Бетонные плотины облегченные массивные, контрфорсные и арочные
Водосливные бетонные плотины облегченные массивные, контрфорсные и арочные следует проектировать с учетом сказанного: 1) о глухих бетонных плотинах — проектирование основных частей тела бетонных плотин; 2) о массивных бетонных водосливных плотинах: а) расчет водосливного фронта плотины; б) построение гидравлического и практического профиле плотины; в) расчет и проектирование устройств, нижнего бьефа; г) расчет и проектирование подземных частей плотин на нескальном основании; 3) о механичебком оборудовании водосливных плотин.
Дополнительно к сказанному приведем следующие замечания о проектировании водосливных бетонных плотин, причем ограничимся рассмотрением только контрфорсных и арочных плотин.
1. Контрфорсные водосливные плотины. Рассмотрим контрфор сную плотину с плоским верховым перекрытием. Преобразуя поперечное сечение глухой плотины в поперечное сечение водосливной плотины, предусматривают устройство водосливной плиты, которая перекрывает пролеты между контрфорсами с низовой стороны плотины. Различают три основных типа контрфорсной водосливной плотины: 1) наружное очертание водосливной плиты 3 (рис. 23.1, а) такое же, как и очертание сливной поверхности массивной бетонной плотины нормального безвакуумного профиля без уступа, когда получаем гладкое сопряжение сливной поверхностй плотины с поверхностью дна нижнего бьефа (см. рис. 23.1, а) или с низким уступом; 2) водосливная плита плотины заканчивается носком (рис. 23.1,6), причем получают плотину гидравлического профиля, аналогичного профилю безвакуумной массивной плотины нормального очертания с высоким уступом (см. § 14.5); 3) водосливная плита плоская (рис. 23.1,в), причем сливная поверхность приобретает вид быстротока. Последний тип может быть использован только в случае небольших плотин.
При наличии нескального основания используют только первый тип, причем в этом случае дополнительно предусматривают устройство особой фундаментной плиты 8 (рис. 23.2). Иногда в этой плите для снижения противодавления устраивают фильтрационные отверстия 7.
Водосливная плита 3 (см. рис. 23.1), как и плиты верхового плоского перекрытия 1, опирается на контрфорсы. Толщину водосливной плиты рассчитывают так же, как и толщину плит верхового плоского перекрытия. Гребень водосливной плотины, где сопрягается водосЛивная плита с плитами плоского верхового перекрытия, проектируют с расчетом расположить в этом месте рабочие и ремонтные затворы. С низовой стороны гребня плотины при переливе через него воды под струей может образоваться вакуум.
Чтобы погасить этот вакуум, в некоторых случаях в водосливной плите устраивают воздушные отверстия 2 (см. рис. 23.1, а). Дополнительно делают еще выпускные отверстия 4 и отверстия 5 в контрфорсах. Водосливную плиту укрепляют, чтобы она не оторвалась потоком от контрфорса при возникновении упомянутого выше вакуума.
На рис. 23,3, 23.4, 23.6 показаны поперечные сечения некоторых контрфорсных водосливных плотин, а на рис. 23.5 — общий вид одной из контрфорсных плотин.
2. Арочные водосливные плотины. В случае арочногравитационной плотины (имеющей относительно большую толщину).
Скальное основание в нижнем бьефе водосливной арочной плотины надлежащим образом укрепляют, иногда предусматривают устройство соответствующего водобойного колодца, с помощью которого осуществляется сопряжение свободной струи с нижним бьефом, и т. п. В соответствующих случаях, проектируя описанное сопряжение бьефов, учитывают возможность сброса льда в нижний бьеф.
На рис. 23.9...23.12 показаны для примера поперечные сечения арочных плотин (по йх водосливным отверстиям), а на рис. 23.13— общий вид одной из арочных водосливных плотин.
1. Общие сведения. Деревянные плотины начали строить еще в давние времена (в России в XIII в. и ранее). Деревянные плотины должны сооружаться только водосливного типа; глухие плотины из грунтового материала оказываются более экономичными даже в лесных районах страны.
В настоящее время можно назвать много различных видов деревянных плотин. Наиболее старым является ряжевая плотина так называемого русского типа. В последующем были предложены различные деревянные плотины облегченного типа: свайнообшивные, стоечнообшивные и т. п. В этих плотинах ряжи, образующие обычную плотину русского типа, заменяются сваями или стойками, имеющими соответствующую обшивку, причем наряду с экономией материала получается значительное усложнение конструкции.
В лесных районах СССР следует строить ряжевые плотины русского типа. В других районах страны деревянные плотины вытесняются бетонными. Деревянные плотины недостаточно долговечны — в результате гниения дерева (выше самого низкого уровня воды); срок службы деревянной плотйны не превышает 20... 25 лет.
Ряжевые плотины русского типа сооружают: а) в целях улучшения лесосплава на небольших лесосплавных реках; б) в связи с устройством небольших ГЭС или в интересах сельского хозяйства. Максимальный напор на рассматриваемой ряжевой плотине может доходить до 10... 15 м; однако практически такие плотины обычно строят для напоров на сооружении, не превышающих 5...6 м. Ряжевые плотины выполняют из круглого леса, как правило, из сосны, которая не так дорога (как дуб), легко поддается обработке и не подвергается гниению в такой мере, как ель.
Гидравлические расчеты водосливных деревянных плотин, а также расчеты их подземного контура осуществляют так же, как и соответствующие расчеты бетонных плотин; расчеты прочности отдельных деревянных элементов плотины выполняют по обычным правилам строительной механики. В связи с этим далее не будем касаться расчетов, связанных с проектированием деревянных плотин; ограничимся только описанием их конструкции.
Механическое оборудование деревянных плотин носит упрощенный характер: для закрытия отверстий применяют небольшие деревянные щиты или шандоры; открытие отверстий осуществляют с помощью ручного ворота и т. п. Пролет отверстий плотин не превышает, например, 8 м, поскольку такие пролеты могут быть перекрыты деревянным балочным мостом.
2. Общее описание конструкции деревянной водосливной ряжевой плотины русского типа. На рис. 23.14 показан разрез по водосливному отверстию ряжевой плотины русского типа, имеющей так называемый свайный флютбёт. Такая плотина (рис. 23.15) образуется ряжевыми устоями, имеющими обратные стенки (выполненные также из ряжей); отверстие плотины разбивают ряжевыми быками 7 на ряд пролетов; каждый отдельный пролет (отдельное водосливное отверстие) ограничивают лицевыми вертикальными гранями ABC устоев и быков; в отдельных пролетах устанавливают промежуточные стойки 8 (постоянные или съемные); такие промежуточные стойки заменяют тонкими бычками (контрфорсами) . При подходе к линии 1—1 затворов располагают понурную часть 9 плотины; ниже по течению водобойную часть 2, заканчивающуюся так называемым сливом 3. По линии 1—1 устраивают королевый шпунтовый свайный ряд; по линии 2—2 — порнур ный шпунтовый свайный ряд. Ряжевые простенки над Королевым .шпунтовым рядом в пределах устоев и быков рубят в шпунт, при чем получаются достаточно водонепроницаемые стенки — королевые простенки (см. рис. 23.19, а).
Отметку гребня водослива (VTp. вод) назначают так же, как и в случае бетонных плотин. На понурный шпунтовый ряд сверху насаживают понурную колоду 16 (см. рис. 23.14), на королевый шпунтовый ряд — королевую колоду 11, на которой располагают затворы. Между понурной и королевой колодами устраивают понурный пол; ниже по течению королевой колоды располагают водобойный пол. Пол (водобойный и понурный) делают в виде либо одиночного, либо двойного пастила досок или пластин.
Поверхность водобойного пола всегда делают горизонтальной; поверхность понурного пола часто имеет обратный уклон (рис. 23.16). Слив, располагаемый ниже (по течению) водобоя, устраивают или горизонтальным, или с прямым уклоном. Под деревянным полом слива (и ниже его по течению) отсыпают камень, иногда делают мостовую; под камнем предусматривают устройство обратного фильтра. При подходе к понуру такжепредусматриваюткрепление русла.
Развитие длин путей фильтрации под плотиной, расположенной на нескальном основании, допускающем забивку свай (см. рис. 23.14), осуществляют за счет устройства: 1) свайных шпунтовых рядов (понурного и королевого) определенной длины; 2) под по нурным и водобойным полами достаточно толстого глинистого (или глинобетонного) слоя 10 (см. рис. 23.14) —глйнистой части флютбета.
Между такой глинистой частью флютбета и деревянным полом водобоя делают обратный фильтр 8. Подземным контуром данной плотины является линия, ограничивающая снизу шпунтовые свайные ряды и глинистую часть флютбета. Плотина в рассматриваемом сечении образована глиной (или глинобетоном); деревянные же полы понура и водобоя служат только для защиты глины от размыва ее открытым потоком.
Что касается ряжевых устоев и быков, то они могут располагаться на сваях. Засыпку ряжей в верховой их части (расположенной выше по течению) выполняют уплотненным маловодопроницаемым грунтом, низовую часть ряжей заполняют относительно водопроницаемым грунтом. При подборе грунта, служащего для засыпки ряжей, учитывают недопустимость зимнего пучения этого грунта. Шпунтовый королевый простенок, шпунтовый королевый свайный ряд и линия затворов образуют вертикальную водонепроницаемую стенку, преграждающую русло реки.
Если отметка гребня водослива (VTp. вод) оказывается больше отметки дна русла, водобойный пол приходится поднимать над дном русла, причем получаем основание плотины комбинированного типа — свайноряжевое (см. рис. 23.16).
В случае скального грунта или нескального, содержащего отдельные достаточно крупные камни (когда забивка свай оказывается невозможной), переходят к деревянным плотинам, имеющим только ряжевое основание; достаточно заглубленный в грунт королевый простенок ряжевого основания рубят в горизонтальный шпунт.
Описанное выше устройство деревянной ряжевой плотины является относительно новым. Еще в начале нашего века не предусматривали глинистую часть флютбета. в пределах водобоя (ограничиваясь здесь только деревянным полом), в конце водобоя устраивали третий шпунтовый свайный ряд (причем увеличивали противодавление на водобой); под лицевыми гранями устоев и быков делали продольные шпунтовые ряды (по линиям ABC на рис. 23.15).
3. Основные конструктивные детали деревянных ряжевых плотин. На рис. 23.17 показаны брусчатый и дощатый шпунтовые ряды. Маячные сваи всегда забиваются глубже шпунтовых свай, причем в случае брусчатых шпунтовых рядов маячные сваи не входят в состав самого шпунтового ряда. Существует точка прения, согласно которой при наличии определенных грунтов (содержащих достаточно крупные включения) пазы и шпунты на сваях только снижают водонепроницаемость шпунтового ряда; в этих случаях рекомендуется забивать бес шпунтовые свайные ряды.
На рис. 23.18 для примера приведены поперечныесечения понурной и королевой Чсолод. Шапку королевого шпунтового ряда называют иногда королем.
На рис. 23.19 показан королевый шпунтовый простенок. Продольные простенки ряжей не пересекают королевого простенка; бревна, образующие продольные стенки ряжей, врубаются «в лапу» и бревно королевого простенка. На рнс. 23.20 приведен пример поперечного сечения коренной стойки (с пазом для затворов), а на рис. 23.21 — поперечного сечения лицевой стенки увтоя и водобойного пола. Для перекрытия отверстий ряжевой плотины применяют деревянный шандор (рис. 23.22 и 23.23). Пролет, перекрываемый, например, деревянным щитом весьма мал. В связи с этим отверстие плотины приходится расчленять, промежуточными стойками на небольшие пролеты. Нижний конец промежуточных стоек врубают в король, верхний же опирают на прогон (иногда усиленный) служебного моста, по которому перемещается, например, ручной ворот, служащий для подъема и опускания щитов или шандор.