Общие сведения об арочных плотинах
Арочные плотины нашли применение во многих странах, природные условия которых (горная местность, наличие створов, подходящих для строительства арочных плотин по топографическим и геологическим условиям) позволяют их строить. Общая их характеристика дана в главе 7.1.
Самая высокая из построенных арочных плотин — купольная Ингурская плотина (СССР), высота ее 271.5 м (рис. 7.32,а).
Из недавне построенных и строящихся арочных плотин можно отметить Саяно-Шушенскую (СССР) высотой 240 м (рис. 7.32), крупнейшую по объему бетона (около 8 млн. м3). Кёльнбрайн (Австрия) высотой 200 м, Чиркейскую (СССР) высотой 236 м; Худони (СССР, строится) высотой 195.5 м, Стронтция Спрингс (США) высотой 91 м, Виктория (Шри Лайка, строится) высотой 106 м, Миатлин- скую (СССР, строится) высотой 86 м.
Большое распространение получили купольные плотины (двоякой кривизны), что связано с более благоприятным их напряженным состоянием по сравнению с цилиндрическими и с постоянным центральным углом, а следовательно, и с несколько меньшим объемом бетона.
Плотины с постоянным центральным углом по существу можно считать частным случаем купольных, когда низовая грань плотины в ключе вертикальна почти на всем протяжении и вертикальные сечения — консоль мало искривлены. В чистом виде они встречаются редко. Цилиндрические плотины или близкие к ним, наиболее простые по очертанию и часто применявшиеся в начальный период строительства арочных плотин, иногда строят и в настоящее время: например, при достаточно широких створах, при размещении водоприемников ГЭС в теле плотины и прохождении трубопроводов по низовой грани (Саяно-Шушенская плотина); иногда их возводят и при достаточно узких створах [9].
Плотины с контурным швом (рис. 7.1,к, 7.32, а) строят довольно часто.
Контурный шов по своей идее направлен на: улучшение напряженного состояния плотины — выравнивание напряжений; уменьшение опасности растягивающих напряжений (вблизи основания около цементационной завесы он является организованной трещиной); придание большей симметрии собственно плотине — куполу (рис. 7.33, а); регулирование при проектировании напряжений на скалу в зависимости ее качества путем изменения ширины седла (10 на рис. 7.1, к) с надлежащим армированием его в зоне слабой скалы и передачей нагрузки на соседние, более жесткие пачки скалы и т. д. Во многих плотинах, особенно толстых, незацементированными остаются лишь участки швов около верхней грани (или вообще шов устраивают только на этом участке), то есть швы эксплуатационного периода проходят не на всю толщину плотины и являются швами-надрезами, которые могут быть как контурными по всему периметру (1 на рис. 7.33, а) или его части (3 на рис. 7.33,6), так и неконтурными (2 на рис. 7.33, а).
Иногда в контурном шве устраивают битумную смазку, что вряд ли целесообразно при не очень тонких плотинах и когда не требуется обеспечить возможность горизонтальных смещений плотины по седлу.
В связи с прогрессом в подборе составов бетона имеется определенная тенденция к повышению в плотинах допускаемых напряжений, а следовательно, марок бетона. В современных плотинах эти напряжения достигают 7...8 МПа, а в скале — 7 МПа.
В ряде случаев в НБ устраивают крепление в виде бетонной водобойной плиты или водобойную стенку.
Часто водосбросы устраивают вблизи береговых примыканий или в устоях.
Различные решения принимают при размещении водоприемников и напорных трубопроводов здания ГЭС в случае расположения его за арочной плотиной (рис. 7.34). Здесь можно отметить схемы с заглубленными водоприемниками и трубопроводами, проложенными сначала по верховой грани, а затем в нижней части тела плотины (рис. 7.34,6). В этом случае трубопроводы работают в благоприятных условиях и плотина ослабляется отверстиями в нижней толстой, обычно менее напряженной части. Однако осмотр верхней части трубопровода затруднен. Применяют и более простую схему с коротким трубопроводом (рис. 7.34, в). Недостатки этой схемы: значительное заглубление входа или (при несколько меньшем заглублении) прокладка трубопроводов в более напряженной, средней части плотины; иногда высокие башни водоприемника. На Саяно-Шушенской ГЭС трубопроводы расположены по низовои грани плотины (рис. 7.34, а), что удобно для их монтажа и осмотра.