Диссертация (1141446), страница 61

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

Текст из файла (страница 61)

Её модуль деформации должен составлять не ниже 200 МПа.Кроме того, возведение плотины желательно осуществлять очередями.96Вариант №3аВариант №3c100,0100,062,562,5г)a)1,61,6100,0100,062,562,5д)б)1,61,6100,0100,062,562,5в)e)1,61,6шкала напряжений [МПа]–9 –8–7–6–5–4–3–2–10123456Рисунок 5.88 - Минимальные главные напряжения 3 на верховой грани ЖБЭдля створов №3а и №3c (возведение в 2 очереди).а, б, в – для варианта №3a, г, д, е – для варианта №3c, a, г – для варианта свойств№1x, б, д – для варианта свойств №2x, в, е – для варианта свойств №4x.975.16. Пространственное НДС железобетонного экрана плотины высотой200 мЧтобы оценить трещиностойкость ЖБЭ сверхвысоких плотин былипроведены расчёты для плотины высотой 200 м.

Конструкция и формы плотины, атакже форма створов были приняты такими же как для плотины высотой 100 м,но все геометрические размеры были увеличены в 2 раза. Расчёты велись дляслучая возведения плотины в 2 очереди. Высота первой очереди составила 125 м.Расчёты проводились с использованием нелинейной модели грунта. Чтобыисследовать влияние на НДС деформируемости каменной наброски, расчётыпроводились для широкого диапазона деформативных свойств.

Рассматривались 3варианта деформируемости (варианты №1, №2x, №4x).Тестовыерасчётыпоказали,чтодляплотинывысотой200 мдеформируемость каменной наброски в варианте №1x эквивалентна модулюлинейной деформации примерно E80 МПа. Соответственно в варианте №2xE160 МПа, в варианте №4x – E320 МПа. Этот интервал модулей деформацииохватывает бóльшую часть диапазона деформируемости каменной наброски.Расчёты показали, что увеличение высоты плотины в 2 раза привело крезкому росту перемещений плотины и ЖБЭ – примерно в 3,5 раза (таблица 5.6Приложения).

Однако это увеличение меньше, чем если бы использоваласьмодельлинейно-деформируемоготела,покоторойонодолжнобытьчетырёхкратным. Расчётные строительные осадки плотины в варианте №1xпримерно соответствуют данным натурных наблюдений за максимальнымиосадками большинства сверхвысоких плотин (см. главу 3). В вариантах №2x и№4x – максимальные расчётные осадки существенно меньше, чем натурные,однако следует учитывать, что данные натурных наблюдений относятся кплотинам неоднородного строения (с зонированием камня в теле плотины), в товремя как наши расчёты рассматривают однородное строение плотины.

Этозаключение подтверждается тем, что расчётные прогибы экрана более близкие кнатурным в варианте №4x, а не в варианте №1x и №2x.98В варианте №1x для плотины высотой 200 м характерны очень высокиепрогибы экрана 87÷129 см (рисунок 5.89). Соответственно увеличиваются ираскрытия периметрального шва (таблица 5.7 Приложения). Они достигаютогромных значений, которые в реальные построенных сверхвысоких плотинах ненаблюдались [ICOLD, 2010, В.141].200200125125yа) вариант №2bб) вариант №1с3,23,2z200200125в) вариант №3а125г) вариант №3с3,23,2шкала прогибов [см]:012,52537,55062,57587,5 100112,5 125Рисунок 5.89 - Прогибы железобетонного экрана плотины высотой 200 м(для варианта свойств №1x)В варианте №2х перемещения плотины уменьшаются примерно в 1,9 раз посравнению с вариантом №1x, в варианте №4x – в 3,9 раз.

В варианте №4xпрогибы экрана и раскрытия периметрального шва близки по значениям тем,которые наблюдаются в натурных условиях. Этот вариант следует рассматриватькак наиболее соответствующий реальным условиям. Таким образом, в реальныхсверхвысоких плотинах достигается очень высокое качество уплотнения камня,данные же экспериментальных, лабораторных исследований каменной наброскисоответствуют лишь очень рыхлому грунту.99Анализ напряжённого состояния ЖБЭ показал, что качественно оно неизменяется по сравнению с тем, которое было получено для плотины высотой100 м – в направлении от борта к борту экран испытывает сжатие по напряжениям3 (рисунки 5.90-5.91), растяжение по напряжениям 1 испытывает нижняя частьнизовой грани ЖБЭ (рисунки 5.92-5.93). Это характерно для всех вариантовконфигурации створа. Единственным отличием является отсутствие растяженияна верховой грани экрана.С точки зрения количественных изменений напряжённого состояния былополучено, что увеличение высоты плотины в N раз привело к росту напряжений вЖБЭ также примерно в N раза (рисунки 5.90-5.93).При высокой деформируемости каменной наброски (вариант №1x)надёжность ЖБЭ не обеспечивается.

Экран испытывает огромные растягивающиенапряжения 1, которые неминуемо станут причиной образования в нём трещин(рисунки 5.92,а,г, 5.93,а,г). Только в варианте (вариант №4x) растягивающиенапряжения 1 снижаются до 2÷4 МПа в зависимости от формы створа(рисунки 5.92,в,е, 5.93,в,е). Однако это всё равно большие значения, которыепревышают расчётное сопротивление бетона на растяжение (примерно 1-1,5 МПа)и не смогут быть восприняты только арматурой (учитывая большую толщинуэкрана).

Поэтому образование трещин в ЖБЭ сверхвысоких плотин являетсяпредсказуемым явлением. То, что в ряде плотин трещины в ЖБЭ не образуютсясвязано, по-видимому, с тем, что такие плотины возводятся очень долго и внесколько очередей. Это создаёт более благоприятную картину НДС, чем та,которая была получена нами. Кроме того, можно предположить, что в реальныхплотинах растягивающие усилие воспринимается не только арматурой, но ибетоном, и их совместными усилиями обеспечивается отсутствие в экранетрещин.Был получен ещё один очень важный вывод – помимо растягивающихнапряжений в ЖБЭ сверхвысоких плотин причиной трещинообразования могутстатьсжимающиенапряжения.Всериивариантов№1x(высокаядеформируемость каменной наброски) сжимающие напряжения в направлении от100борта к борту достигают уровня, сопоставимого с прочностью бетона на сжатие(рисунки 5.90а,г, 5.91а,г).

Особо это проявляется в узких створах. Например, вварианте №3с сжимающие напряжения 3 превысили 18 МПа (рисунок 5.91г).Вариант №2bВариант №1c200200125а)г)3,23,2200200125б)д)3,23,2200200в)е)3,23,2шкала напряжений [МПа]–18 –16 –14 –12 –10–8–6–4–2024681012Рисунок 5.89 - Минимальные главные напряжения 3 на верховой грани экранаплотины высотой 200 м в створах №2b и №1c при различных деформативныхсвойствах каменной наброски.а, б, в – для варианта №2b; г, д, е – для варианта №1c; а, б – для варианта свойств№1x; в,г – для варианта свойств №2x; д,е – для варианта свойств №4x.101Вариант №3аВариант №3c200200125125а)г)3,23,2200200125125д)б)3,23,2200200125125е)в)3,23,2шкала напряжений [МПа]–18 –16 –14 –12 –10–8–6–4–2024681012Рисунок 5.91 - Минимальные главные напряжения 3 на верховой грани экранаплотины высотой 200 м в створах №3a и №3c при различных деформативныхсвойствах каменной наброски.а, б, в – для варианта №3а; г, д, е – для варианта №3c; а, б – для варианта свойств№1x; в,г – для варианта свойств №2x; д,е – для варианта свойств №4x.Принизкойдеформируемостикаменнойнаброски(вариант№4x)сжимающие напряжения 3 представляют опасность только в узком створе.

В102напряжения 3 составили около 12 МПа (рисунок 5.91е). Нарушение прочности насжатие может привести к образованию в экране вертикальных трещин, которыепроявлялись на ряде плотин.Вариант №2bВариант №1c200200125125а)г)3,23,2200200125125д)б)3,23,2200200125125е)в)3,23,2шкала напряжений [МПа]–18 –16 –14 –12 –10–8–6–4–2024681012Рисунок 5.92 - Максимальные главные напряжения 1 на низовой грани экранаплотины высотой 200 м в створах №2b и №1c при различных деформативныхсвойствах каменной наброски.а, б, в – для варианта №2b; г, д, е – для варианта №1c; а, б – для варианта свойств№1x; в,г – для варианта свойств №2x; д,е – для варианта свойств №4x.103Вариант №3аВариант №3c200200125125а)г)3,23,2200200125125д)б)3,23,2200200125в)125е)3,23,2шкала напряжений [МПа]–18 –16 –14 –12 –10–8–6–4–2024681012Рисунок 5.93 - Максимальные главные напряжения 1 на низовой грани экранаплотины высотой 200 м в створах №3a и №3c при различных деформативныхсвойствах каменной наброски.а, б, в – для варианта №3a; г, д, е – для варианта №3c; а, б – для варианта свойств№1x; в,г – для варианта свойств №2x; д,е – для варианта свойств №4x.104Таким образом, можно сделать следующие выводы:1) По нашим исследованиям, увеличение высоты плотины в 2 разасопровождается увеличением напряжений в экране также примерно в 2 раза.

Всверхвысокихплотинах(высотойот150 мивыше)вероятностьтрещинообразования в ЖБЭ существенно выше, чем в обычных плотинах.Образование в них трещин – это вполне ожидаемое явление.2) В ЖБЭ сверхвысоких плотин трещины могут возникнуть как отрастягивающих, так и от сжимающих напряжений. Именно нарушением прочностина сжатие объясняется образования в экранах ряда сверхвысоких плотинвертикальных трещин. Опасность нарушения прочности на сжатие характерна дляплотин, расположенных в узких створах и/или с крутыми бортами.3) Чтобы избежать трещинообразования, необходимо минимизироватьдеформации экрана, особенно в направлении из бьефа в бьеф. Для этого требуетсяочень качественное уплотнение грунтов тела плотины с целью снизить ихдеформируемость. Модуль деформации каменной наброски не ниже 250÷300 МПа.В настоящее время технологии позволяют добиваться очень существенногоуплотнения каменной наброски, с плотностью горной массы 2,15 т/м3.4) Ещё один путь уменьшения деформаций экрана – это регулирование егоНДС путём выбора соответствующей последовательности её загружения.Необходимо,чтобысмещенияэкранавсторонунижнегобьефаотгидростатического давления были частично компенсированы смещениями всторону верхнего бьефа от бокового расширения каменной насыпи подсобственным весом, и чтобы осадок более поздних очередей строительства экранполучил сжимающее продольное усилие.

Характеристики

Список файлов диссертации