Критерии прочности. Основные требования к напряженному состоянию бетонных плотин на скальном основании
Гравитационные плотины. Критерии прочности и особенности расчетов плотин высотой более 60 м (I и II класс). При выполнении расчетов на полные нагрузки основного и особого сочетания (без сейсма) необходимо выполнять следующие условия:
Если нагрузки особого сочетания включают сейсмические воздействия, допускается взамен условия (3.24) принимать для горизонтальных сечений:
Расчеты выполняют в два этапа: на первом этапе расчет ведут аналогично расчету плотин высотой до 60 м (методом сопротивления материалов); на втором— 1) расчет выполняют, на полный состав нагрузок и воздействий основного и особого сочетаний (см. гл. 3.1); 2) воздействие фильтрующей воды принимают в виде объемных и поверхностных сил в соответствии с главами 22, 2.3 и 2.5; 3) учитывают температурные воздействия, вызванные остыванием плотины от температуры омоноличивания временных швов до среднемноголетних температур, а также сезонные колебания температуры окружающей среды и эксплуатационный подогрев; 4) сейсмические воздействия определяют по линейно-спектральной теории с учетом нескольких собственных форм колебаний; 5) учитывают возможное раскрытие швов на низовой грани; 6) расчеты выполняют методами теории упругости, в необходимых случаях учитывают неупругие деформации и трещины в плотине и основании. При обосновании в нагрузках основного и особого сочетания допускается учитывать набухание; учитывают также поэтапность возведения, наполнение водохранилища; определяют вертикальные и горизонтальные перемещения.
Если плотины I и II классов по высоте и последствиям аварий можно отнести к III или IV классу, то их можно рассчитывать упрощенными методами; при этом расчетные коэффициенты принимают как для плотин I и II классов, а нагрузки и условия прочности — как для III и IV классов.
Критерии прочности и особенности расчетов плотин всех классов (I, II, III, IV) высотой до 60 м. При основном сочетании нагрузок для плотин без гидроизоляции напорной грани;
Для районов с суровым климатом при отсутствии гидроизоляции используют условия (3.26) и (3.28), к нагрузкам и воздействиям добавляют температурные.
При особом сочетании нагрузок выполняются условия прочности (3.23) и (3.24); при включении в особое сочетание сейсмических воздействий взамен условия (3.24) допускается принимать (3.25): ПсО^тплКр/Кв.
Особенности расчетов:
1) расчеты выполняют методом сопротивления материалов на нагрузки основного и особого сочетаний;
2) температурные воздействия не учитывают; 3) фильтрационное давление учитывают в виде сил, приложенных только на контакте бетон — скала;
3) сейсмические воздействия определяют по линейно-спектральной теории для первого тона колебаний и собственной форме колебаний, найденной методами сопротивления материалов;
4) можно рассчитывать плотины высотой до 60 м (I — IV классы) и методами теории упругости; при этом принимают полный перечень нагрузок (как и для плотин I и II классов высотой более 60 м) и соответствующие условия прочности, описанные выше.
Критерии прочности при расчете плотин в строительный период. В качестве условий прочности при нагрузках строительного периода должны соблюдаться (3.23) и (3.25); должна обеспечиваться и устойчивость на опрокидывание отдельных столбов и элементов.
Контрфорсные плотины. Критерии прочности и особенности расчетов контрфорсных плотин высотой более 60 м (I и II классы). При расчетах массивно-контрфорсных плотин на основное сочетание нагрузок используют критерии прочности (3.26) и (3.28); при особом сочетании с учетом и без учета сейсма — аналогично гравитационным плотинам—(3.23), (3.24) или (3.25); при этом в горизонтальных сечениях значение и дополнительно проверяется: при особых сочетаниях без сейсмических воздействий с учетом сейсма.
В контактном сечении определяют по этим же формулам, принимая 53 вместо 60, см. рис. 7.48, г.
При расчетах контрфорсов с неразрезными напорными перекрытиями для нагрузок основного и особого сочетаний без сейсмических воздействий используют критерии прочности (3.26), (3.28), при учете сейсма (3.23), (3.28) и дополнительно (3.26, а)
Критерии прочности и особенности расчетов контрфорсных плотин высотой до 60 м (I—IV классы). При расчетах массивно-контрфорсных плотин на основные сочетания нагрузок используют аналогичные условия, что и для гравитационных плотин,— (3.26), (3.27), (3.28); отличия имеются при расчетах на особые сочетания нагрузок — используют критерии (3.26), (3.28) без сейсма, а при сейсме —(3.24)и (3.28).
При расчетах контрфорсных плотин с плоскими и арочными перекрытиями на основное и особое сочетание нагрузок (без сейсма) используют критерии (3.26), (3.27), (3.28), а при сейсме (3.26) и (3.28).
При расчетах массивных оголовков и контрфорсов используют дополнительные условия прочности, ограничивающие сжимающие и растягивающие напряжения, а для контрфорсов и глубину зоны растяжения при действии нагрузок поперек потока. В остальном расчеты и порядок их выполнения в зависимости от класса и высоты плотин аналогичны гравитационным.
Арочные и арочно-гравитационные плотины. Критерии прочности. При оценке прочности плотины исходя из значений сжимающих напряжений, используют критерий прочности (3.23) с умножением правой;части на значе-
При оценке прочности по растяжению используют выражение (3.25) с умножением-правой части на значение.
При учете раскрытия строительных швов и трещин оценку прочности производят по прочности бетона сжатой зоны (3.23).
Расчеты плотин выполняют уточненными методами (полный метод арок-консолей, пробных нагрузок, метод конечных элементов и др.). Расчеты плотин III и IV классов и предварительные расчеты плотин всех классов можно выполнять методом арки — центральной консоли, тонких оболочек и др. Учет различных нагрузок и воздействий в зависимости от высоты и класса аналогичен гравитационным плотинам.