Многоарочные плотины
Обычно многоарочные плотины возводят в условиях не очень сурового климата, однако при достаточно массивных элементах (рис. 7.47, а) и устройстве в случае необходимости теплоизоляции со стороны НБ климатические условия не ограничивают их применение. Ценное качество многоарочных плотин состоит в возможности принимать большие расстояния между контрфорсами, что уменьшает объем скальных работ и позволяет в ряде случаев удобно разместить между контрфорсами агрегаты гидростанции. В современных многоарочных плотинах расстояния между контрфорсами достигают 35...50 м (плотины Эрраген, 35 м, Гранваль, 50 м) и более. Плотина Даниель Джонсон имеет центральную арку с пролетом между осями контрфорсов 161,5 м и 13 арок с 76,2 м (рис. 7.47, а).
Многоарочные плотины часто требуют довольно большего армирования (иногда до 30...50 кг на 1 м3 бетона и более) и несколько сложнее других в выполнении. Перспективны достаточно толстостенные, слабоармированные конструкции таких плотин.
Применение предварительно-напряженной арматуры и обжатия кладки домкратами в активных швах, по данным французских инженеров, дает дополнительную экономию бетона и стоимости. Так, для плотины Эрраген (рис. 7.47, б) применение этих мероприятий позволило получить экономию бетона в 49 % по сравнению с обычной конструкцией при экономии в стоимости 30 %
Некоторые затруднения возникают при проектировании водосбросных многоарочных плотин, особенно при больших расходах, так как перелив воды непосредственно через арки может привести к подмывам контрфорсов (особенно если удельные расходы не очень малы) или к необходимости крепления русла НБ в месте падения струи и ниже. Устройство водосливной плиты между контрфорсами при больших пролетах — довольно тяжелое, неконструктивное решение, хотя его иногда и предлагают и оно может быть в определенной мере оправдано. Водопропускные отверстия в последнее время располагают в контрфорсах многоарочных плотин (плотины Гранваль, Меффруш и др.), для чего их в ряде случаев проектируют расширенными, полыми (рис. 7.47, в).
В контрфорсах можно располагать не только водосбросные отверстия (поверхностные или глубинные), но и водозаборные, а также трубопроводы ГЭС (рис. 7.47, в); иногда трубопроводы могут проходить и между контрфорсами.
При обычных конструкциях много- арочных плотин (см. рис. 7.1, ж) некоторые затруднения возникают в устройстве мостового перехода, особенно когда мостом приходится перекрывать большие пролеты. Для устранения этого недостатка французскими инженерами была предложена и осуществлена на плотине Гранваль конструкция, приведенная на рисунке 7.49, б.
Арочные перекрытия многоарочных плотин часто устраивают бесшарнир- ными, жестко соединенными с контрфорсами. Имеются также конструкции, в которых арки отделены от контрфорсов швом и опираются на контрфорсы непосредственно или через специальную соединительную плиту. Такие конструкции имеют ряд положительных качеств: выполнение арок независимо от контрфорсов после частичного или полного возведения последних; уменьшение влияния неравномерной осадки контрфорсов на работу арок (то есть возможность применять такую конструкцию на скальных основаниях небезукоризненного качества); более равномерное распределение напряжений в арках; большая определенность в расчете контрфорсов, чем в случае жестко соединенных с ними арок, и т. д. (подробнее см. [9]). Иногда применяют арки с шарнирами, которые уменьшают чувствительность конструкции к температурным колебаниям и неравномерным осадкам, улучшают напряженное состояние арок (рис. 7.49, а).
В большинстве случаев арки устраивают круговыми и постоянной толщины в каждом сечении, перпендикулярном образующей свода, что главным образом связано со стремлением упростить производство работ. От сечения к сечению толщина арок изменяется, возрастая к низу плотины, что соответствует увеличению нагрузки от давления воды.
В построенных плотинах центральный угол арок (см. рис. 7.50, 6) изменяется от 93° до 180°, в современных плотинах обычно принимают большие центральные углы— 180° или близкие к этому, редко меньшие, что обеспечивает достаточно благоприятное напряженное состояние арки (см. 7.5.6).
Разновидностью многоарочных плотин являются многокупольные, в которых вместо арок устраивают куполы; применяют их очень редко [9]. Недостаток этой конструкции — сложность опалубки.