Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Срочный выкуп авто дорого.


Общие сведения о расчете арочных плотин

Расчеты арочной плотины носят поверочный характер.

1. Силы, действующие на плотину: собственный вес плотины, давление воды, давление наносов, отложившихся перед плотиной, и сейсмические силы, т. е. силы инерции, действующие непосредственно на тело плотины и на присоединенные к нему массы воды; сейсмические силы инерции могут иметь различные направления; особенно опасным является поперечное (по отношению к каньону) направление расчетных горизонтальных сил инерции. В случае арочногравитационных плотин дополнительно учитывают фильтрационное противодавление. Давлением ветровых волн часто можно пренебречь. Статическое давление льда, как правило, не учитывают, имея в виду, что в процессе эксплуатации плотины это давление может устраняться.

Напряженное состояние арочной плотины зависит не только от перечисленных выше сил, но также: 1) от температурных и усадочных деформаций бетона плотины и 2) деформаций основания и берегов, воспринимающих соответствующие давления со стороны плотины и образующегося в трещиноватой скале фильтрационного потока.

2. Общие сведения о методах расчета. Арочная плотина, как уже отмечалось, представляет собой пространственную конструкцию, находящуюся под действием перечисленных выше сил (см. п. 1) — горизонтальных и вертикальных. Опишем кратко некоторые способы расчета, используемые при проектировании арочной плотины.

Метод независимых арок. Согласно этому методу, бетонный свод плотины мысленно расчленяют горизонтальными плоскостями на ряд горизонтальных арок, причем считают, что эти арки работают независимо друг от друга. Каждую выделенную арку рассчитывают отдельно, пренебрегая собственным весом бетона и учитывая только горизонтальное гидростатическое давление, действующее на данную арку.

Расчет отдельных арок можно выполнять:

1) по так называемой котельной формуле (относящейся к весьма тонким оболочкам), согласно которой напряжения в арке постоянны по сечениям и по длине арки:


2) с использованием известной из строительной механики теории сводов; при этом ставится условие, чтобы прогибы соседних арок не сильно разнились между собой. .

Расчет по формуле (9.5) крайне приближенный; расчет с использованием теории сводов более точен, к тому же он позволяет учесть усилия, вызываемые температурными колебаниями.

Существенным недостатком метода независимых арок является то, что он не учитывает заделки плотины в основание.

Метод центральной консоли. Чтобы учесть заделку плотины в основание, свод плотины мысленно расчленяют на горизонтальные арки (см. п. 1), а также на вертикальные консольные балки, заделанные нижними концами в основание (на рис. 9.3, а горизонтальные сплошные линии, выделяющие систему арок, и вертикальные пунктирные линии, выделяющие систему консолей). При этом предполагают, что часть гидростатического давления приходится на систему арок, а часть воспринимается системой консолей. Гидростатическое давление (см. эпюру ABC) должно распределяться между арками и консолями в соответствии с их жесткостью, причем так, чтобы во всех точках свода прогибы арок и прогибы консолей (а также и другие деформации арок) были одинаковыми.


В методе центральной консоли для упрощения расчета с прогибами арок уравнивают прогибы только одной центральной консоли, намеченной в месте наибольшей высоты плотины (заштрихована на рис. 9.3, а). Эту центральную консоль рассматривают, согласно сказанному выше, совместно со всеми арками. При этом полагают, что остальные консоли воспринимают такую же долю гидростатического давления, как и центральная консоль, т. е. арки нагружены равномерно по длине.

Если, например, в точке III арки (рис. 9.3, а, б) действует гидростатическое давление, то оно должно распределиться между центральной консолью и аркой III (рис. 9.3, в): на арку придется давление р и на консоль

Исходя из значений ра и рк (и учитывая для консолей дополнительно их собственный вес), можно составить уравнения прогибов для арок и для центральной консоли. В результате оказывается возможным составить систему уравнений, решение которой (для предварительно намеченного очертания плотины) дает значения Рд. Пользуясь этими давлениями, легко рассчитать напряженное состояние плотины в различных ее местах. В нижней части плотины гидростатическое давление воспринимается главным образом консолями, в верхней части плотины — арками. В верхней части плотины уравнивание прогибов (арки и консоли) требует приложения «обратной нагрузки» к консоли.

Метод центральной консоли позволяет учесть температурные усилия, а также жесткость заделки свода в скалу; вместе с тем этот метод является приближенным.


Многоконсольный метод. Это уточненный метод центральной консоли.

Согласно этому методу уравнивают прогибы не одной центральной консоли, а всех консолей. Предварительно на глаз определяют гидростатическое давление между арками и всеми консолями (рис. 9.4). Затем вычисляют прогибы арок и консолей, прюэтом, если расхождение между соответствующими прогибами арок и консолей оказывается большим (более 5%), изменяют распределение гидростатического давления и т.д. По уточненному методу арки, оказывается, нагружены неравномерно по длине. Этот способ является исключительно трудоемким.

Экспериментальный метод. При проектировании арочных плотин в настоящее время начали широко пользоваться экспериментальными методами. Эти методы позволяют выяснить деформации и напряженные состояния плотины с большей точностью, чем аналитические методы, описанные выше. Используя экспериментальный метод, строят (в крупном масштабе) модель предварительно запроектированной плотины. Такую модель выполняют; а) или из хрупкого материала — гипса, бетона и т. п.; б) или из упругого материала — резины, особой упругой массы и т. п.; в) из оптически активных материалов. Нагружая созданную модель соответствующими усилиями, исследуют ее работу. При этом для упругих моделей измеряют соответствующие деформации, по которым можно судить о напряжениях, хрупкие модели (например, из гипса) доводят до разрушения и т. п.

3. Оценка прочности арочных плотин. Выявив напряженное состояние предварительно запроектированной плотины, обращаются к оценке ее прочности. При этом найденные действующие напряжения сопоставляют с расчетными сопротивлениями бетона. Для арочных плотин применяют высокие марки бетона (250, 300 и более). Их особенностью является допущение растягивающих напряжений в бетоне. Появление трещин в арочных плотинах, конструкциях, многократно статически неопределенных, т. е. с лишними связями, не столь опасно, как в гравитационных плотинах. Критерии прочности арочных плотин аналогичны критериям других типов плотин, однако в них есть и свои особенности.

Максимальные сжимающие главные напряжения проверяются по критерию


4. Замечание о расчете устойчивости берегов. Арочная плотина передает весьма большие усилия на берега. Скальный берег, обычно разбитый трещинами на отдельности, оценивают на устойчивость этих отдельностей под действием опорного давления плотины, собственного их веса и фильтрационных и сейсмических сил. При этом, используя аппарат строительной механики, анализируют различные возможные варианты сдвига упомянутых отдельностей по разным поверхностям. Пята свода плотины (см. рис. 9.2) должна быть заглублена в рассматриваемый берег настолько, чтобы устойчивость отдельностей, слагающих берег и воспринимающих опорное давление свода, была обеспечена.



Гидротехнические сооружения. Учеб. пособие для студ. гидротехн. спец. вузов. В 2-х ч. — 2-е изд., перераб. и доп. Ч. I. Глухие плотины. — М.: Агропромиздат, 1985. — 318 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????