21 при сдвоенных контрфорсах (рис. 7.48, з—к, 7,44) 22, 26 м, редко 34 м (рис. 7.46).
Плотины этого типа строят в различных климатических условиях, в том числе достаточно суровых (Зейская плотина в СССР, h= 111 м), нередко при значительном сейсме (8... 9 баллов), и в сложных геологических условиях (Андижанская, японские шютины Хатонаги № 1 высотой 125 м и Цао — рис. 7.45, в, югославская Байна Башта высотой 90 м и др.).
Разрезная конструкция массивно- контрфорсной плотины в определенной мере способствует удовлетворительной работе ее при неоднородных основаниях и колебаниях температуры. Обычно массивно-контрфорсные плотины возводят на скальных основаниях, не требующих устройства фундаментной плиты (рис. 7.45, а, б), но в ряде случаев строят и на относительно слабых и неоднородных основаниях, требующих устройства частичной (рис. 7.44; 7.45, в) или сплошной фундаментной плиты
Устройство фундаментной плиты у плотины Бен-Метир (Тунис) высотой 71 м, построенной на слабом основании из песчаников и глинистых пород с преобладанием последних, позволило получить небольшие напряжения на грунт (780... 830 кПа), причем весьма равномерное их распределение было достигнуто уположением низовой грани каждого контрфорса в нижней части.
В некоторых массивно-контрфорсных плотинах были применены «активные швы» и предварительно-напряженная арматура. С активными швами выполнена плотина Менжиль (Иран).
В Шотландии построены массивно-контрфорсиые плотины с одиночными контрфорсами с почти вертикальной плоской верховой гранью (уклоны 1 : 0,25...1 : 0,167) —плотина Лох Слой высотой 55,4 м (рис. 7.48, ж) и др. При таких очертаниях верховой грани упрощается производство работ. Для возможности применения довольно больших пролетов ((15...10 м) при плоской напорной грани и тонких оголовках в плотинах шотландского типа были устроены временные усадочные швы А (рис. 7.48, яс), заполняемые бетоном не ранее чем через 3 мес после бетонирования соседних контрфорсов и при возможно низкой (но положительной) температуре.
Плоскую напорную грань имеют также плотины шведского типа высотой до 40...45 м, причем имеется две разновидности таких плотин — массивные с толстыми контрфорсами, являющиеся по существу гравитационными плотинами с расширенными швами и имеющими верховую грань, близкую к вертикальной (рис. 7.48, г), и с тонкими контрфорсами (рис. 7.48,й) — обычно с наклонной верховой гранью.
Формы массивных оголовков контрфорсов приведены на рисунке 7.48.
Криволинейное (круговое) очертание напорной грани (рис. 7.48, а и к) в сечении контрфорсов, перпендикулярном образующей напорной грани, дает возможность получить благоприятное напряженное состояние в оголовке; для упрощения производства работ (опалубки) часто напорной грани придают полигональную форму (рис,7.48,б,в,з,и), делают и плоской (рис.7.48,г). Однако при плоской грани могут возникнуть большие растягивающие напряжения, что вызывает необходимость дополнительного армирования, особенно при тонких консолях (рис. 7.48, d). Для улучшения напряженного состояния оголовка с плоской напорной гранью в плотине Менжиль (рис. 7.48, е) устроены в швах расширенные части А, в которые свободно поступает вода ВБ. Гидростатическое давление воды в вырезах А сжимает оголовок в направлении оси плотины и этим улучшает его напряженное состояние. В ряде плотин применены плавные српряжения оголовков с контрфорсами (рис. 7.48, б, ж, к), что уменьшает местные напряжения в зонах изменения толщины и улучшает напряженное состояние. Иногда оголовки контрфорсов дренируют для предупреждения выхода профильтровавшейся воды на низовые грани оголовков и ее замерзания при морозах, следствием чего может быть более быстрое разрушение бетона. В итальянской плотине Джиоверетто (рис. 7.48, б) в оголовке устроена значительная овальная полость, которая дренирует оголовок; она способствовала также отводу тепла из массива при его бетонировании. Водонепроницаемость швов между отдельными оголовками контрфорсов достигается установкой в шве уплотнений (резиновых, гудронных, с металлическими листами и др., рис. 7.48,л), таких же как в гравитационных плотинах (гл. 7.2).
По экономическим показателям массивно-контрфорсные плотины с одиночными и со сдвоенными контрфорсами практически равноценны, и предпочтение одному из этих типов отдают в зависимости от местных условий.
При одиночных контрфорсах более благоприятна работа конструкции в отношении восприятия температурно-усадочных деформаций (меньше пролеты), а также при неоднородном основании. При сдвоенных контрфорсах удобнее располагать в секциях водопропускные глубинные отверстия (не в швах), меньше шпонок.