Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Преобразование теоретического профиля плотины в практический

Чтобы получить практический (конструктивный) профиль, найденный теоретический профиль дополняют: а) гребнем, на котором располагается проезжая дорога и который возвышается над уровнем воды в водохранилище; б) фундаментной частью, врезан соответствующие зубья; в) продольными и поперечными галереями разного назначения; верховую грань плотины, получающуюся для теоретического профиля вертикальной, иногда по условиям производства работ делают несколько наклонной; предусматривают соответствующие меры по борьбе с фильтрацией в теле плотины и основании и т. п.


Конструктивные изменения теоретического профиля влекут за собой изменение механических условий работы плотины. В связи с этим полученный практический профиль всегда подвергают достаточно рис 726. Преобразование теоретическо детальному поверочному стати го профиля плотины в конструктивный, вескому расчету, учитывающему дополнительные (второстепенные) силы, действующие на плотину и не рассматривавшиеся при выборе теоретического профиля. В результате выясняют ряд дополнительных обстоятельств, связанных с проектированием конструкции плотины и условиями производства работ по ее возведению; к ним относятся: разбивка плотины на блоки бетонирования, вопросы зонального распределения бетона различного качества в профиле плотины и т.п.

Отметив приведенные выше положения, обратимся теперь к описанию отдельных конструктивных элементов (деталей) плотины, а также в некоторых случаях к пояснению влияния этих элементов на условия работы плотины.

1. Гребень плотины и верховая ее грань. Как правило, вершину треугольного теоретического профиля (точка А на рис. 7.24) располагают на отметке НПУ. Гребень плотины в виде надстройки D выполняют, как показано на рис. 7.26. Отметку гребня плотины (УГр, пл) устанавливают так же, как и в случае земляных плотин (см. § 2.22), с учетом УНПУ и УФПУ; при этом пользуются формулами (2.41), в которые вместо высоты наката волны hHK вводят верхнюю часть высоты волны hB соответствующей обеспеченности. Расчетную обеспеченность высоты волны принимают для бетонных гравитационных плотин в зависимости от класса сооружения, но не менее 2 %

На гребне плотины с верховой стороны часто устраивают волноотбойный парапет. При наличии такого парапета (если он достаточно прочен) полученную выше отметку УГр. пл относят не к гребню плотины, а к гребню парапета; отметку же гребня самой плотины несколько снижают, назначая ее не ниже отметки форси

рованного уровня воды верхнего бьефа. Ширину гребня устанавливают в зависимости от использования гребня для тех или иных целей (для прохода или проезда, размещения крановых путей и других эксплуатационных нужд). Минимальная допускаемая конструктивная ширина гребня 2,0 м.

Иногда для поддержания дорожного полотна, располагаемого на гребне, последний выполняют в виде железобетонной конструкции консольного типа. Дорожное полотно на гребне обычно асфальтируют, предусматривают отвод дождевых вод и т. п.

Низовую грань гребня плотины (надстройки D на рис. 7.126) с плоской наклонной низовой гранью плотины сопрягают кривой (радиуса г). При проектировании гребня плотины необходимо учитывать давление льда Рл, которое может иметь место при НПУ (при ФПУ давление льда исключают из рассмотрения). Это давление при расчете всей плотины в целом не имеет существенного значения, так как оно мало по сравнению с весом всей плотины; однако оно может оказаться существенным по сравнению с весом надстройки D плотины. В связи с этим иногда приходится армировать верховую грань плотины в самой верхней ее части cd, где могут возникнуть местные растягивающие напряжения, обусловленные давлением льда.

Вес надстройки G0 в случае плотины небольшой высоты может иногда нарушить картину распределения напряжений в теле плотины, полученную для теоретического профиля. Обозначим через а точку пересечения линии действия силы Go с границей АОi «средней трети» теоретического профиля АВС; ясно, что ниже горизонтального сечения 1—1, проведенного через точку а, в плотине после устройства надстройки D возникнут растягивающие напряжения.

Чтобы не получить таких растягивающих напряжений, приходится предусматривать некоторую добавку Е к теоретическому профилю плотины, при наличии которой кривая давления оказывается уже в средней трети профиля. При наличии такой добавки получают ломаную верховую грань плотины Aef. Однако для удобства строительства полученную ломаную грань Aef часто заменяют наклонной плоской гранью Af с некоторым коэффициентом откоса тв

По условиям производства работ иногда отказываются от вертикальной верховой грани, даже если кривая давления не выходит из средней трети, и придают этой грани небольшой откос, например тв«0,05.

Учет давления наносов на плотину может также заставить нас несколько изменить откос верховой грани.

2. Фундаментная часть плотины. Дополнительно ниже линии СВ (см. рис. 7.26) приходится устраивать фундаментную часть плотины, в состав которой входят: верховой подплотинный зуб плотины: (см. § 7.6), инъекционная завеса, а также некоторый массив бетона, заглубленный в скалу (см. § 7.10), и иногда специальные зубья (рис. 7.27), создаваемые для увеличения устойчивости плотины на сдвиг по основанию. Такие зубьяуступы делают только в случае прочной скалы, при благоприятной ориентировке плоскостей отдельности (пологое падение в сторону верхнего бьефа). Обычно подошву этих зубьев располагают примерно перпендикулярно направлениям главных сжимающих напряжений, построенных для профиля плотины при полном водохранилище (угол р = 10...15°). Эти зубьяуступы по возможности должны замещать вынутые из скалы отдельности.


Заглубляя плотину в основание, при расчете ее на сдвиг необходимо учитывать отпор основания (см. силу Е на рис. 7.26). Однако силой Е пренебрегают, особенно когда имеет место давление на вертикальный обрез фундамента со стороны нескального грунта. При рассмотрении такого давления следует иметь в виду активное давление грунта, так как пассивное давление может возникнуть только после некоторых деформаций сдвига плотины в сторону нижнего бьефа, что обычно недопустимо.

3. Низовая грань плотины. Низовая грань плотины обычно имеет коэффициент откоса тн=0,7...0,8. В случае высоких плотин в точке В (см. рис. 7.26) при наполненном водохранилище могут возникнуть сжимающие напряжения, превышающие предел прочности бетона. С целью снизить эти напряжения (см. § 7.17) низовой грани плотины иногда придают криволинейное очертание (рис. 7.28).

4. Галереи в теле плотины. В теле плотины устраивают продольные горизонтальные галереи (потерны) на разных отметках; дополнительно к ним делают еще поперечные галереи.

Продольные галереи устраивают с целью: а) перехвата и отвода фильтрационной воды; б) осмотра состояния бетонной кладки; в) цементации завесы при необходимости (самая нижняя потерна); г) цементации бетонной кладки плотины у ее верховой грани для ликвидации появившихся трещин; д) контроля и очистки дренажных скважин, имеющихся в теле плотины и основании; е) служебного сообщения между берегами и прокладки коммуникаци онных линий; ж) закладки контрольноизмерительной аппарату ры и выполнения измерений.

Поперечные галереи делают для отвода фильтрационных вод и продольной галереи; эти галереи устраивают также по линиям пьезометрических створов.

Продольные галереи располагают вблизи верховой грани плотины. Расстояние от этой грани до верховой боковой стенки потерны принимают в соответствии с формулой (7.18). По высоте плотины галереи располагают через 15...20 м. Нижнюю галерею желательно устраивать выше уровня воды нижнего бьефа, чтобы она не затоплялась; в противном случае необходимо предусматривать устройство затворов на поперечной галерее, чтобы из продольной галереи при ее осмотре можно было откачать воду.

Поперечное сечение галереи: минимальное — 1,25X2,00 м; при наличии проезда по галерее — 2,5X3,0 м; в случае галереи, предназначенной для проведения из нее буровых работ, — до 3,5X4,0 м. Выходы из галерей устраивают, например, в берегах в виде шахт с лестницами и лифтами или лестниц в наклонных туннелях. При наличии нескольких ярусов галерей в теле плотины устраивают сообщение между этими ярусами в виде маршевых лестниц.

Продольные галереи должны иметь кюветы сечением не менсс 0,3X0,3 м (см. рис. 7.16 и 7.20); по таким кюветам фильтрационная вода отводится к ближайшим поперечным выпускам; уклон дна кювета принимают 1/50. Галереи уменьшают вес плотины и снижают ее прочность. В углах галерей образуется концентрация напряжений, поэтому по контуру их иногда армируют.

5. Дренаж тела плотины и основания. Для снижения противодавления наиболее часто применяют вертикальный дренаж основания и тела плотины (см. § 7.6). Дрены устраивают всегда прямолинейными, чтобы их можно было прочистить и восстановить. Дрены в основании пробуривают после устройства инъекционной завесы. Стенки дрен в скальном основании обычно не закрепляют; только при наличии в трещинах скалы мелкозернистого легковымываемого заполнителя дрены приходится закреплять перфорированными трубами и соответствующими обратными фильтрами.

6. Постоянные деформационные (конструктивные) швы. Эти швы в бетонной плотине на скальном основании устраивают для предотвращения образования в основном температурных трещин в бетоне (см. § 7.12). Плоские и вертикальные деформационные швы делают поперек плотины через каждые 10...20 м. Ширина этих швов 5... 10 мм. Поперечные деформационные швы могут быть: сквозными, разделяющими плотину на отдельные секции; несквозными, разрезающими только верх плотины на некоторую глубину. Расстояние между швами в ответственных случаях уточняют на основе специальных термических расчетов. Чтобы предотвратить фильтрацию воды через эти швы, их уплотняют с помощью асфальтовых шпонок, металлических листов и т. п. В месте 172 обрыва несквозных швов устанавливают конструктивную арматурную сетку.


7. Защитные покрытия граней плотины. На поверхность бетонной плотины воздействуют отрицательные температуры и другие атмосферные факторы; через верховую грань плотины происходит фильтрация воды, которая может обусловливать выщелачивание бетона. Поэтому наружные грани достаточно высоких плотин выполняют из водонепроницаемого (верховую грань) и морозостойкого (низовую грань) бетона. Иногда верховую грань покрывают гидроизоляцией.

8. Контрольноизмерительная аппаратура. Построенную бетонную плотину снабжают специальной аппаратурой, с помощью которой в процессе эксплуатации плотины ведут систематические наблюдения за ее работой: измеряют противодавление в основании п в теле плотины, величину раскрытия деформационных швов и появившихся трещин, горизонтальные смещения, фильтрационные расходы на отдельных участках плотины, температуру воды и бетона, химический состав фильтрационной воды и т. п.

Наиболее существенным вопросом является вопрос о противодавлении. Для измерения его поперек плотины устраивают пьезометрические створы (рис. 7.29). Пьезометры выполняют путем бурения соответствующих скважин. Зимой пьезометры предохраняют от замерзания. Число пьезометров в створе намечают не менее 4-5; иногда это число увеличивают до 1... 10. Диаметр пьезометров н бетоне плотины 10...12 мм, в основании 50 мм. Давление воды в пьезометрических скважинах измеряют манометрами.

9. Дополнительные замечания. В последнее время отмечаются недостатки классического поперечного сечения плотины (см. рис. 7.1 и 7.26): 1) верховой подплотинный зуб (см. рис. 7.27), создаваемый для лучшего сопряжения плотины со скалой, а также с целью получить возможность вести П" i ним цементацию (для образонл ния цементационной завесы), m может быть оправдан с точки зрения статической работы плотины и ее основания. Вместе с TI создание этого зуба, а также цементационной завесы под ним иногда может существенно задер живать строительные работы по возведению тела плотины. Поэтому было предложено перед бетонной плотиной устраивать короткий понур, например, железобетонный, сопрягаемый водонепроницаемым швом с телом бетонной плотины; при этом водонепроницаемая цементационная завеса создается под понуром, а не под плотиной; 2) согласно схеме на рис. 7.26, получают следующие условия (при наполненном водохранилище): под верховой гранью плотины (где напряжения на контакте со скалой близки к нулю) - большое заглубление фундамента плотины; под низовой же гранью плотины — малое заглубление фундамента плотины.


Имея в виду сказанное, предлагается сопрягать тело плотины со скалой согласно схеме, представленной на рис. 7.30. Участкам be, подошвы плотины можно придать соответствующий уклон (см. рис. 7.27) .

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

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

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

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