Диссертация (1141446), страница 46

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

Текст из файла (страница 46)

Изгибстены из жёстких материалов во многом компенсируется в плитах, выполненныхиз податливого глиноцементобетона, которые соединяют ярусы диафрагмы.5) Главное условие надёжности диафрагмы – это приближённостьматериала «стены в грунте» по деформируемости к грунту тела плотины. Толькопри использовании «мягкого», пластичного грунтоцементобетона может бытьобеспеченапрочностьмногояруснойдиафрагмынасжатие.Возведениедиафрагмы из бетона не допустимо.6) Водонепроницаемость многоярусной диафрагмы может быть нарушеназа счёт образования растягивающих напряжений в глиноцементобетонныхплитах, соединяющих ярусы диафрагмы.

Для повышения надёжности работыдиафрагмы следует стремиться к сокращению ширины соединяющей плиты,чтобы она не испытывала деформации изгиба при совместной работе с грунтомтела плотины.3044.14. Исследование пространственной работы грунтовой плотинойс многоярусной диафрагмой, выполненной методом «стена в грунте»Выводы (п.4.13) о возможности строительства грунтовой плотины смногоярусной диафрагмой, возведённой методом «стена в грунте», были сделанына основе исследований, проведённых для плоских условий. Цель данногоисследования – проверить сделанные выводы для условий пространственнойработы диафрагмы в узком створе. Особенно важно оценить сохранностьвертикальных швов между отдельными буронабивными сваями.Объект исследования.

Исследования были проведены также для условийГоцатлинской плотины, которая запроектирована в створе шириной по гребню145 м. При высоте в 69 м коэффициент створа составляет около 2 (рисунок 4.100).Рисунок 4.100 - Пространственная сетка МКЭ плотины в характерных сечениях.а – сечение с максимальной толщиной нескального основания,б – сечение по напорной грани стены (без учёта скального основания).В исследованиях принималось, что грунт тела плотины имеет возможностьпроскальзывать относительно скальных бортов (при нарушении прочности насдвиг), а контакт между диафрагмой и скалой является абсолютно прочным.305Пространственная модель плотины и основания включала 14245 конечныхэлементов (рисунок 4.100). Контактные элементы вводились в сетку МКЭ награницемягкихгрунтовсоскальнымигрунтамииснегрунтовымиконструкциями. Кроме того, они устраивались также и на границе между ярусамидиафрагмы, между диафрагмой и скальным основанием.

Большинство конечныхэлементов имели квазилинейную аппроксимацию для того, чтобы уменьшитьразмерность задачи. Конечные элементы, которые моделировали ПФС, а такженепосредственноприлегающиекнейгрунты,имеликвадратичнуюаппроксимацию.В качестве граничных условий было принято отсутствие перемещений повнешней границе скального массива, вмещающего плотину и нескальноеоснование. Общее количество степеней свободы модели составило 39726,Расчёты проводись для двух вариантов материала стены – №1 (E=100 МПа)и №7 (бетон).Расчёты показали, что с грунтовой плотины в условиях узкого створасильно отличается от плоского. Контакт со скальным грунтом ограничиваетосадки и смещения плотины.

Проскальзывание плотины по скальному бортупроисходит лишь в пригребневой зоне плотины. Соответственно уменьшаютсяосадки и смещения стены-диафрагмы.Напряжённо-деформированное состояние диафрагмы в варианте №1.В пространственных условиях максимальная осадка стены на моментзавершения строительства составила около 35 см (рисунок 4.101б, рисунок 4.55Приложения,), что меньше, чем в плоской задаче (51,2 см). А максимальноесмещение стены на момент окончания наполнения водохранилища составило10,1 см (рисунок 4.102а, рисунок 4.57 Приложения), что также меньше, чем вплоской задаче (19,1 см). В обоих случаях уменьшение произошло почти на 40%.Уменьшениедеформацийблагоприятносказалосьнанапряжённомсостоянии диафрагмы – уровень вертикальных сжимающих напряжений yснижается примерно на 40% (рисунок 4.101в).306а)б)в)г)Рисунок 4.101 - НДС диафрагмы (вар.

№1) на момент завершения строительства.а – смещения (см), б – осадки (см), в,г – напряжения у (МПа), в – для верховойграни, г – на низовой грани. Зелёным цветом обозначено НДС для плоскойзадачи, оранжевым – для пространственной задачи. Пунктирной линиейобозначено примерное значение прочности на сжатие.а)б)в)г)Рисунок 4.102 - НДС диафрагмы (вариант №1)на момент окончания наполнения водохранилища.а – смещения (см), б – осадки (см), в,г – напряжения у (МПа), в –- дляверховой грани, г – на низовой грани. Синим цветом обозначено НДС дляплоской задачи, красным – для пространственной задачи. Пунктирной линиейобозначено примерное значение прочности на сжатие.307Однако влияние пространственных условий имеет и негативное влияние наНДС диафрагмы. Из-за зависания на скальных бортах осадки плотины и стеныраспределены неравномерно по длине створа (рисунок 4.103а, 4.55 Приложения).Это вызывает появление её перемещений Uz в направлении от бортов к руслу(рисунок 4.103б, рисунок 4.56 Приложения).Рисунок 4.103 - Перемещения верховой грани стены (вариант №1) на моментокончания наполнения водохранилищаРаспределение горизонтальных смещений диафрагмы (рисунок 4.104)говорит о том, что она изгибается в двух направлениях как пластина,закреплённая по трём сторонам.

Это также вызывает перемещения Uz внаправлении от бортов к руслу.Наиболее явно смещения Uz проявляются в нижних ярусах диафрагмы.Смещения Uz в невелики (до 5 см) (рисунок 4.103б), однако они вызываютпоявление в стене растягивающих напряжений z в направлении от борта к борту(рисунок 4.105б, рисунок 4.58 Приложения).Область растягивающих напряжений z невелика по размерам, онарасполагается в верхней части прибортовой зоны второго яруса диафрагмы308(рисунок 4.105б, рисунок 4.59 Приложения).

Растягивающие напряжения z непревышают 0,1 МПа на момент завершения строительства плотины и 0,3 МПа вмомент окончания наполнения водохранилища. В локальных зонах можноожидать раскрытия строительных швов между отдельными сваями.Рисунок 4.104 - Смещения Ux верховой грани стены на момент окончаниянаполнения водохранилищаРисунок 4.105 - Напряжения на верховой грани стены (вариант №1) на моментокончания наполнения водохранилища309В остальных областях напряжения z – сжимающие. Они достигают 1 МПа(рисунок 4.105б). Здесь прочность швов между сваями нарушена не будет.Напряжения x в диафрагме всегда сжимающие и близки по величине к x..Самый большой уровень сжатия в диафрагме наблюдается в вертикальномнаправлении.

(рисунок 4.105а, рисунок 4.59 Приложения). Напряжения y –сжимающие во всём объёме диафрагме. Они достигают 1,8 МПа и превышаютпрочность глиноцементобетона на одноосное сжатие (1,3 МПа).Главные напряжения в диафрагме близки к осевым (рисунок 4.106,рисунки 4.61-4.63 Приложения), т.к. как касательные напряжения невелики.Минимальные главные напряжения 3. близки по величине к y, максимальные 1.– к z. Диафрагма находится в состоянии всестороннего сжатия за исключениемтехобластейбортовогопримыканиявторогояруса,гдеобразуютсярастягивающие напряжения z.Рисунок 4.106 - Главные напряжения на верховой грани стены (вариант №1) намомент окончания наполнения водохранилищаОценка прочностного состояния диафрагмы на сжатие производилась сучётом влияния бокового обжатия. Значения коэффициента запаса прочностибыли вычислены как отношение прочности R с учётом обжатия к минимальномуглавному напряжению 3.

В качестве обжатия использовалось максимальное310главное напряжение 1. Было получено, что в большей части диафрагмыглиноцементобетонимеетзапаспрочностинениже2(рисунок 4.107).Наибольший запас прочности имеет третий ярус диафрагмы. После наполненияводохранилища коэффициенты запаса прочности (рисунок 4.107б) несколькоменьше, чем до него (рисунок 4.107а).Рисунок 4.107 - Коэффициенты запаса прочности на сжатие на верховой гранистены (вариант №1).а – на момент завершения строительства, б – на момент окончания наполнения.Красным цветом обозначены области растяжения.Такимобразом,прииспользованиивдиафрагме«мягкого»глиноцементобетона (вариант №1) её НДС в целом является благоприятным, заисключением небольших зон бортового примыкания, где возможно раскрытиемежсвайных швов.Напряжённо-деформированноесостояниедиафрагмыизбетона.Получено показали, что, как и в варианте №1, в пространственных условияхуменьшаются перемещения и деформации диафрагмы.

Её максимальноегоризонтальное смещение составило около 10 см (рисунок 4.104б, рисунок 4.64Приложения).Уменьшениепрогибовпривелокуменьшениюизгибныхдеформаций и нивелированию различие между НДС верховой и низовой гранями.311В пространственной задаче сжимающие напряжения y оказались меньше,чем в плоской. Они не превысили 20,8 МПа (рисунок 4.108а, рисунок 4.65Приложения). Однако такие напряжения больше прочности бетона на одноосноесжатие (18 МПа).Рисунок 4.108 - Напряжения на верховой грани стены (вариант №7) на моментзавершения строительства плотиныНеблагоприятное напряжённое состояние диафрагма из бетона получила внаправлении от борта. Неравномерность осадок привела к появлению в нейрастягивающих напряжений z (рисунок 4.108б, рисунок 4.66 Приложения).

Как ив варианте №1 область растяжения появилась в бортовом примыкании второгояруса, но в отличие от варианта №1 растягивающие напряжения z проявилисьтакже в бортовых примыканиях и других ярусов. Они достигают 12 МПа, а взонах концентрации и 17 МПа. При таких напряжениях следует ожидатьраскрытия швов между сваями.Поглавнымнапряжениям1областьрастягивающихнапряженийохватывает гораздо бóльшую область диафрагмы (рисунок 4.109б, рисунок 4.68Приложения). Это происходит за счёт наличия в бетоне касательных напряжений.По этой же причине минимальные главные напряжения 3 превосходят y идостигают 29 МПа (рисунок 4.109а, рисунок 4.67 Приложения).312Рисунок 4.109 - Главные напряжения на верховой грани стены (вариант №7) намомент завершения строительства плотиныВычисление коэффициента запаса прочности на сжатие как отношениянапряжения 3 к прочности бетона на одноосное сжатие (18 МПа) показало, чтопрактически во всём нижнем ярусе прочность на сжатие не обеспечивается(рисунок 4.110).Рисунок 4.110 - Коэффициенты запаса прочности на сжатие на верховой гранистены (вариант №7).а – на момент завершения строительства, б – на момент окончания наполнения.313По результатам исследования можно сделать следующие выводы:1) В условиях узкого створа НДС диафрагмы из буронабивных свай помногим параметрам становится более благоприятным, чем в плоских условиях,когда створ был бы бесконечно широким.

Характеристики

Список файлов диссертации