Облегченные плотины
Бетонные гравитационные плотины с расширенными швами. Такие плотины (глухие и водосбросные) можно возводить в различных климатических условиях, а также на многоводных реках с устройством в них глубинных водосбросов, в том числе строительных водоспусков, водоводов зданий ГЭС. Основное назначение расширенных швов — снижение объема бетона при уменьшении фильтрационного и взвешивающего давления; кроме того, они ускоряют остывание бетона; в швах можно устанавливать бетоновозные эстакады, металл которых по окончании строительства демонтируется (Братская ГЭС); обогрев полостей может служить средством регулирования напряженного состояния плотины, а сами они могут быть использованы для хозяйственных нужд, для осмотра и ремонта плотины (см. также гл. 7.1).
Размеры расширенных швов; 3...9 м; (0.4...1) а; переходный участок от оголовка к стенке для уменьшения концентрации напряжений выполняют под углом 45° (рис. 7.19). В некоторых случаях расширенные швы по длине плотины имеют различную ширину; иногда их устраивают на участках русла с различными геологическими и топографическими особенностями для обеспечения большей свободы перемещений между отдельными секциями.
Плотины с продольными полостями. В плотине с полостью легче регулировать температурный режим (нижней части), увеличить сжимающие напряжения у напорной грани, устроить цементационную и дренажную завесы; появляется возможность цементировать швы в любое время года; проще сбор и отвод фильтрующей воды, возможен сквозной проход. Экономия бетона на плотине Мюльдорфер (рис. 7.19,6) составила 10% по сравнению с массивной. Иногда положительный эффект полости может быть усилен применением предварительного напряжения (варианты береговых секций Братской и Богучанской плотин).
Местоположение полости и ее очертание существенно сказываются на напряженном состоянии плотины и могут служить средствами регулирования напряжений в теле плотины и основании. Приближенно верхнюю часть плотины рассчитывают как обычную гравитационную плотину, нижнюю — как массивную раму с жесткими узлами и жесткой (или полужесткой) заделкой в основании. Наиболее точно напряжения определяют методом фотоупругости.
Плотины с предварительным напряжением бетона. Предварительное напряжение бетона плотины повышает устойчивость сооружения, улучшает его напряженное состояние, увеличивает водонепроницаемость основания и позволяет снизить объем бетона. Существует два способа создания предварительного напряжения: дом- кратный — при наличии анкеров (наиболее употребительный) и без них и бездомкратный (см. рис. 7.4, д) — используются эффект разрезки плотины швами и поэтапность возведения или натяжные блоки. При анкеровке с домкратами стальные анкерные тяжи, заделанные в скалу и проходящие свободно через гело плотины, натягиваются домкратами; усилие натяжения передается на плотину. Из построенных наибольшую высоту имеет плотина Ванапум (США) — 56,5 м. Плотина с анкеровкой приведена на рисунке 7.20,а . Известны плотины Ката- гунья (Австралия), Эрнестина (Бразилия), секция Братской плотины и др. В качестве тяжей используют тросы из проволоки диаметром 5...7 мм (число проволок — от 12 до 555) и пакеты из стержней диаметром 28... 36 мм (число стержней — 24...28). А. Н. Марчук предложил устраивать тяжи из труб, выпускаемых для трубопроводов высокого давления. Удельный расход металла на тросовые тяжи примерно в 2 раза ниже, чем на стержневые; стоимость же их примерно одинакова. Предпочтение следует отдавать более жесткому тяжу, например трубчатому. Усилия, возникающие в тяжах, составляют от 1500 до 11 760 кН, а на 1 м длины плотины — до 1 840 кН, шаг анкеров 3...8 м. В отечественной практике используют арматуру классов B-II, Вр-И, К-7, A-III, A-IV, A-II. Для борьбы с коррозией тяжей в заделке необходима их плотная и прочная адгезия с цементом (большинство плотин не имеют защитных мероприятий); иногда применяют цинковое покрытие, предложены составы из эпоксидной смолы с каучуком ЭКК-50; в теле плотины тяжи иногда размещают в пластиковых трубах или покрывают битумом (2 см), заложенным между двумя слоями парусины, верхний участок покрывают краской (1...2 слоя). При повторных натяжениях применяют эпоксидно-каучуковое покрытие
Ячеистые плотины. Из низконапорных сооружений известны плотины типа, предложенного А. М. Сенковым (рис. 7.3, а), и разработанные Гипро- сельэлектро (рис. 7.3, б) и Союзгипро- водхоза. Проектные проработки, выполненные рядом организаций, показывают возможность строительства средне- и высоконапорных ячеистых плотин следующих конструкций: из монолитного бетона; сборномонолитные, получившие наибольшее распространение (рис. 7.20, б, 7.3, в); сборные с соединением элементов с помощью сварки и бетона или без сварки и бетона. Ячейки заполняют грунтом, камнем; есть предложения о заполнении их водой. Размеры ячеек—1,5X1,5... 6X6 м, расход арматуры — 20...30 кг на 1 м3 бетона; грунт в ячейки подается автомашинами или транспортерами; толщина стенок ячеек 0,1...0,6 м, конт- рофорсов — 0,1... 1 м. Методика расчета ячеистых плотин изложена в Рекомендациях по конструированию сборномонолитных ячеистых конструкций и организации изготовления их элементов (М.: Союзгипроводхоз, 1983).
