Общие сведения и классификация
Контрфорсная плотина (рис. 8.1, а) состоит из отдельно стоящих контрфорсов 2. треугольного профиля и перекрытия между ними в виде железобетонных плит или сводов (рис. 8.1,6). На рисунке показаны применявшиеся до последнего времени балки жесткости, повышающие поперечную устойчивость контрфорсов. Устойчивости контрфорсной плотины способствуют (через силы трения) собственный вес G плотины и вес воды GB, пригружающей плотину (рис. 8.2).
Учитывая, что плотина должна иметь нормальную степень устойчивости на сдвиг, и рассматривая ряд вариантов плотины заданной высоты Н, но имеющих разный уклон верховой грани, можем утверждать, что для всех этих вариантов сумма веса воды GB и веса самой плотины G должна быть постоянной.
С увеличением наклона верховой грани плотины (т. е. с увеличением GB) вес плотины G должен уменьшаться. Именно это обстоятельство является основной положительной стороной контрфорсной плотины; будучи запроектирована с соблюдением условий (7.23), она получается относительно малого веса. В гравитационных плотинах прочность бетона на сжатие полностью не используется, а в контрфорсных эту прочность представляется возможным использовать в значительно большей мере. Кроме того, в случае скального основания контрфорсные плотины устраивают без фундаментной плиты 4 (рис. 8.3), необходимой при расположении их на нескальном основании. Это обстоятельство в случае скального основания позволяет почти полностью избавиться от противодавления, что также способствует снижению веса плотины. Наконец, бетон, из которого сооружают контрфорсные плотины, лучше вентилируется и охлаждается, поэтому качество бетона получается выше.
Наряду с перечисленными пбложительными качествами контрфорсные плотины обладают и отрицательными свойствами: а) сложность конструкции, а следовательно, и сложность производства работ; б) большая площадь опалубки; в) опасность выщелачивания тонкого бетонного (или железобетонного) перекрытия между контрфорсами. В связи с обстоятельствами а) и б) стоимость 1 м3 бетона, уложенного в контрфорсную плотину, значительно выше стоимости 1 м3 бетона массивной плотины. Учитывая отрицательные моменты, контрфорсные плотины строили относительно редко.
На практике различают следующие разновидности контрфорсных плотин на скальном основании:
1) массивноконтрфорсные плотины, или контрфорсные плотины с массивными оголовками;
2) контрфорсные плотины с плоским перекрытием (см. рис. 8.1, а);
3) контрфорсные плотины с арочным (сводчатым) перекрытием, или многоарочные плотины (см. рис. 8.1,6). Помимо плотин со сводчатым перекрытием имеются еще плотины с купольным перекрытием (многокупольные плотины); существенных преимуществ они не имеют.
При рассмотрении бетонных контрфорсных плотин надо иметь в виду, что многое, о чем говорилось в гл. 7 применительно к гравитационным плотинам, полностью относится и к контрфорсным плотинам; на таких вопросах далее останавливаться не будем. При подборе состава бетона для различных частей контрфорсной плотины следует учитывать, что бетон перекрытий плотин в отличие от бетона контрфорсов находится под воздействием фильтрационного потока. Поэтому для перекрытия следует подбирать бетон, стойкий против выщелачивания и маловодопроницаемый. Следует обращать внимание также на морозостойкость бетона.