Расчет теоретического треугольного профиля массивной плотины
При определении размеров теоретического профиля рассматривают 1 м длины плотины (имеют в виду плоскую задачу). Поперечное сечение плотины намечают в месте ее наибольшей высоты. Дополнительно иногда рассматривают сечения и в других местах продольного профиля. При этом имеют в виду два возможных расчетных случая: строительный (когда воды в водохранилище нет) и эксплуатационный.
1. Строительный случай. Обозначим заложения соответственно верхового и низового откосов плотины (рис. 7.22)
Строительный случай диктует следующие предельные значения: а) 1=0 (рис. 7.23, а)верховая грань плотины вертикальна; эпюра вертикальных нормальных напряжений о для подошвы плотины имеет вид треугольника; напряжения в крайних точках подошвы плотины. Если принять 1,0 то получают недопустимые растягивающие напряжения в точке С.
2. Эксплуатационный случай. Представим на рис. 7.24 теоретический профиль ABC, причем будем рассматривать только главнейшие силы, действующие на плотину:
Именно уравнением (7.49) и следует пользоваться, когда имеет место условие (7.47), т. е. когда скальный грунт основания характеризуется достаточно большим коэффициентом трения или сдвига; при этом верховую грань плотины следует назначать вертикальной. При условии (7.49) требование устойчивости плотины на сдвиг будет удовлетворяться с избытком.
Как видно, при наличии хорошего скального грунта (с большим коэффициентом f или f0), если проектируют плотину с вертикальной верховой гранью и пользуются уравнением (7.49), то приходится в тело плотины укладывать бетона больше, чем того требует поверка устойчивости плотины на сдвиг. На этот излишек бетона приходится идти для того, чтобы не получить растягивающих напряжений в бетоне, т. е. чтобы не нарушить прочности бетона.
В случае слабого основания, при большом значении (k3), профиль плотины получается распластанного вида с сильно наклоненной верховой гранью. Однако сильно распластанные профили несвойственны скальному основанию, которое характеризуется относительно большими значениями f или f0.
Отметим, что если коэффициент откоса верховой грани плотины на скале приближается к тв, то коэффициент откоса низовой грани плотины тн=0,7...0,8.