Классификация контрфорсных плотин

ЛЕКЦИЯ 8

КОНТРФОРСНЫЕ ПЛОТИНЫ

Контрфорсные бетонные плотины. Сравнение поперечных сечений
гравитационных и контрфорсных плотин. Примеры контрфорсных плотин

Контрфорсные плотины, в отличие от гравитационных, представляют собой перекрытия, воспринимающие давление воды и опирающиеся на вертикальные стенки – контрфорсы, которые, в свою очередь, передают нагрузку от перекрытий основанию. Дополнительный элемент конструкции — балка жесткости (распор) между контрфорсами препятствует продольному изгибу (выпучиванию) контрфорсов.

Масса контрфорсной плотины значительно меньше массы массивных гравитационных плотин при тех же условиях, так как ее устойчивость обеспечивается не только собственным весом, но и пригрузкой воды над наклонной напорной гранью, а также уменьшением фильтрационного противодавления (рис. 7.1).

а	б	в	г	д

Рис. 7.1. Схемы к анализу работы контрфорсных плотин:
а — массивная гравитационная плотина; б — облегченная (с широкими швами); в — массивно-контрфорсная плотина; г, д — соответственно с плоскими и арочными перекрытиями

Массивно-контрфорсные плотины

а	б	в	г	д	е	ж

Рис. 7.4. Разновидности массивно-контрфорсных плотин:
а—д — со сплошными контрфорсами; е—ж — с полыми контрфорсами

Примеры (см. рис. 7.1, в, 7.2, б).

Массивно-контрфорсные плотины по сравнению с гравитационными дают экономию бетона при напорах 80 м и более до 20 ÷ 40 %, а по стоимости — до 15 ÷ 35 %.

Опыт проектирования показывает, что в плотинах с одиночными контрфорсами их шаг целесообразно принимать равным от 11 до 20 м (чаще до 16 м) при их толщине от 3,5 до 8 м и высоте плотин от 35 до 90 м.

В плотинах с полыми контрфорсами шаг контрфорсов принимается от 15 до 26 м при высоте плотин от 40 до 111 м.

Наклон напорной грани 1:m₁ составляет от 1:0,4 до 1:0,5, а тыловой грани контрфорса 1:m₂ назначается таким образом, чтобы сумма m₁ и m₂ составляла
0,85 ÷ 1,0.

Контрфорсные плотины с плоскими перекрытиями

Примеры (см. рис. 7.1, г, 7.2, а).

Расстояния между контрфорсами принимают равным 4,0 ÷ 5,5 м (нескальное основание), 12,0 ÷ 13,0 м (скальное основание);

Толщина плиты принимается переменной по высоте от 0,5 до 3,0 м, толщина контрфорса — от 0,7 до 5,0 м в зависимости от высоты плотины и шага контрфорсов.

Наклон верховой грани плотины зависит от типа грунтов основания:

1:m₁ нескальное основание — от 1:1,09 до 1:1,3;

скальное — от 1:1,06 до 1:1,07.

1:m₂ нескальное основание — от 1:0,3 до 1:1,1;

скальное — от 1:0,2 до 1:0,3.

Толщину и армирование плиты рассчитывают как балку (рис. 7.5), свободно опертую на опоры (контрфорсы), при этом обязательно выполняют проверку на срез плиты по кромке опоры. Расчеты выполняют для одного погонного метра плиты в нескольких сечениях по высоте.

Рис. 7.5. Схемы к расчетам контрфорсных плотин с плоским перекрытием

К недостаткам таких плотин можно отнести большой расход арматуры (до 40 кг на 1 м³ бетона).

АРОЧНЫЕ ПЛОТИНЫ

ЛЕКЦИЯ 8

КОНТРФОРСНЫЕ ПЛОТИНЫ

Контрфорсные бетонные плотины. Сравнение поперечных сечений
гравитационных и контрфорсных плотин. Примеры контрфорсных плотин

Контрфорсные плотины, в отличие от гравитационных, представляют собой перекрытия, воспринимающие давление воды и опирающиеся на вертикальные стенки – контрфорсы, которые, в свою очередь, передают нагрузку от перекрытий основанию. Дополнительный элемент конструкции — балка жесткости (распор) между контрфорсами препятствует продольному изгибу (выпучиванию) контрфорсов.

Масса контрфорсной плотины значительно меньше массы массивных гравитационных плотин при тех же условиях, так как ее устойчивость обеспечивается не только собственным весом, но и пригрузкой воды над наклонной напорной гранью, а также уменьшением фильтрационного противодавления (рис. 7.1).

а	б	в	г	д

Рис. 7.1. Схемы к анализу работы контрфорсных плотин:
а — массивная гравитационная плотина; б — облегченная (с широкими швами); в — массивно-контрфорсная плотина; г, д — соответственно с плоскими и арочными перекрытиями

Классификация контрфорсных плотин

Контрфорсные плотины подразделяются:

1. По типу напорного перекрытия (рис. 7.2):

· плотины с плоскими перекрытиями (разрезными или неразрезными);

· с массивными консольными оголовками или массивно-контрфорсные;

· многоарочные;

· с выпуклыми перекрытиями двоякой кривизны (многокупольные).

Наибольшее распространение получили массивно-контрфорсные бетонные плотины, как правило, не имеющие армирования (р. Зея — высота 111 м, р. Кара-Дарья, Киргизия — высота 115 м, р. Талас, Узбекистан — высота 83 м.

а	б	в

Рис. 7.2. Разновидности контрфорсных плотин по типам напорного перекрытия:
а — с плоскими перекрытиями; б — массивно-котрфорсные; в — многоарочные

2. По назначению:

· глухие;

· водосливные.

а	б
в	г

Рис. 7.3. Основные типы водосливных контрфорсных плотин:
а—в — на скальных основаниях; г — на нескальном основании; 1— плита верхового перекрытия; 2 — воздушное отверстие; 3 — водосливная плита; 4 — выпускное отверстие; 5 — отверстия в контрфорсах

3. По характеру основания:

· плотины на скальных основаниях;

· на полускальных;

· на нескальных.

Подавляющее количество контрфорсных плотин построено на скальных грунтах. При нескальных грунтах принимаются контрфорсные плотины ограниченной высоты с устройством фундаментной плиты под всем сооружением.

4. По конструкции контрфорсов:

· со сплошными контрфорсами (массивными или тонкими);

· с полыми контрфорсами (с двойными или парными контрфорсами);

· со сквозными контрфорсами.

а	б
в

Рис. 7.3. Плотины с полыми (а, в) и со сквозными (б) контрфорсами:
1 — вертикальные усадочные швы; 2 — горизонтальные строительные швы;
3 — диафрагмы в полости контрфорса; 4 — линии изменения толщины шва

5. По типу элементов, обеспечивающих жесткость контрфорсов:

· с балками жесткости;

· с ребрами жесткости;

· с балками и ребрами жесткости;

· со стенками жесткости (полые и двойные).

6. По материалу:

· бетонные;

· железобетонные;

· стальные;

· из каменной кладки;

· композитные.