Диссертация (Напряжённо-деформированное состояние грунтовых плотин с противофильтрационными элементами из материалов на основе цемента), страница 86

Основание под плитойцементируют. Длину контурной плиты назначают из условия обеспеченияградиентов фильтрационного потока не более 20-25 для сохранных скальныхпород и не более 5 для сильнотрещиноватых и сильновыветрелых пород.Минимальная ширина плиты 3 м. Экран отделяется от контурной плитыпериметральным (контурным) швом.

Примыкание экрана к плите выполняюттаким образом, чтобы экран находился на слое камня, а не опирался на скалу.Цементационной галереи в нижней части экрана обычно не устраивается.При наличии в основании плотины аллювиальных отложений толщиной до20 м производят их выемку в зоне под экраном.

При большой мощностинескальных грунтов их прорезают “стеной в грунте”.На гребне плотины иногда устраивают подпорные стенки высотой 4-7 м дляуменьшения отметки гребня и объёма отсыпаемого в плотину грунта [Ляпичев].Возведение ЖБЭ ведут после завершения возведения соответствующейочереди плотины. Укладка бетона ведётся посекционно, снизу-вверх, сразу на всювысоту. Сложные нижние участки («стартовые плиты») предварительнобетонируются отдельно (рис.5.10).Для экранов используется бетон марок не ниже 200 и водопроницаемостьюне ниже W8 [Радченко, Курнева, Ротченко].Армирование экрана осуществляется в виде арматурных сеток содинаковым шагом стержней в обоих направлениях. Расположение арматуры вплитах экрана чаще всего принимается однорядным [Ляпичев].

При этом еёрасполагают в центре или ближе к напорной грани, т.к. это увеличивает гибкостьэкрана. Считается, что растягивающих напряжений в экране не возникнет,поэтому арматуру устанавливают только для восприятия температурноусадочных деформаций. Процент армирования составляет 0,3÷0,5%.Двухрядное армирование устраивают обычно только для восприятиятемпературных напряжений в зоне переменного уровня, а также вокругпериметрального шва. Двухрядное армирование выполнено в экране плотиныSalvajina [Ляпичев].Экран разрезается на секции вертикальными температурно-усадочнымишвами через 1220 м (чаще 15 м) (рис.5.12).Рисунок 5.12.

Схема расположения швов ЖБЭ1 – периметральный шов, 2 – вертикальные межсекционные швы.270В направлении поперёк откоса экран современных плотин швами обычно неразрезается. Строительные поперечные швы устраиваются на границах двухочередей возведения экрана. При этом в этих швах уплотнения обычно неустанавливаются, а перепускается продольная арматура [Ляпичев]. Следуетотметить, что чаще плотины с ЖБЭ возводятся очередями.

Данные натурныхнаблюдений за работой строительных швов показывает отсутствие их раскрытий.Важнейшим элементом конструкции экрана является периметральный (иликонтурный) шов, который отделяет его от контурной плиты. Его ширинупринимают равной около 12 мм.Конструкции уплотнений швов.Периметральный (контурный) шов. Герметичность шва обеспечиваетсяустановкой уплотнений. Количество уплотнений назначается от одного до трёх.Уплотнение может выполняться снаружи экрана (наружное), под экраном(нижнее) и в шве (промежуточное). Наружное уплотнение устраивается всегда. Вконтурный шов укладывается промазанная битумом закладная доска для того,чтобы образовать пространство для размещения уплотнений.Уплотнения периметрального шва работают в неблагоприятных условиях.По данным натурных наблюдений за построенными плотинами в контурном швепри наполнении водохранилища происходят смещения экрана относительноконтурной плиты (рис.5.13), а также раскрытия шва.

Раскрытия представляетнаибольшую опасность для состояния уплотнений.Наружное уплотнение может быть выполнено в виде битумной мастики,закрытой оболочкой, или в виде синтетического уплотнения. Оболочкавыполняется из ПВХ толщиной 6 мм или из армированной синтетической резины(рис.5.14) [Freitas]. Она крепится на болтах к поверхности бетона. Такоеуплотнение рассчитано на раскрытие свыше 25 мм. Наружное уплотнениеэффективно работает в первые 3-5 лет эксплуатации, в течение которыхпроисходят заметные деформации тела плотины. Нижнее уплотнениевыполняется как правило в виде медной шпонки. Она устанавливается нацементно-песчаную подушку в основании экрана (рис.5.14).а)б)Рисунок 5.13.

Компоненты перемещений в периметральном швеа – на виде с верхнего бьефа, б – на границе экрана с основаниемR – раскрытие шва, N – нормальное перемещение (контурный прогиб), Т –продольное перемещение (перемещение вдоль шва). Пунктиром показанопервоначальное положение плиты экрана. 1 – вершина рёбер экрана доперемещений, 2 – то же, после перемещений.271Рисунок 5.14.

Сопряжение ЖБЭ и понура плотины Salvajina [ICOLD, 1989]1 – крышка из ПВХ, 2 – битумная мастика, 3 – доска из дерева, 4 – шпонка изПВХ, 5 – медная шпонка, 6 – неопреновая трубка, 7 – заполнение пенопластом, 8– асфальто-песчаная подушка, 9 – зона фильтров тела плотины, 10 – стальнаярабочая арматура, 11 – арматура против скалывания.Промежуточное уплотнение выполняется из ПВХ или в виде медного листа(рис.5.14). Часто в состав промежуточного уплотнения входит неопреноваятрубка, которая в случае раскрытия шва смещается в шов и герметизирует его.

Встарых плотинах (например, Парадела) промежуточное уплотнение выполнялосьиз пробковой древесины [Моисеев]. В современных плотинах высотой до 100 мпромежуточное уплотнение чаще всего не устраивается [Ляпичев].Вертикальные швы по данным натурных наблюдений чаще всегоиспытывают сжатие, поэтому в нём устраивается только нижняя медная шпонка(рис.5.15а) [ICOLD, 2010, В.141]. Эта шпонка укладывается на цементнуюподушку. Сам вертикальный шов представляет собой узкую прорезь,промазанную битумной мастикой. После ряда аварийных ситуаций, когда из-засжимающих напряжений происходило образование в экране трещин, в рядесверхвысоких плотин (Shibuya, Bakun) вертикальные швы стали выполнятьрасширенными [Freitas].

В шов закладывают деревянную доску (как это было на мстарых плотинах) или лист ПВХ.В береговых секциях экрана, где шов может испытывать растяжение,вертикальный шов может иметь два уплотнения (верхнее и нижнее) (рис.5.15б).Горизонтальные конструктивные швы могут устраиваться как правилотолько на границах очередей строительства.2724121233а)б)Рисунок 5.15. Устройство вертикальных швов ЖБЭ.а – шов, работающий на сжатие, б – шов, работающий на растяжение.1 – шов, промазанный битумом, 2 – водонепроницаемое уплотнение(металлическая или из ПВХ), 3 - цементно-песчаная подушка, 4 – битумноеуплотнение с крышкой из ПВХ.Приложение к п.5.6.Численныеисследованияусловийформированиянапряжённодеформированного состояния каменно-набросных плотин с железобетоннымэкраном (в плоских условиях) 97шкала коэффициентов Пуассона0,12 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48Рисунок 5.16.

Условные коэффициенты Пуассона 95шкала модулей деформации [МПа]81216202428323640444852566064Рисунок 5.17. Условные модули деформации в теле плотины68273Приложения к п.5.13.Анализ влияния формы створа на формирование пространственного НДСжелезобетонного экрана.Рисунок 5.18. Коэффициенты створа (B/H) построенных и проектируемыхплотин с железобетонным экраномТаблица 5.1. Параметры створа и численной модели вариантовПараметры створаширинарусловойчасти, м1a2161b961c242a2162b (№0)962c243a2163b963c244a2164b964c24вариантзаложение длина посклонагребню,бортовм2600248024081,55041,53841,53121408128812160,53120,51920,5120Параметры сетки МКЭконечныхэлементовугловыхузловстепенейсвободы4629+14443219+10242373+ 7724125+12742715+ 8541869+ 6024629+12843501+ 9482655+ 6964215+11772805+ 7571677+ 453687048553646609140762867660349913782598539702409380702669019862337262234615516360172691420085327502173012665274Таблица 5.2.

Максимальные перемещения (см) экрана и плотины различныхвариантов створа (возведение плотины высотой 100 м без очередей)вариант1a1b1c2a2b (№0)2c3a3b3c4a4b4cux23.122.319.023.021.317.122.920.915.522,619,512,2экранuy21.021.418.821.120.817.421.521.116.721,320,614,6uz2.72.41.92.92.41.73.12.41.53,02,11,1un30.530.426.330.529.324.130.829.322.630,428,218,9ось плотиныuxuy16.153.614.353.011.647.616.053.613.652.910.345.315.454.112.752.88.440.315.454.111.051.85.032.9Таблица 5.3.

Контурные перемещения экрана (мм) для различных вариантовствора (возведение плотины высотой 100 м без очередей)вариант1a1b1c2a2b (№0)2c3a3b3c4a4b4cпродольныерусло борт1128630228123163222710355332251034529214раскрытиерусло борт635555514443625151453734594647383025583840281714прогибрусло борт305129502748305628542650295327522450286926642454275Приложение к пункту 5.14.Анализ влияния последовательности возведения на НДС железобетонногоэкрана в пространственных условияхТаблица 5.4.

Максимальные раскрытия периметрального шва (мм) дляразличных вариантов конфигурации створа и свойств каменной наброскигоризонтальныйнаклонныйвариант1x2x4x1x2x4x1a4222124123131b3519103621111c27148291692a4121114123132b331893420122c23126251593a3920114025153b301693221133c1910520138Таблица 5.5. Максимальные перемещения (см) экрана и плотины дляразличных вариантов конфигурации створа и свойств каменной наброскиэкранось плотиныUnUxUyвариант1x2x4x1x2x4x1x2x4x1a37.3 19.09.7 16.5 8.03.8 52.7 25.912.61b35.1 18.09.2 14.2 7.43.5 52.0 25.612.51c29.8 15.27.8 11.5 5.52.7 46.5 22.911.22a36.9 18.99.7 16.7 8.03.8 52.7 25.912.62b (№0) 34.6 17.79.1 13.6 7.13.5 51.8 25.512.52c28.0 14.37.3 10.5 4.82.2 44.7 22.010.73a37.1 18.89.6 16.0 7.83.7 53.1 26.012.63b33.8 17.38.8 12.8 6.73.2 51.5 25.312.43c24.9 12.86.58.63.91.8 42.8 20.19.8276Приложение к п.5.15.Анализ влияния деформируемости каменнойжелезобетонного экрана в пространственных условияхнаброскинаНДСТаблица 5.6.

Максимальные перемещения (см) экрана и плотины дляразличных вариантов конфигурации створа и свойств каменной наброскиэкранвариант1x1a128.81b123.21c99.32a128.52b (№0) 119.22c97.23a127.33b116.53c87.3Un2x64.862.351.564.762.849.764.759.945.1ось плотины4x33.532.326.733.431.825.733.231.023.11x53.647.840.354.746.035.453.042.529.0Ux2x27.225.320.227.724.517.927.023.014.64x14.013.010.613.912.69.313.611.97.31x187183165185182159185181146Uy2x92.791.782.992.793.379.893.391.073.34x46.646.141.846.646.240.146.746.136.8Таблица 5.7. Максимальные раскрытия периметрального шва (мм) дляразличных вариантов конфигурации створа и свойств каменной наброскивариант1a1b1c2a2b (№0)2c3a3b3cгоризонтальный участок1x1441189513811087128101652x7463487260426854354x393426393323373019наклонный участок1x14612610114311880139111692x8173588374548675474x464234484333554432277Приложение 6.ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГОСОСТОЯНИЯ КАМЕННО-НАБРОСНЫХ ПЛОТИН С МАССИВНЫМИНЕГРУНТОВЫМИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИПриложение к пункту 6.3.Исследование НДС каменно-набросной плотины с железобетонным экраноми подэкрановой зоной из грунтоцементобетонаРисунок 6.1.