Диссертация (1141446), страница 57
Текст из файла (страница 57)
меньше, чем средниймодуль грунтов неоднородной плотины. Но он в 3,3 раза выше чем тот, которыймы приняли в других расчётах.По результатам расчётов, максимальные осадки однородной плотине непревысили 58 см, т.е. 0,32% от высоты плотины. Это соответствует плотинам скачественным уплотнением камня.В альтернативном варианте прогиб ЖБЭ составил почти в 2 раза больше,чем в реальном, – 29,8 см (рисунок 5.59), однако его напряжённое состояниеоказалось более благоприятным.
Растягивающих продольных усилий в нёмпрактически не возникло. Верховая грань ЖБЭ оказалось сжатой (рисунок 5.61а),а растягивающие напряжения на низовой грани не превысили 4,3 МПа(рисунок 5.61б). Сравнение значений прогибов и напряжений с найденными поэмпирическим формулам (5.3-5.5) показало хорошее совпадение.Таким образом, однородная плотина с менее качественным уплотнениемкамня оказывается более надёжной, чем неоднородная плотина с высокимкачеством уплотнения. Применив однородную строение плотины в сочетании сдостаточным уплотнением камня и правильной последовательностью возведенияи загружения плотины, можно добиться надёжной работы ЖБЭ даже всверхвысоких плотинах.Данное исследование показало следующее:1) Современные технологии позволяют достигать высокого качествауплотнения камня. Модули деформации камня могут достигать очень высокихзначений - 200500 МПа.
Этим объясняются очень малые прогибы экрановсовременных плотин. Высокое качество уплотнения камня даёт возможность69достичь благоприятного напряжённого состояния в экране даже сверхвысокихплотин.2) Несмотря на высокое качество уплотнения камня в теле современныхплотин с ЖБЭ, применяемая на практике их типовая конструкция способствуетобразованию в экране трещин. Обычно принимают, что неблагоприятное НДСЖБЭ возникает из-за повышенных осадок каменной наброски, поэтому стремятсякак можно более качественно уплотнить грунт в верховой призме, чтобы снизитьэти осадки. В низовую же призму укладывают камень с меньшим качествомуплотнения.ОднаконеблагоприятноеНДСэкранавозникаетнеиз-заповышенных осадок тела плотины, а из-за его повышенных смещений. Авеличина смещений определяется не только работой верховой, но и низовойпризмытоже.Применяемаясхемазонированиякамняспособствуетформированию неблагоприятного НДС ЖБЭ.
Более рационально использоватьоднородную конструкцию плотины с достаточным качеством уплотнения.3) Для укладки в тело плотины предпочтительно применять гравийногалечниковый грунт нежели, чем горную массу, т.к. его можно уплотнить болеекачественно, достигнув низкой деформируемости.4) В современных плотинах при зонировании камня деформируемостькамня разных зон плотины может сильно различаться – на порядок и даже более.Принятый нами в расчётах модуль деформации камня соответствует довольнослабому по качеству укладки камню. Т.к.
в современных плотинах каменьзонирован по профилю, то их максимальные осадки, измеренные в натуре,относятся к слабо уплотнённой зоне низовой призмы. ЖБЭ укладывается на болееуплотнённый грунт, чем принятый нами в расчётах.На плотине Нам Нгам 2 (Nam Ngum 2) средние модули деформации зонысоставили: для зоны 3B – 150 МПа, для зоны 3С – 60 МПа [Khamwongkhong,Mairaing].705.12.
Исследование условий формирования пространственного НДСжелезобетонного экранаИсследования НДС плотины в условиях плоской деформации выявилипричины образования в ЖБЭ горизонтальных трещин. Однако они не позволяютпроанализировать причины образования вертикальных и наклонных трещин, дляэтого нужны исследования в пространственной постановке.Исследования НДС плотины с ЖБЭ в пространственной постановке былипроведены на примере плотины той же конструкции. Рассматривалась плотинавысотой 100 м в широком створе трапецеидальной формы.
Ширина русловойчасти долины составила 96 м. Борта долины были приняты пологими (с уклоном1:1). Длина плотины по гребню составила 391 м.Исследования проводились с учётом нелинейного характера поведениякаменной наброски и нелинейных эффектов работы контактов элементовконструкции. В численной модели сооружения учитывалось наличие в ЖБЭвертикальных швов, а также периметрального шва на контакте ЖБЭ со скальнымоснованием.
Кроме того, была предусмотрена возможность проскальзываниягрунта тела плотины относительно скальных бортов и основания.Т.к. форма створа была принята симметричной, то при создании численноймодели рассматривалась только левобережная половина плотины. Численнаямодель сооружения состояла из 3569 конечных элементов и имела 22346 степенейсвободы.Рассматривались две схемы возведения плотины – без очередей и в 2очереди.Исследования для схемы возведения без очередей позволили выявитьосновныеособенностиНДСЖБЭвпространственныхусловиях.Онохарактеризуется более неравномерным характером деформаций ЖБЭ. Это связвнос неравномерными деформациями каменной наброски, которая “зависает” наскальныхбортах.Средиосновныхособенностейдеформацийпространственных условиях необходимо выделить следующие:ЖБЭв71 ЖБЭ испытывает изгиб в двух направлениях (вдоль откоса и от борта кборту).
Максимальное горизонтальное смещение Uх (в направлении вдоль русла)и максимальная осадка Uy наблюдаются в центре экрана (рисунок 5.62). Онисоставляют соответственно 21,3 см (рисунок 5.62а) и 20,8 см (рисунок 5.62б). Максимальныйпрогибэкрана(29,3 см,рисунок 5.63а)впространственных условиях меньше, чем в плоских условиях (меньше на 27%); Неравномерное распределение осадок и смещений экрана вызываетперемещения ЖБЭ в направлении от бортов к руслу. Максимальные перемещенияUz достигают 2,4 см (рисунок 5.64а);100,0100,0а)б)1,61,6шкала смещений и осадок [см]05101520253035404550Рисунок 5.62 - Смещения и осадки ЖБЭ (возведение без очередей).а – смещения в направления из верхнего бьефа в нижний, б – осадки.100,0100,0а)б)1,61,6шкала прогибов [см]05101520253035404550Рисунок 5.63 - Прогибы железобетонного экрана.а – возведение в 1 очередь, б – в 2 очереди72100,0100,01,61,6а) в направлении от борта к бортуб) в направлении вдоль откосашкалы перемещений [см]от борта к борту:0481216202428323640вдоль откоса:00,511,522,534567Рисунок 5.64 - Перемещения железобетонного экрана в направленияхот борта к борту (а) и вдоль откоса (б) ЖБЭ испытывает неравномерные перемещения в направлении вдольоткоса (рисунок 5.64б), которые являются следствием неравномерности егоосадок и смещений ЖБЭ.
В русле продольные смещения достигают 5,4 см, а кскальнымбортамуменьшаютсядо0.Неравномерностьраспределенияпродольных перемещений ЖБЭ компенсируется межсекционными швами.Все описанные выше деформации ЖБЭ сопровождаются перемещениями впериметральном шве – шов раскрывается, экран получает контурные прогибы, атакже продольные смещения вдоль контура шва.Периметральный шов раскрылся по всей своей длине.
Максимальноераскрытие на русловом участке (51 мм), что больше, чем на бортовом участке(45 мм) (рисунок 5.65а). Вдоль контура периметрального шва прогибы экрана неравны 0. Максимальный краевой прогиб экрана наблюдается на участке скальногоборта и составляет 54 мм (рисунок 5.65б). На русловом участке он достигает лишь28 мм.Горизонтальные смещения экрана Uz в направлении от борта к борту, малы,не превышают 2,4 см.73Результатомпроисходятвдольвсехсмещенийконтураэкранаявляютсяпериметральногошва,смещения,вплоскостикоторыеэкрана(рисунок 5.65в). На русловом участке смещения направлены в сторону русла, а набортовом – в основном от подошвы к гребню.
На наклонном участке примыканияк борту они достигают 32 мм.а)б)в)Рисунок 5.65 - Перемещения в периметральном шве (мм).а – раскрытия, б – контурные прогибы, в – продольные смещенияЗакрашенные эпюры соответствуют схеме возведения плотины в 2 очереди,не закрашенные – схеме возведения без очередей.Описанная схема деформирования экрана приводит к появлению в экранекак сжимающих, так и растягивающих напряжений. Т.к. касательные напряженияна верховой грани плотины равны 0 или близки к 0, то два главных напряжениядействуют в плоскости экрана, а третье – перпендикулярно к ней. Величинапоследнего определяется гидростатическим давлением.Как и в плоской задаче было получено, что в направлении вдоль откосаэкран может испытывать растяжение.
В рассмотренном случае растягивающиемаксимальные главные напряжения 1 возникают в нижней части экрана. Наверховой грани они невелики (до 1,3 МПа – рисунок 5.66а) и могут бытьвосприняты арматурой.74На низовой грани растягивающие напряжения 1 существенно выше. Ихмаксимальноезначениерастягивающихсоставляет1напряженийпериметральногошва.Причиной5,4 МПаидёт(рисунок 5.66б).полосойобразованияширинойвысокихОбласть30 мвдольрастягивающихнапряжений на низовой грани являются изгибные деформации, которыеиспытывает нижняя часть экрана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
