Диссертация (1141446), страница 40

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 40)

В расчётах мы принимали, что сначалаводонепроницаемость временного подземного контура будет обеспечена, нозатем, с течением времени, она будет нарушена, вода верхнего бьефа проникнет впространство между двумя стенами и основная стена воспримет гидростатическоедавление верхнего бьефа.Приисследованияхрассматривалисьразличныевариантысвойствматериалов противофильтрационных стен.

Но во всех вариантах принималось,что консоль основной стены выполнена из железобетона.Напряжённо-деформированное состояние грунтовой плотины и еговлияние на работу стен. Особенностью конструкции плотины являетсянаклонное ядро. Из-за этого горизонтальные смещения плотины при восприятиисобственного веса распределены несимметрично – верховая часть плотины болееинтенсивнее смещается в сторону верхнего бьефа, чем низовая – в сторонунижнего бьефа (рисунок 4.27 Приложения).

Из-за этого бóльшая часть плотинысохраняет смещения в верховую сторону даже при наполнении водохранилища.Основная ПФС в любой из моментов времени имеет смещения внаправлении верхнего бьефа. Даже тогда, когда основная стена непосредственновоспринимаетгидростатическоедавлениеверхнегобьефа,еёсмещениянаправлены в сторону верхнего бьефа, хотя и близки к 0.Временная стена при наполнении водохранилища получает смещения всторону нижнего бьефа, но после смены напорной грани сооружения получаетсмещения в сторону верхнего бьефа (рисунок 4.58а).Условия работы временной и основной стен сильно различаются и повосприятию вертикальных нагрузок.

Основная стена испытывает значительнобóльшие по величине осадки (рисунки 4.54б, 4.55б), чем временная стенарисунки 4.56б, 4.57б). Основная часть осадок основной стены вызвана весомвышележащей плотины, в то время как осадки временной стены связаны свосприятием перемычкой веса воды верхнего бьефа.258Силовые воздействия на обе стены во многом изменяются при смененапорной грани сооружения: значительно уменьшаются вертикальные нагрузки на обе стены, особеннона временную (рисунки 4.28, 4.29 Приложения), обжатие основной стены напряжениями x увеличивается (рисунки 4.30,4.31 Приложения).Напряжённо-деформированное состояние основной стены. Анализ НДСПФС основной стены проводился для трёх моментов времени: момент завершения строительства плотины (рисунок 4.32 Приложения), момент окончания наполнения водохранилища (рисунки 4.54-4.56), момент восприятия давления верхнего бьефа (рисунок 4.33 Приложения).НДСосновнойстеныхарактеризуетсяналичиемзначительныхвертикальных усилий.

Во многом это связано с наличием у стены консольнойчасти, которая концентрируется на себя нагрузки от собственного веса плотины.Длямоментазавершениястроительстваплотиныбылаполученазависимость между максимальными напряжениями у и соотношением модулейдеформацииEст/Eгр.Былополучено,чтоприEст/Eгр<50онахорошоаппроксимируется степенной зависимостью:уE  1,5  ст p E гр 0, 63(4.13),где p=2,7 МПа – среднее вертикальное давление ядра на основание,Eгр  140 МПа – среднее значение модуля деформации грунта основания.Как видим, при Eст/Eгр = 1 напряжения у оказываются больше давления p.Это объясняется тем, что на стену передаётся сжимающие усилие от консоли.Наиболее неблагоприятный момент времени для прочности основной стены– до переноса напорной грани.

В этот момент сжимающие напряжения у в стенедостигают своего максимума. При выполнении подземной части стены изжёстких материалов (№4-№7) прочность на сжатие нарушается (рисунки 4.55в,4.56в). При выполнении стены из бетона сжимающие напряжения достигают259почти 100 МПа (рисунок 4.56в), в несколько раз превышает прочностьжелезобетона на сжатие.

Это, несмотря на то, что практически по всей длинеконтакта «стена-грунт» наблюдается проскальзывание.а)б)в)Рисунок 4.54 - НДС основной стены (вариант №1) на момент окончаниянаполнения водохранилища.а – смещения (см), б – осадки (см), в – напряжения y (МПа) на верховой инизовой гранях. Красной линией обозначена эпюра примерной прочности насжатие с учётом обжатия.При восприятии гидростатического давления проскальзывание грунтаинтенсифицируется, что снижает сжимающие напряжения у почти в 2 раза(рисунок 4.56в).

Но изгиб консоли вызывает в верхней части стены значительныерастягивающие напряжения.Прочностьстеныобеспечиваетсятольковвариантах№1-№3(рисунок 4.54в). После восприятия стеной гидростатических сил в этих вариантахизгибные деформации стены не вызывают растягивающих напряжений даже вместе заделки в скальное основание. Можно сделать вывод, что при заданныхдеформативных характеристиках грунтов основания для основной стены можноприменять глиноцементобетон с модулем деформации не выше 500 МПа.260а)б)в)Рисунок 4.55 - НДС основной стены (вариант №4) на момент окончаниянаполнения водохранилища. Условные обозначения см.

на рисунке 4.54.а)б)в)Рисунок 4.56 - НДС основной стены (вариант №7).а – смещения (см), б – осадки (см), в – напряжения y (МПа) на верховой инизовой гранях. Синими линиями показаны эпюры, соответствующие моментуокончания наполнения водохранилища, фиолетовые – моменту восприятия стенойдавления верхнего бьефа.Интересно отметить, что консоль основной стены, выполненная изжелезобетона, находится в более благоприятном напряжённом состоянии – влюбой из моментов времени не нарушается её прочность ни на сжатие, ни нарастяжение (рисунки 4.54в, 4.55в, 4.56в).261Напряжённо-деформированное состояние временной стены.

Временнаястена, включая её 20-метровую глиноцементобетонную консоль, находится вблагоприятном напряжённом состоянии. Она работает в существенно лучшихусловиях, чем основная. На неё не передаётся значительных сжимающих усилий,поэтому увеличение её жёсткости не ведёт к концентрации в ней сжатия.Наибольшие по величине сжимающие напряжения у возникают в ней вмомент окончания наполнения водохранилища (рисунки 4.57в, 4.58в), однако онине превышают прочности на сжатие при любом варианте материала. Прочностьматериала стены, принятая в проекте для материла №4 (2,2 МПа), также будетобеспечена.Уязвимым местом временной стены является заделка в скальное основание.В этом сечении возникают значительное растяжение по у, если стена выполненаиз бетона (вариант №7).При смене в сооружении положения напорной грани происходит изменениеНДС временной стены – она получает смещения в сторону верхнего бьефа(рисунок 4.34 Приложения).

Однако это не вызывает существенных измененийНДС временной стены в случае, если она выполнена из материалов №1-№5. Привыполнении стены из бетона деформации изгиба вызовут появление в стенерастягивающих напряжений у.Таким образом, для временной стены, заделанной в скальное основаниенеобходимо применять пластичные глиноцементобетоны (с E<500 МПа). Приэтом даже наличие 20-метровой консоли не нарушит прочности стены.Анализ НДС обеих ПФС (основной и временной), что само себе консольноесопряжение стены с плотиной в некоторых случаях допустимо.

Но оно несётопасность в том случае, если консоли предстоит выдерживать значительныенагрузки, и, если она выполнена из жёсткого материала.262а)б)в)Рисунок 4.57 - НДС временной стены (вариант №4) на момент окончаниянаполнения водохранилища. Условные обозначения см. на рисунке 4.54.а)б)в)Рисунок 4.58 - НДС временной стены (вариант №7).Условные обозначения см. на рисунке 4.56.4.7.3. Заключение о работе стены в неоднородном грунтовом массивеВыполненные исследования ПФС на примере двух плотин позволяютсделать следующие выводы:1. Наличиевоснованиипрослоек,имеющихболеевысокуюдеформируемость, может вызвать неблагоприятное НДС стены. При осадкахоснования зон на этих участках стены возникает концентрация сжимающихнапряжений. Эти сжимающие напряжения могут многократно превышатьпрочность материала стены на сжатие. При горизонтальных смещениях стены в263неоднородном основании возникают дополнительные деформации изгиба,которые могут вызвать появление растягивающих напряжений.

Чтобы недопустить трещинообразования в стене необходимо выбирать для неё такойматериал, модуль деформации которого примерно соответствует модулюдеформации самого слабого грунта. Однако необходимо учитывать, что НДСстены в неоднородном основании может оказаться более неблагоприятным, чем вслучае однородного слабого основания.2. Применение железобетона для устройства стены в неоднородномосновании как правило опасно.

Неравномерность смещений стены в такомосновании приводит к появлению изгибных деформаций, которые вызовут вжелезобетоннойстенезначительныхрастягивающихи/илисжимающихнапряжений.3. Ненадёжным элементом конструкции стены является её сопряжение сядром с помощью высокой тонкой консоли. Эта консоль работает внеблагоприятных условиях – за счёт осадок окружающего грунта в ней могутконцентрироваться значительные сжимающие усилия. При использовании дляустройства консоли жёстких материалов можно ожидать образование появление вконсоли значительных растягивающих напряжений и образования трещин.Консоль – ненадёжная форма сопряжения стены и тела плотины.

Она можетиспользоваться только в случае, если грунт тела плотины и основания близки подеформируемости.Кроме того, опасность консоли состоит в том, что воспринятые еюсжимающие усилия передаются на подземную часть стены, что неблагоприятносказывается на прочности последней. Сопряжение стены с ядром целесообразновыполнять не с помощью консоли, а при помощи бетонной галереи по аналогии стем, как это выполнено на плотине Юмагузинского гидроузла [Баранов].4.

Снижения концентрации сжимающих напряжений в стене можно достичьпутём уменьшения трения на её боковых поверхностях. В представленныхрасчётах принималось, что нарушение прочности контакта «стена-основание»происходит по грунту и не учитывалось влияние бентонитовой корки, которая264образуется на стенках траншеи при создании стены в грунте. Можно считать, чтов расчётах рассмотрен наиболее опасный случай.4.8.Исследование влияния прочностных свойств контакта с грунтомна напряжённо-деформированное состояние стены в основании плотиныЗадача исследования. Описанные выше исследования показали важнуюроль трение на боковых поверхностях стены в формировании НДС ПФС.

Характеристики

Список файлов диссертации