автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Новые конструктивные решения бетонных плотин

Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта

РГ6 О А О 9 ФЕВ Ю

Юрий Александрович Ландау

УДК 627.824

Новые конструктивные решения бетонных плотин

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Харьков 1997 г.

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в ОАО "Укргидропроект"

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кирилов Александр Петрович,

руководитель НИЦстром

ВНИИ железобетона Госстроя России,

доктор технических наук,

профессор Стороженко Леонид Иванович,

профессор кафедры

Полтавского технического университета,

доктор технических наук, профессор Шагин Александр Львович, заведующий кафедрой железобетонных конструкций Харьковского государственного технического университета строительства и архитектуры

Ведущая организация: Украинская государственная академия водного

хозяйства, кафедра гидротехнических сооружений (г.Ровно)

Защита состоится " & " ф&б/ьоиьЦ. 1998 г., в часов, на заседании специализированного ученого совета Д02.15.05 Харьковской государственной академии железнодорожного транспорт? по адресу: 310050, г.Харьков, пл.Фейербаха, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковско* государственной академии железнодорожного транспорта по адресу 310050, г.Харьков, пл.Фейербаха, 7. '

Автореферат разослан " с^са£р*Я> 1997 г.

Ученый секретарь специализированного

ученого совета, канд. техн. наук, доцент ^^/ Е.М.Ермак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Необходимость более полного использования возобновляемых источников энергии, в первую очередь освоения высокоэффективных гидроэнергоресурсов, резкое увеличение потребности в воде на водоснабжение, орошение вызывают во всем мире интенсивное строительство водохранилищ, для чего широко применяются бетонные плотины, которые строятся в сложных природных условиях, включая неблагоприятные геологические и суровые климатические условия, высокую сейсмичность.

В Украине, России и других странах СНГ построены бетонные плотины различных типов, включая гравитационные, ячеистые, комбинированные, арочные, арочно-гравитационные.

Экономически эффективный гидроэнергетический потенциал Украины использован на 50%, что ниже, чем во многих странах Европы, например, во Франции, Италии, Швеции этот показатель составляет от 65 до 90%. В одобренной Минэнерго Украины программе развития гидроэнергетики до 2010г. предусматривается строительство ГЭС, в том числе с бетонными плотинами на реках Тиса, Днестр и др. Широкое развитие также получит строительство малых ГЭС, эффективность которых подтверждает опыт стран Западной Европы, США, Китая. Организации Минэнерго Украины также участвуют в проектировании и строительстве ряда ГЭС с бетонными плотинами в Китае, Вьетнаме, Мексике, Индии, Бразилии и других странах.

Анализ опыта мирового плотиностроения показывает, что применение в последние десятилетия новых конструктивно-технологических решений бетонных плотин, включая использование технологии укатанного бетона, позволило повысить их эффективность. Строительство бетонных плотин требует больших капиталовложений и ресурсов. Поэтому, несмотря на известные достижения в бетонном плотиностроении, актуальной проблемой является разработка и внедрение решений, обеспечивающих высокую экономичность, надежность, снижение сроков строительства.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка и обоснование новых конструктивных решений бетонных плотин с обеспечением высокоэффективных процессов зозведения, направленных на повышение экономической эффективности и эксплуатационной надежности. Для реализации поставленной цели решались основные задачи:

- разработки и обоснования новых конструкций гравитационных, арочных, ячеистых и комбинированных плотин;

- разработки и обоснования новых решений сопряжения бетонных плотин со скальным основанием;

- разработки расчетных моделей, методики расчета и исследования напряженно-деформированного состояния новых конструкци£ -'равитационных плотин из укатанного бетона, с бетонным понуром, ;:ри наращивании по новому способу, составной арочной плотины, ячеистых сооружений;

- разработки технологии возведения и исследования экономической эффективности новых конструкций гравитационных плотин I составной арочной плотины из укатанного бетона, ячеистых сооружений из плит, наращивания плотин по новому способу;

- обобщения результатов комплексных исследований с разработкой практических рекомендаций и их внедрением ъ практику проектирования и строительства.

СВЯЗЬ РАБОТЫ С НАУЧНЫМИ ПЛАНАМИ. Работа выполнялась в соответствии с программой развития гидроэнергетики "Национально! энергетической программы Украины до 2010г.", планом 28.55 рабо1 по участию в строительстве ГЭС за рубежом ГПВД "Укринтерэнерго1 Минэнерго Украины и планом научно-исследовательских и проектны: работ Укргидропроекта для ГЭС с бетонными плотинами в Украине I за рубежом.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов заключается в разра ботке способов управления напряженно-деформированным состояние! бетонных плотин разных типов для решения задачи эффективного ис пользования конструктивных свойств материалов плотин при обеспе чении рациональной технологии возведения, что реализуется ш трем основным направлениям:

- разработка новых конструктивных решений гравитационных арочных, комбинированных, ячеистых плотин, сопряжения плотин I основанием, что подтверждается 28 авторскими свидетельствами н. изобретения;

- разработка рациональных технологий возведения новых кон струкций гравитационных и арочных плотин, усовершенствующих тех нологию укатанного бетона, ячеистых сооружений и нового способ поэтапного возведения плотин;

- обоснование эффективности новых решений плотин и надежно сти их работы на основе разработанных расчетных моделей, методи расчетов и исследований напряженно-деформированного состояния учетом их конструктивной нелинейности (незамоноличенные швы, по лости) , совместной работы конструктивных элементов из различны материалов с использованием метола конечных элементов и теори составных балок.

Выполненными исследованиями обоснована возможность эффективного использования свойств материалов в новых решениях плотин, что создает научную основу для дальнейшего совершенствования и повышения эффективности бетонного плотиностроения.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ полученных результатов заключается в комплексном решении проблемы повышения эффективности бетонных плотин с разработкой практических рекомендаций, что позволило:

- внедрить новые конструктивно-технологические решения устоев в практику на строительстве Каневской ГЭС (экономия - эквивалент 290 тыс. долл. США), перемычек на строительстве Александровского гидроузла на р.Ю.Буг (экономия - эквивалент 160 тыс.долл.США);

- применить новые решения в проектах Укргидропроекта при проектировании отечественных и зарубежных гидроузлов: Константи-новского гидроузла с арочной плотиной высотой 60м, гидроузла Гуанинге в Китае с плотиной из укатанного бетона высотой 88м, гидроузла Чонтенхэ В Китае с наращиванием плотины с 40м до 123м (экономия 8 млн.долл. США), ГЭС Майя в Бразилии с высокой арочной плотиной и др. ;

- проектировать ячеистые плитные конструкции с оптимальными параметрами и рекомендовать их применение для устоев гидроузлов, сооружений малых ГЭС и водохозяйственных гидроузлов, ограждающих сооружений верховых водоемов ГАЭС;

- использовать полученные рекомендации по расчету ячеистых конструкций в СниП 11-55-7 9 "Подпорные стены, шлюзы и рыбозащит-ные сооружения";

- рекомендовать новые конструктивно-технологические решения плотин и сопряжения их со скальным основанием для практического применения на перспективных гидроузлах с высокими гравитационными и арочными плотинами из укатанного бетона;

- обеспечить возмож.-юсть внедрения технологии укатанного бетона в арочных плотинах и расширить область ее применения в гравитационных плотинах;

- дать начало новому направлению в поэтапном строительстве и наращивании бетонных плотин.

Новина разработанных конструкций плотин, технологий их возведения и наращивания, обеспечивая сокращение стоимости, сроков строительства и в целом инвестиционного цикла, позволяет повысить конкурентоспособность бетонных плотин, их эффективность и надежность.

От внедрения результатов выполненных разработок в практик; строительства получен значительный экономический эффект, а реализация в дальнейшем новых эффективных разработок будет способствовать совершенствованию бетонных плотин, повышению их технологичности, экономичности и надежности, что имеет важное народно-хозяйственное значение.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ. Автор был руководителем и ответственным исполнителем выполненных разработок, основанных на новы: решениях. В работах, опубликованных в соавторстве, ему принадлежат основные идеи конструктивно-технологических решений, методологии исследований, анализ и обобщение научных результатов. Пр! внедрении новых разработок в проекты, проведении исследований I расчетов в работы участвовали совместно с автором специалист! Укргидропроекта: канд. техн. наук А.И.Вайнберг, инженер! Л.Л.Левицкий, С.Г.Сидоренко, Е.В.Дроботенко и др.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ. Результаты работы докладывались на Республиканских, Всесоюзных совещаниях, а также на Международных симпозиумах, в частности они апробировались на:

- Всесоюзном совещании по применению сборного железобетон; в гидротехнических сооружениях, 1965, г.Киев;

- Всесоюзном координационное совещании по предельным состояниям гидротехнических сооружений, 1968;

- 2,3 и 5 научно-технических конференциях и совещаниях Гидропроекта, 1972-1987, г.Москва;

- Всесоюзном научно-техническом совещании "Состояние и перспективы развития гидроэнергетики. Научно-технический прогресс ] проектировании и строительстве важнейших гидроэнергетически: объектов", 1988, Г.Черемушки;

- Всесоюзном научно-техническом совещании "Опыт проектирования и контроль надежности эксплуатации бетонных гидротехнических сооружений", 1989, г.Кара-Куль;

- Международном симпозиуме по плотинам из укатанного бетонг в КНР, 1991, Г.Пекин;

- Международном симпозиуме. по арочным плотинам в КНР, 1992, г.Нанкин.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации автором опубликованс 42 работы в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе монография в издательстве "Ва1кета", 4 статьи в научных журналах I материалах международных симпозиумов, 7 статей - в сборниках научных трудов и СНиП, 2 - в тезисах докладов, 28 авторских свидетельств.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, указателя литературы и приложения. Полный объем диссертации 284 стр, в том числе объем иллюстраций 79стр, таблиц - 14стр, приложения - 5стр. Список использованной литературы содержит 220 наименований.

ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА БЕТОННЫХ ПЛОТИН Анализ современных тенденций развития бетонного плотино-строения показывает, что совершенствование конструктивно-технологических решений плотин идет по двум основным направлениям: путем разработки массивных конструкций простой формы, чем достигается максимальное упрощение технологии возведения;

за счет разработки тонкостенных конструкций сложной формы со снижением объема и более полным использованием прочностных свойств бетона, а также применением сборных элементов.

Хотя первое направление получает явный приоритет, однако оба эти направления, развиваясь, дополняя друг друга, обеспечивают совершенствование бетонных плотин. Большой вклад в развитие бетонного плотиностроения внесли А.Коин, К.Семенца, К.Марчелло, С.А.Березинский, А.Б.Васильев, П.И.Васильев, М.М.Гришин, Т.П.Доценко, Л.А.Золотов, Н.А.Малышев, А.Н.Марчук, Ю.Б.Мгалобелов, А.П.Кирилов, К.К.Кузьмин, В.Д.Новоженин, Н.П.Розанов, Н.С.Розанов, И.Б.Соколов, А.В.Швецов и другие.

Развитие вычислительной техники и численных методов решения задач механики деформируемых тел позволили уточнить расчетные модели и исследовать напряженно-деформированное состояние сооружений с учетом конструктивно-технологических особенностей, включая нарушения сплошности, поэтапность возведения и загруже-ния и др. Вопросы расчетного обоснования бетонных плотин и инженерных конструкуций рассматриваются в работах Д.Аргироса, Л.А.Гордона, А.И.Вайнберга, А.А.Готлиба, Л.И.Дятловицкого, А.П.Кричевского, А.Л.Можевитинова, В.Г.Орехова, Л.Р.Ржаницына, Л.А.Розина, О.А.Савинова, С.В.Соколовского, Л.И.Стороженко, Л.П.Трапезникова, Л.Н.Фомицы, А.А.Храпкова, А.Л.Шагина, А.В.Шимановского и других.

Внедрение в строительную практику технологии укатанного бетона, применяемой с начала 80-х годов, и позволившей объединить известные преимущества бетонных плотин с технологией, скоростными методами возведения плотин из грунтовых материалов и одновременно эффективно решить задачу отвода тепла экзотермии, значительно повысило их конкурентоспособность. Новая технология вобрала в себя также достижения и опыт дорожного строительства

и аэродромостроения, где широко применяются малоцементные С тонные смеси, укатываемые катками. За короткий срок эта тех! логия получила стремительное развитие, чему способствовали j боты В.Валингфорда, Д.Рафаэля, Моффета, А.Т.Ричардсоь М.Р.Дунстина, В.Е.Федосова, В.С.Шангина и других. Опыт стрс тельства и эксплуатации плотин из укатанного бетона, а их 1997г. построено более 200, свидетельствует о их надежности существенных преимуществах, обеспечивающих повышение эффекта ности бетонных плотин.

В практике строительства наиболее широко применяются пл тины из укатанного бетона с устройством верховой зоны из вибр рованного бетона и с поярусной схемой возведения, которая осн вывается на технологически жесткой связи укладки бетона нару ной и внутренней зон, что осложняет в целом технологию. Д реализации потенциальных преимуществ такой технологии требует поиск и разработка новых конструктивно-технологических решени позволяющих эффективно использовать укатанный бетон.

С позиции надежности в системе "плотина-основание" зо контакта является ответственнейшим и наиболее уязвимым место; Вопросы сопряжения плотин со скальным основанием рассматриваю ся в работах JI.Мюллера, К.Терцаги, Э.А.Александровско: И.Ф.Блинова, Э.Г.Газиева, Г.С.Гейнац, В.Н.Дурчевой, Э.С.Кал; стяна, Л.И.Малышева, П.П.Миргородского, Д.П.Прочухана, Д.Д.С. пегина, А.И.Савича, С.А.Фрида, Ю.А.Фишмана, А.И.Царев, С.Я.Эйдельмана и других исследователей. Выполненные этими авт< рами теоретические и экспериментальные исследования, а так; натурные наблюдения показывают, что под напорной гранью в осн< вании высоких плотин при эксплуатационных нагрузках имеют мес растягивающие напряжения. Формирование зоны разуплотнения мож< привести к образованию или раскрытию в скальном основании тр« щин, нарушению сплошности цемзавесы и развитию неблагоприятш фильтрационных явлений, что потребовало в ряде случаев выполн* ния в процессе эксплуатации ремонтных работ, снижения ypoBi водохранилища. Анализ аварий бетонных плотин показывает, 41 наиболее частой причиной их разрушения (около 50%) являете именно нарушение контактной зоны. Традиционное решение подзек ного контура плотин с цементационной завесой со стороны верхе вой грани приводит к повышению модуля деформации скалы в эте области и способствует формированию зоны разуплотнения. Расчет ные исследования с устройством в верхнем бьефе бетонного понур с противофильтрационными завесами, проведенные П.П.Мир

городским, А. Л .Можевитиновым и др., показали, что при этом улучшается напряженно-деформированное состояние контактной зоны и фильтрационные условия в основании плотины. Однако, сложным вопросом является обеспечение совместной работы и надежного сопряжения плотины с понуром.

Напряженно-деформированное состояние контактной зоны является интегральным показателем взаимодействия всех внешних сил и воздействий, действующих на систему плотина-основание. Поэтому важнейшей проблемой бетонного плотиностроения является совершенствование конструктивных решений подземного контура, направленное на повышение надежности высоких плотин.

Одной из разновидностей гравитационных плотин можно считать ячеистые и комбинированные плотины. В ячеистых конструкциях достигается значительное снижение объема бетона, а для упрощения технологии возведения используется сборный железобетон. Для таких конструкций важными вопросами остаются взаимодействие каркаса с грунтом засыпки ячеек и основанием, выбор рациональных параметров, обеспечивающих надежность работы и технологичность, расширение области применения.

Арочные плотины при минимальных объемах и эффективном использовании прочностных свойств характеризуются более сложной технологией. В связи с этим, несмотря на широкое применение технологии укатанного бетона в гравитационных плотинах, построено только несколько относительно невысоких арочных плотин с использованием укатанного бетона в условиях теплого климата.

В арочных плотинах при повышении гибкости достигается эффективная работа бетона преимущественно на сжатие. Этот принцип лежит в основе составных арочных плотин. И хотя такие плотины имеют определенные преимущества, они не нашли применения на практике из-за существенных недостатков, связанных с ненадежностью конструктивных решений и усложнением технологии. Для дальнейшего повышения эффективности арочных плотин важное значение приобретает разработка новых конструктивно-технологических решений, направленных на совершенствование технологии, включая внедрение укатанного бетона, а также улучшение напряженно-деформированного состояния.

При возведении бетонных плотин широкое применение нашла схема поэтапного возведения, позволяющая снизить объем бетона 1 очереди до минимума. Недостатками такой схемы являются усложнение как условий возведения, так и совместной работы частей плотины при действии эксплуатационных нагрузок с учетом темпе-

ратурно-усадочных явлений. При поэтапном возведении плотин важной проблемой является разработка решений по упрощению технологии и использованию укатанного бетона.

На основании проведенного анализа, исходя из опыта отечественного и мирового плотиностроения и современных тенденций, сформулирован ряд основных проблем, решение которых позволяет повысить эффективность и надежность бетонных плотин

НОВЫЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПЛОТИН

Для улучшения применяемой технологии возведения плотин из укатанного бетона следует обеспечить возможность независимого выполнения наружной и внутренней зон. Эта задача решается в новых конструкциях плотин, где между верховой и внутренней зоной выполняются сборные бетонные элементы трапецеидального сечения, у которых по торцевым граням устраиваются полости-дрены, образующие совместно со швами между элементами единую дренажную систему. Эти элементы по своей конфигурации и параметрам аналогичны сборным элементам, используемым на практике для образования низовой зоны плотин из укатанного бетона, например, на Таш-кумырской ГЭС. Сборные элементы верховыми гранями образуют поверхность, с которой сопрягается верховая зона из обычного бетона или экран, а низовыми гранями - ступенчатую пилообразную поверхность, обеспечивающую надежное сопряжение с внутренней зоной плотины из укатанного бетона. При выполнении верховой зоны из вибрированного бетона для достижения надежного сопряжения верховая грань сборных элементов может выполняться с устройством выступов-ребер или с наклоном в сторону верхнего бьефа и смещением вышележащих элементов в сторону нижнего бьефа с образованием ступенчатой поверхности.

В такой плотине сборные элементы с незамоноличенными швами между ними связывают верховую зону с внутренней зоной в единое сооружение и обеспечивают их совместную работу. При этом ширина сборного элемента, определяющая длину незамоноличенного шва, составляет порядка 1м, то есть менее 0.15-0.3 ширины верховой зоны. Надежность работы плотины при действии эксплуатационных нагрузок определяется условиями сопряжения верховой и внутренней зон со сборными элементами, работы собственно сборного элемента при передаче усилий от верховой внутренней зоне. Можнс представить работу такой плотины по схеме составной консоли, состоящей из верховой и внутренней зоны, причем роль связей между ними выполняют сборные элементы. Такие связи работают как

бесконечно жесткие связи, благодаря чему в целом напряженное состояние такой составной конструкции по сравнению с монолитной не должно существенно меняться.

Для проверки напряженного состояния в зоне горизонтальных незамоноличенных швов были проведены исследования методом конечных элементов (МКЭ) плотины высотой 88м при действии основных нагрузок. В зоне сопряжения и сборных элементов принималась сгущенная сетка КЭ, а через шов не передавались нормальные и касательные напряжения. В результате исследований установлено, что влияние горизонтальных незамоноличенных швов сказывается в основном в зоне сборного элемента и его сопряжения на длине 0.5 ширины шва, где несколько искажаются эпюры нормальных сжимающих и касательных напряжений. При этом обеспечивается в полной мере передача нагрузки сборными элементами от верховой к внутренней зоне. Сжимающие напряжения на напорной грани увеличиваются на 2-5% в средней и верхней частях плотины.

Технологическая схема возведения плотины предусматривает: опережающее бетонирование внутренней зоны путем поярусной установки сборных элементов высотой порядка 1м и послойной укладки и уплотнения бетона внутренней зоны в каждом ярусе. Сборные элементы следующего яруса устанавливаются на предыдущий без специальной подготовки, их форма обеспечивает устойчивое положение. При угле наклона внутренней грани элемента около 45° достигается надежное примыкание к ней слоев укатанного бетона и уплотнение зоны примыкания виброкатками. Укладка вибрированного бетона верховой зоны ведется с отставанием, практически, независимо от бетонирования внутренней зоны в наиболее благоприятный период. Бетонирование производится обычным методом однослойными или многослойными блоками, что позволяет также сократить количество горизонтальных строительных швов на напорной-грани. При такой схеме два технологических потока, использующие разные ' методы бетонирования, не связаны между собой. Независимое выполнение в первую очередь внутренней зоны плотины по единой технологии укатанного бетона обеспечивает устойчивость процесса бетонирования, наиболее благоприятные условия для поточной укладки бетона с полной комплексной механизацией работ, позволяя достичь высокой интенсивности, причем одновременно сборными элементами образуется дренажная система плотины.

Дальнейшее упрощение схемы возведения возможно в новой конструкции при образовании верховой зоны с использованием сборных элементов трапецеидального сечения, у которых по боко-

вым граням выполнены штрабы-полости и полости-дрены, распола гающиеся друг за другом в направлении с верхнего бьефа в ниж ний. Верховая зона образовывается заполнением штраб-полосте: замоноличивающим бетоном, в качестве которого целесообразна ук ладка литого бетона. Объединенные замоноличивающим бетоном : единую верховую зону сборные элементы обеспечивают ее совмест ную работу с внутренней зоной плотины, а также водонепроницае' мость сооружения. Такие решения могут быть эффективными в теп' лых и умеренных•климатических условиях. При высоте плотины Д| 100м объем сборных элементов может составить 3-5%,. а литоп бетона - до 4% от общего объема.

При независимом возведении верховой и внутренней зон создаются дополнительные преимущества при строительстве плотин ] суровых климатических условиях. Учитывая, что в зимний перио; для недопущения замораживания укатанного бетона в раннем возрасте требуются достаточно сложные мероприятия (отапливаемые шатры или устройство надежной теплоизоляции поверхности), внутреннюю зону предпочтительнее возводить в теплое время года, I связи в чем практически на всех плотинах из укатанного бетона I зимний период бетонирование прерывалось. При возведении в такиз условиях плотины предлагаемой конструкции бетонирование внутренней зоны выполняется в теплый период года с максимальной интенсивностью по единой технологии укатанного бетона. Верховук зону бетонируют независимо и продолжают работы в зимний период с использованием теплой опалубки верховой грани и шатра, габариты которого незначительно меняются по мере роста плотины, г все работы также ведутся по единой технологии. При этом можне значительно сократить или исключить специальные мероприятия пс отводу тепла экзотермии.

В суровых климатических условиях в эксплуатационный период] температурные напряжения в теле плотины зимой приводят к раскрытию горизонтальных блочных швов (образованию трещин) со стороны низовой, а также верховой граней плотины. Их глубина с низовой грани может достигать 5м, в связи с чем расчетное сечение несущего профиля плотины уменьшается, и бетон этой зоны, практически, выполняет роль теплозащитного слоя и гравитационной пригрузки. Известны решения, предусматривающие укладку специального теплоизолирующего материала со стороны низовой грани (ячеистый бетон и др.), что значительно усложняет технологию работ. Для таких условий могут применяться новые конструкции глухих плотин, в которых предусматривается устройство парал-

лельно низовой грани плотины наклонной стенки из сборных элементов с заполнением грунтом образованной полости. Для упрощения конструкции полость может быть образована из сборных ячеистых блоков, у которых плоские продольные плиты, выполненные с наклоном в противоположные стороны, с одной стороны являются опалубкой для укатанного бетона, а с другой - образуют низовую грань плотины. Такие блоки, могут собираться из плоских плит. Сборные блоки каждого яруса устанавливаются друг на друга, после чего полости заполняются грунтом, а затем укладываются слои бетона внутренней зоны плотины. Работы по укладке грунта и бетона внутренней зоны аналогичны, позволяют использовать одни и те же механизмы. Горная масса, обладая высокими теплоизоляционными свойствами, при толщине слоя до Зм обеспечивает надежную защиту бетона внутренней зоны.

Для такой плотины высотой 88м в условиях сурового климата были выполнены расчетные исследования температурного режима и напряженного состояния от силовых и температурных воздействий эксплуатационного периода в рамках решения плоской задачи теории упругости по программе, реализующей МКЭ. Анализ результатов исследований показывает, что в такой плотине:

- в зимний период достигается надежная теплозащита внутренней зоны, где минимальные температуры в бетоне со стороны низовой грани составляют 0°;

- резко уменьшается амплитуда сезонных колебаний температуры бетона;

- отсутствуют растягивающие напряжения на низовой грани, вызванные температурными воздействиями, а в обычной плотине они могут достигать 3,0МПа, уменьшаются растягивающие напряжения от температурных воздействий на верховой грани;

- появляется возможность улучшить напряженно-деформированное состояние контактной зоны, не допускать нарастания деформаций в ней со стороны верховой грани, вызванных сезонными колебаниями наружных температур и раскрытием строительных швов на низовой грани.

Такая конструкция, обеспечивая надежную теплозащиту внутренней зоны плотины, позволяет одновременно уменьшить объем бетона на 10% за счет обжатия бетонной части профиля плотины.

Как показывают результаты проведенных исследований, разработанные новые конструктивно-технологические решения плотин из укатанного бетона имеют существенные преимущества, обеспечивая:

- упрощение условий возведения плотины при независимом выполнении внутренней и верховой зон с повышением общей интенсивности бетонных работ;

- выполнение верховой зоны в оптимальных условиях с уменьшением количества горизонтальных строительных швов в ней и возможностью сокращения специальных мероприятий по отводу тепла эк-зотермии;

- в суровых климатических условиях улучшение термонапряженного состояния и в целом статической работы плотины, уменьшение объема бетона.

Анализ результатов исследований экономической эффективности, основанный на сопоставлении доходов со всеми расходами зг расчетный период инвестиционного цикла и выполненный применительно к плотине Гуанинге в КНР высотой 88м, объемом бетонг 1,2млн.м3 , показывает, что при использовании новых решений достигается сокращение инвестиционного цикла на 25%, уменьшение процентов за кредит на 40%, увеличивается суммарная дополнительная прибыль за расчетный период в размере 60% от капвложений. Не основе проведенных исследований можно повысить эффективность I технологичность гравитационных плотин, расширить область применения укатанного бетона.

В условиях умеренного и жаркого климата новые' конструкцш плотины с использованием сборных блоков, образующих верховым! гранями сплошную ровную поверхность, обеспечивают благоприятны« условия для устройства на ней экрана. В предложенной поисково! разработке новых конструкций плотины рассматриваются также экраны комплексного назначения, обладающие противофильтрационными I антисейсмическими свойствами.

В условиях узких створов предложена новая конструкция плотины, у которой низовая грань выполнена ломанной с уширением г зоне примыкания к бортам створа. В такой плотине с пространственной схемой работы в зоне примыкания к бортам устроены продольные швы-надрезы, ориентированные под углом 15-30° к продольной оси плотины и выполненные с уменьшением длины швов от низовой грани к напорной, благодаря чему в срединной части плотинь образуется в горизонтальном сечении трапеция. При необходимости снижения жесткости в консольном направлении продольные швы-надрезы также могут устраиваться в русловой части плотины. Пo^ действием гидростатического давления воды в такой плотине происходит перемещение срединной части плотины, работающей как клин, с обжатием стенок-массивов в примыканиях. При возведена

такой плотины используется технология укатанного бетона. Для оценки возникающих распорных усилий и в целом напряженно-деформированного состояния, определения рациональных параметров конструкции были выполнены МКЭ исследования балочного горизонтального элемента, вырезанного из средней по высоте зоны плотины на действие гидростатической нагрузки. Принималось, что в швах-надрезах отсутствуют касательные и нормальные напряжения и только касательные (при установке в них железобетонных гибких элементов). На основании анализа результатов исследований установлено, что по сравнению с обычной конструкцией:

- предлагаемая конструкция позволяет значительно улучшить напряженно-деформированное состояние плотины за счет образования распорных усилий, которые могут достигать 0,84Q, где Q -величина перерезывающей силы в примыкании;

- сжимающие напряжения охватывают до 85% площади балочного элемента, величина зоны растяжения в контактном сечении с верховой грани уменьшается до О,12В, где В - ширина сечения;

- резко повышается устойчивость примыканий;--, - ..........

- снижается объем бетона.

Определены рациональные параметры такой конструкции, позволяющей решить проблему обеспечения надежного примыкания гравитационной плотины в условиях пространственной работы.

Такие решения также могут найти применение в балочных структурах промышленных сооружений.

НОВЫЕ РЕШЕНИЯ ПЛОТИН С ПОНУРОМ.

Для обеспечения совместной работы бетонного понура с телом плотины и повышения надежности разработаны новые конструкции с гибким сопряжением понура с плотиной. Такая плотина состоит из понура в виде отдельного бетонного массива, объединенного с плотиной в единую конструкцию арочным перекрытием. Высота понура составляет 0,1-0,2 от высоты плотины. Под перекрытием образуется дренажная полость. Арочное перекрытие, работающее как распорная конструкция, передает усилия от собственного веса, водяной пригрузки понуру и плотине. Устойчивость понура, воспринимающего горизонтальное гидростатическое давление и значительное фильтрационное противодавление, обеспечивается за счет водяной пригрузки, собственного веса и удерживающих сил, передаваемых арочным перекрытием. При этом можно получить достаточно равномерную эпюру сжимающих напряжений по его подошве. Устойчивость плотины, несмотря на сокращение собственного объема, достигается за счет уменьшения горизонтальных сил от гидроста-

тического давления, а также, практически, полного снятия фильт рационного давления. В другой конструкции на участке плотин выше понура в створе дренажа тела плотины выполнен вертикальны деформационный шов, который ниже переходит в наклонный шов, на правленный в сторону нижнего бьефа, и отделяет понур от тел плотины. Напорная стенка-перекрытие работает как гибкая связь : горизонтальном направлении, обеспечивая практически независимы перемещения в этом направлении понура и плотины. В вертикально) направлении она работает как жесткая связь, передавая част) собственного веса от верхней части тела плотины на понур. С целью достижения на напорной грани плотины только сжимающих напряжений перед стенкой целесообразно возвести арочное перекрытие.

Для исследования напряженно-деформированного состояния тако] плотины была разработана расчетная модель, рассматривающая совместную работу всех элементов конструкции и основания, с использованием МКЭ в рамках плоской задачи теории упругости. Основной целы исследований являлось изучение перераспределения напряжений в основании, в зоне контакта и в нижней части плотины. Анализ результатов расчетных исследований, проведенных для плотины высотой 80м, показал, что при действии основных эксплуатационных нагрузок в основании плотины отсутствует зона растяжения, а максимальные сжимающие напряжения снижаются. При этом обеспечивается возможность регулировать напряжения в контактной зоне и перераспределять усилия между понуром и плотиной. В сечениях арочного перекрытия I практически по всей напорной грани плотины действуют сжимающие напряжения. Увеличение длины подземного контура и расширение дренированной области основания при недопущении зон разуплотнения (двухосного растяжения) оказывают благоприятное влияние на фильтрационный режим в основании, учитывая взаимозависимость напряженно-деформированного состояния и фильтрации, причем, как показываю! исследования Э.С.Калустяна и др., при действии растягивающих напряжений в основании фильтрация резко возрастает (на 1-2 порядка) . Достаточно равномерное распределение нормальных сжимающих напряжений в контактной плоскости, снижение противодавления позволяют улучшить напряженно-деформированное состояние высоких плотин и повысить надежность работы как отдельных элементов (цемзавеса), так и в целом несущую способность системы плотина-основание по сравнению с традиционной конструкцией. Такая плотина обеспечивает лучшие условия взаимной адаптации сооружения и скального основания особенно в сложных инженерно-геологических условиях, при значительных

деформациях ложа водохранилища от давления воды. Она менее чувствительна к изменению нагрузок, вызванных сезонными колебаниями уровня водохранилища в процессе эксплуатации, что оказывает существенное влияние на напряженно-деформированное состояние контактной зоны высоконапорных плотин, приводит к изменению физико-механических характеристик основания и условий фильтрации, к нарастанию трещинообразования, остаточным деформациям. Эти явления наиболее характерно прослеживаются на плотинах Кельнбрейн (Австрия) , Саяно-Шушенской ГЭС. Кроме того, на напряженно-деформативное состояние контактной зоны понура в эксплуатационных условиях практически не оказывают влияния температурные воздействия,--связанные с сезонными колебаниями внешней температуры, что характерно для плотин, построенных в суровых климатических условиях, вызывая дополнительное разуплотнение и остаточные деформации под верховой гранью.

На основании расчетных исследований для плотин высотой 8 0-120м установлено, что при параметрах сопротивления сдвигу tgф<0,75, С<0,2МПа по сравнению с традиционным решением снижение объема составляет от 10 до 20% при одновременном улучшении напряженно-деформированного состояния контактной зоны.

В гравитационной плотине на жестком скальном основании высотой более 100м при "классическом" профиле с вертикальной напорной гранью и заложением низовой 0,7, при которой обеспечивается прочность самой плотины, неизбежно появление разуплотнения под напорной гранью в контактной зоне. Параметры зоны растяжения, регламентируемые нормативными документами, на практике в ряде случаев превышают проектные, приводя к нарушению условий нормальной эксплуатации и необходимости выполнения сложных ремонтных работ. Поэтому целесообразно ужесточить положение норм о допущении растяжения в контактном сечении. Как показывает проведенный анализ, объем бетона построенных в последние-'десятилетия гравитационных плотин высотой 100-200м в среднем увеличивается на 15-25% по сравнению с "классическим" профилем, причем дополнительный объем используется в основном как гравитационная пригрузка. В предлагаемых конструкциях с использованием в качестве гравитационной пригрузки веса воды и перераспределением нагрузки между плотиной и понуром достигается снижение объема высоких плотин на 10-20%.

Предложенные решения могут найти также применение в гравитационных плотинах с экраном, в плотинах, работающих по пространственной схеме, в контрфорсных, арочно-гравитационных и

арочных плотинах. Такие решения позволяют решить проблему улучшения напряженно-деформированного состояния и фильтрационны; условий контактной зоны, повысить надежность работы систем! плотина-основание при нормальных эксплуатационных условиях ] при экстремальных воздействиях, полнее использовать прочностньп свойства бетона плотины и скального основания.

В такой плотине обеспечивается снижение стоимости строительства, исключение затрат на ремонтные работы в эксплуатационный период, как правило, требующие значительных средств, хот; и не всегда оказывались успешными.

В случае, когда в силу специфических особенностей основания взаимные перемещения блока бетонного понура и тела плотин! могут быть значительными для восприятия арочным перекрытием, предложено новое решение с устройством между бетонным понуром I плотиной полости, в пределах которой грани тела плотины и бетонного понура выполнены встречно наклонными к основанию, образуя трапецию с меньшим нижним основанием. При этом в полоста устроен понур из слабоводопроницаемого грунта. При действиг гидростатического давления на грунтовый понур, имеющий форм} клина, в нем возникают распорные сжимающие усилия, обеспечивающие его прижатие к наклонным поверхностям плотины и бетонногс понура, совместную работу всех элементов плотины. Плотина выполняется с использованием технологии укатанного бетона, приче!. для устройства грунтового понура применяются, практически, те же строительные механизмы. Для плотины высотой 100м были выполнены исследования напряженно-деформированного состояния суглинистого понура по программе, реализующей МКЭ в рамках плоско? задачи с использованием теории пластического упрочнения. Анализ результатов исследований показал:

- под воздействием гидростатического обжатия и пластических деформаций произошло доуплотнение и упрочнение грунта понура, при этом по всей расчетной поверхности действуют только сжимающие напряжения, благодаря чему эффективно используются его прочностные и фильтрационные свойства;

- по всему опорному контуру максимальные касательные напряжения находятся на уровне предельных и уменьшаются до 0,4 величины предельных в зоне свободной поверхности.

На основании выполненных исследований обоснована эффективность новой конструкции, при которой достигается надежная работа грунтового понура совместно с бетонным понуром и плотиной.

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ЯЧЕИСТЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ ПЛОТИН

Повышение технологичности ячеистых сооружений достигается благодаря применению сборных плит с устройством стыков в вертикальных столбах замоноличивания перепуском петлевых арматурных выпусков. Ячеистый каркас, кроме сборно-монолитной напорной стенки для обеспечения водонепроницаемости, собирается из плит.

В отличие от существующих методик контрфорсные стенки каркаса из плит рассматриваются как консольные составные многовет-венные балки ступенчато-переменного сечения с упругими связями, у которых напорная стенка и вертикальные столбы являются ветвями, а плиты выполняют роль упругих связей, обеспечивающих передачу сдвигающих и нормальных усилий, то есть работают как связи сдвига и поперечные связи. Это направление получило дальнейшее развитие при исследовании бетонных плотин с горизонтальными не-замоноличенными связями, составных арочных плотин, где используется аналогичная схема.

Для бетонных и железобетонных конструкций, рассчитываемых по схеме составной балки, наиболее существенное влияние на их напряженное состояние оказывает работа связей сдвига, так как деформации изгиба связей значительно превышают деформации от действия продольной силы. При решении консольной составной мно-говетвенной балки мы основывались на трактовке работы составных балок, предложенной А.Р.Ржаницыным, где составная балка рассматривается, как многократно статически неопределимая система, при расчете которой дискретные равномерно расположенные по длине балки связи заменяются непрерывно распределенными.

Полученное с помощью вариационного метода Кастильяно-Ритца общее решение консольной составной многоветвенной балки постоянного и ступенчато-переменного сечения с упругими связями сдвига, для которой система состоит из ?(т + 1) дифференциальных уравнений второго порядка, где т - число линий упругих связей, и точные аналитические решения двухветвенной консольной составной балки, имея универсальный характер, были применены для исследований других гидротехнических сооружений: плотин с внутренними полостями и горизонтальными незамоноличенными швами, а также промышленных и гражданских сооружений (стен с проемами, спаренных колонн). Были проведены исследования напряженного состояния большой группы конструкций с изменением размеров элементов и проемов в широких пределах, задачей которых являлось определение границ области, где целесообразно использовать рас-

четную схему составной балки, а также выявление факторов, позволяющих упростить довольно трудоемкие расчеты. В результате исследований установлено:

- Закон изменения сдвигающих усилий существенно отличается от линейного с увеличением гибкости связей.

- При соотношении размеров, характерном для стенок ячеистой плитной конструкции, бетонных плотин с горизонтальными швами, связи работают практически как бесконечно жесткие связк сдвига, что позволяет значительно упростить расчеты.

Работа ячеистых конструкций существенно зависит от взаимодействия жесткого каркаса с грунтом засыпки и основания. В диссертации получила дальнейшее развитие методика расчета прочности с учетом совместной работы ячеистого каркаса с грунтом засыпки и мягким основанием. При этом исходили из предложений Е.М.Емельянова, основанных на врезании каркаса в основание пол действием собственного веса и зависшего на его стенках грунта. Для часто встречающихся на практике случаев, когда грунты засыпки и основания имеют близкие показатели, нами предложена расчетная схема, учитывающая неравномерность напряжений в основании под каркасом и грунтом ячеек путем введения специального коэффициента неравномерности напряжений под каркасом и грунтом ячеек. При этом также предложено для ячеистых конструкций устоев учитывать дополнительную осадку каркаса, вызванную врезанием его в основание. Это крайне важно, так как дополнительная осадка, вызывающая наклон секции в сторону лицевой грани, значительно уменьшает ее поворот в сторону засыпки. Выполненные исследования для устоев Каневской ГЭС показали, что при этом уменьшается давление навала на их тыловую грань на 40-80%.

Учет дополнительных осадок позволил выявить важное свойство ячеистых конструкций - резкое уменьшение давления навала, что подтверждается данными натурных наблюдений за КИА на устоях Каневской ГЭС. Разработанная на основании проведенных исследований методика расчета прочности ячеистых плитных конструкций на скальных и мягких основаниях позволяет рационально запроектировать конструкцию.

С учетом опыта строительства устоев Каневской ГЭС в работе получила дальнейшее развитие технология возведения ячеистых сооружений. На основании выполненных технико-экономических исследований для ячеистых сооружений разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров. За счет внедрения результатов исследований на устоях Каневской ГЭС снижена стоимость строи-

тельства - эквивалент 2 90 тыс. долл. США. и сокращены сроки строительства.

Проведенные натурные наблюдения за КИА на устоях в процессе долговременной эксплуатации показали, что их напряженно-деформированное состояние соответствует расчетному, и подтвердили надежность разработанных конструкций.

Выполненные технико-экономические исследования при варианте использования ячеистых плитных конструкций для дамб ограждения верховых водоемов ГАЭС показывают, что в суровых климатических условиях их применение позволяет по сравнению с уголковой железобетонной стенкой снизить общую стоимость работ на 22%, а по сравнению с дамбой с бетонным креплением верхового откоса при незначительном снижении стоимости получить эксплуатационные преимущества, благодаря исключению льдообразования на вертикальных стенках, увеличению емкости водоема.

На основании результатов исследований, анализа опыта строительства и эксплуатации устоев Каневской ГЭС ячеистые плитные конструкции рекомендуются для применения в устоях гидроузлов высотой до 40м, сооружениях малых ГЭС и небольших водохозяйственных гидроузлов, в ограждающих сооружениях верховых водоемов ГАЭС.

Конструктивно близка к ячеистой новая конструкция комбинированной контрфорсной плотины с грунтовой призмой со стороны низовой грани, отличающаяся гибким соединением при помощи шарниров напорного перекрытия с контрфорсами, образованными сборными элементами. Такие конструкции, благодаря сокращению до минимума объемов бетона и простой технологии возведения, могут также найти применение для сооружений малых ГЭС.

Значительное уменьшение объема бетона может быть достигнуто в новой конструкции комбинированной плотины, состоящей из гравитационной плотины с расширенными швами трапецеидального сечения, большим основанием примыкающего к грунтовой насыпи. При такой конструкции обеспечивается совместная работа бетонной плотины и грунтовой насыпи с обжатием бетонных секций. Как показали выполненные расчетные исследования, за счет эффективного распределения массы бетона и грунта обеспечивается эффективное напряженное состояние при уменьшении объема бетона до 4 0%.

Конструкция комбинированной плотины, предусматривает, что между противофильтрационным элементом плотины из грунтовых материалов и низовой гранью бетонной плотины размещен слой фильтрующего материала, который сообщен с верхним бьефом. При этом

появляется возможность регулировать гидростатическое давление, действующее на бетонную плотину и соответственно ее напряженно-деформированное состояние, что особенно важно при использовании такой конструкции для наращивания плотин. Эффективность такой конструкции подтверждает опыт строительства перемычки Александровского гидроузла, где достигнуто снижение стоимости - эквивалент 160 тыс. долл. США.

НОВЫЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ АРОЧНЫХ ПЛОТИН

Для повышения эффективности и технологичности арочных плотин предложена новая конструкция составной плотины, состоящая из двух арок. Верховая арка связана с низовой при помощи сборных железобетонных элементов, которые, обеспечивая передачу нагрузки от напорной на вторую арку и равномерное загружение всей системы, должны быть достаточно гибкими, чтобы свести к минимуму передачу сдвигающих усилий. При этом их целесообразно выполнять катушечной формы с расширением на торцах, образующих внутреннюю поверхность арок. Верховая арка выполняется из вибриро-ванного бетона минимальной толщины, исходя из условия обеспечения водонепроницаемости. Низовая арка, являющаяся основным несущим элементом конструкции, соответственно более нагруженная и массивная, выполняется из укатанного бетона. Полость между арками, где установлены сборные элементы, в условиях эксплуатации используется как дренажная.

В такой составной арочной плотине, как и в обычной, можно выделить арки и консоли, которые в рассматриваемом случае являются составными, а связывающие элементы работают как поперечные связи и как связи сдвига. Усилия, действующие в составных арках и консолях, зависят в значительной мере от упругой податливости связей сдвига. Так при бесконечно гибких связях сдвига, составные арки и консоли работают, практически, как состоящие из независимых элементов, а при бесконечно жестких - как монолитные. Используя полученные решения составной консоли и составной арки с упругими связями, были выполнены расчетные исследования плотины из двух арок, загруженной гидростатической нагрузкой, которые показали, что связывающие сборные элементы работают как весьма гибкие связи сдвига, касательные напряжения в них составляют менее 10% от касательных напряжений, получаемых при бесконечно жестких связях сдвига

Следовательно, работа арок, образующих составную плотину, практически близка к работе отдельных независимых арок, благодаря чему могут быть реализованы преимущества, характерные для

составных арочных плотин. С учетом полученных результатов даль нейшие расчетные исследования составной арочной плотины был выполнены с использованием МКЭ. Расчетная модель разработана учетом конструктивных особенностей составной плотины. При это по толщине плотины принято 6 конечных элементов: 1 - в предела верховой арки; 2,3 и 4 - соответственно верховая опорная часть стержень и низовая опорная часть сборного элемента - связи; 5 6 - в пределах низовой арки. Для упрощения решения и сокращени количества конечных элементов реальные сборные элементы - связ были заменены условными (больших размеров, но с уменьшением и количества) , обладающих одинаковой погонной жесткостью. Иссле дования были выполнены для составной плотины высотой 105м в от носительно узком створе при отношении длины плотины по гребню высоте 1.4, а также для арочной плотины традиционной конструк ции. Как показывают результаты анализа напряженно деформированного состояния, в составной арочной плотине дости гаются следующие преимущества:

- В верховой арке обеспечивается благоприятное напряженно! состояние при действии только сжимающих напряжений с равномерным обжатием ее как в арочном, так и в консольном направления: при относительно ограниченной неравномерности нормальных напряжений в сечениях. Это важно для обеспечения надежной работ! плотины, включая контактную зону, так как верховая арка образует водонепроницаемый контур плотины, сопряженный с основанием. Поэтому она должна выполняться с учетом всех требований, обычнс предъявляемых к арочным плотинам, включая цементацию швов, обеспечение монолитности работы, а ее толщина, определяемая I первую очередь требованиями водонепроницаемости, должна быть минимальной. При высоте плотины до 100м ее толщина может составлять до 3-4м, а до 200м - до 6м.

- На низовую арку непосредственно давление воды не действует, что определяет более простые условия работы и соответственно предъявляемые требования, исключающие необходимость обеспечения водонепроницаемости, монолитности, недопущения раскрытия трещин. Благодаря этому, низовая арка превращается в обычную несущую конструкцию, которая выполняется более массивной, чем верховая арка, чтобы воспринять большую часть внешней нагрузки. При этом напряженное состояние ее было также достаточнс благоприятным.

- В сборных элементах действуют сжимающие напряжения, максимальные значения которых составляют 9.5МПа.

- Напряженное состояние арочной плотины традиционной конструкции в целом менее благоприятно, характеризуется значительной неравномерностью напряжений и наличием зон растяжения 1 арочном и консольном направлении. При этом ее объем на 16°/ превышал объем бетона составной плотины.

В составной арочной плотине, благодаря повышенной гибкости, также значительно снижаются напряжения в эксплуатационньп период от температурных воздействий, особенно в верховой арке причем дополнительный эффект может быть получен путем регулирования температуры внутренней полости между арками. Такая конструкция характеризуется повышенной сейсмостойкостью за сче1 "рессорной" ее работы, снижающей динамический эффект.

Технологическая схема возведения таких плотин предусматривает опережающее бетонирование массивной низовой арки путе] поярусной установки сборных элементов, послойной укладки и уплотнения катками бетона низовой арки. При независимом бетонировании низовой арки, отсутствии требований по обеспечению монолитности создаются оптимальные условия применения технологи] укатанного бетона. Укладка вибрированного бетона в тонкостенну! верховую арку ведется с отставанием, практически, независимо ог бетонирования низовой арки. Учитывая благоприятные условия охлаждения блоков со стороны напорной грани и внутренней полости, небольшую толщину арки, можно резко сократить объем специальны: мероприятий (трубное охлаждение) для регулирования температур! верховой арки в строительный период. При этом бетонировани( производится обычными методами с последующей цементацией строительных швов.

Технологическими преимуществами такой конструкции являются:

- выполнение низовой арки из укатанного бетона, объем которого в высоких плотинах достигает 70% общего объема, при отсутствии требований по обеспечению водонепроницаемости, что позволяет полностью или частично отказаться от цементации строительных швов, снизить требования к допущению образования температурных трещин в строительный период;

- выполнение работ по верховой арке из вибрированного бетона и низовой арки из укатанного бетона независимо друг о: друга, что позволяет эффективно использовать поточный метод с комплексной механизацией работ;

- улучшение условий охлаждения бетона верховой арки I строительный период со значительным сокращением затрат на мероприятия по температурному регулированию.

В результате технико-экономических исследований таких плотин установлено:

С увеличением высоты плотины их эффективность повышается. По сравнению с плотинами традиционной конструкции при высоте 100-200м объем бетона у них снижается на 15-25%, стоимость с учетом выполнения низовой арки из укатанного бетона - на 2535%, а трудозатраты на стройплощадке - на 40-60%.

Упрощается технология возведения плотины и обеспечивается возможность широкого применения укатанного бетона в арочном плотиностроении.

Достигается значительный экономический эффект за счет снижения объемов, стоимости, трудозатрат, снижения сроков строительства.

Проектные проработки с использованием новых решений выполнены для варианта арочной плотины ГЭС'Майя в Бразилии.

При дальнейших исследованиях целесообразно рассмотреть влияние на напряженно-деформированное состояние плотины особенностей, связанных с выполнением низовой арки из укатанного бетона с минимальным количеством радиальных швов, при „отказе от цементации швов.

Конструкция такой составной арочной плотины также может оказаться эффективной при необходимости ремонта плотин в случае, аналогичном арочной плотине Кельнбрейн (Австрия) высотой 200м, у которой при наполнении водохранилища образовались опасные трещины в контактной зоне. Если при сниженном напоре выполнить в нижней части створа за существующей вторую более массивную арку и гибкие связывающие элементы, объединяющие ее с существующей аркой, то при дальнейшем повышении уровня водохранилища вторая более жесткая арка воспримет часть дополнительной гидростатической нагрузки и при этом деформации первой арки значительно уменьшатся, благодаря чему не смогут раскрываться опасные трещины в ее контактной зоне.

В предложенной новой конструкции плотины арочные пояса раздвинуты по высоте и оперты на столбы, а пространство между арочными поясами перекрывается достаточно гибкими перекрытиями: плоскими или арочными. Столбы целесообразно образовывать путем разрезки массива между арочными•поясами вертикальными продольными и радиальными швами, что позволяет упростить возведение плотины. Благодаря гибкости перекрытий и столбов, регулированию в широком диапазоне жесткости в консольном направлении, можно получить оптимальное напряженное состояние. Как показали рас-

четные исследования арочной плотины такой конструкции высотой 60м в условиях широкого створа, по сравнению с обычной арочно-гравитационной плотиной появляется возможность за счет резкогс уменьшения жесткости в основании консолей перераспределять гидростатическую нагрузку между арочным и консольным направление!« с возрастанием обратной нагрузки в верхней части консоли. Прк этом разгружается консоль в зоне основания и догружаются арки е верхней части плотины, достигается лучшее использование прочностных свойств бетона при снижении объема около 30%. В таких плотинах при увеличении нагрузки на борта створа требуются благоприятные инженерно-геологические условия для обеспечения прочности и устойчивости береговых примыканий.

Натяжение тяжей за счет гидростатического давления используется в новой конструкции арочной плотины, у которой горизонтальные тяжи располагаются в верхнем бьефе под углом к верховой грани плотины по обе стороны от ее оси и заанкериваются одниы концом в тело плотины, а другим - в борта ущелья. Усилия в тяжах позволяют улучшить напряженно-деформированное состояние контактной зоны и повысить устойчивость береговых примыканий, а при сейсмических воздействиях поперек потока, благодаря наличию упругой опоры-тяжа, повысить сейсмостойкость плотины.

В широких створах предлагается новая конструкция арочно-контрфорсной плотины с устройством контрфорсов 1 в нижней части плотины, расположенных равномерно по ее длине и направленных по радиусу. Контрфорсы могут быть образованы радиальными швами-прорезями. В плотине за счет снижения жесткости арок можно улучшить напряженное состояние в арочном направлении, а за счет увеличения высоты сечения контрфорсов снизить консольные растягивающие напряжения на верховой грани и в зоне сопряжения с основанием.

В новой конструкции комбинированной плотины предлагается ее нижнюю часть выполнить из местных материалов, а верхнюю - в виде арочной плотины, которая оперта на береговые склоны, а в пролете при необходимости - на столбы. При возведении плотины в начале выполняется арочная часть с пропуском строительных расходов в естественном русле с последующим перекрытием его плотиной из местных материалов, что позволяет достичь экономии и уменьшение сроков строительства за счет отказа или сокращения строительных туннелей. При такой конструкции плотины важным элементом, требующим дальнейшего изучения, является сопряжение грунтовой плотины с аркой.

НОВЫЙ СПОСОБ НАРАЩИВАНИЯ БЕТОННЫХ ПЛОТИН.

При возведении плотин очередями или наращивании новые возможности открывает предлагаемый способ наращивания, основанный на использовании конструктивных решений плотин, приведенных выше. При этом за плотиной первой очереди возводят вторую плотину требуемой высоты, которую соединяют с первой при помощи арочного перекрытия, выполняя, как и при обычном способе, развитие подземного контура и др. После повышения уровня водохранилища затопленная плотина первой очереди работает как выступ-понур, гибко связанный арочным перекрытием с телом плотины второй очереди. Арочное перекрытие обеспечивает совместную работу плотины первой и второй очереди при минимальном объеме дополнительных работ в зоне его опирания на низовую грань при благоприятных условиях сопряжения, благодаря действию на участке опирания сжимающих напряжений .

Новый способ наращивания плотин бьш апробирован при проектировании расширения гидроузла Чонтенхэ в КНР в соответствии с разработанной автором программой и основными техническими решениями. В состав гидроузла входит массивно-контрфорсная плотина высотой 40м, включающая водосливную и станционную часть, и приплотинное здание ГЭС. Для наращивания существующей плотины до 115м за ней предусматривается строительство второй плотины в несколько этапов, чтобы обеспечить в период ее возведения эксплуатацию существующей ГЭС . На 1 этапе под защитой перемычек, перекрывающих часть русла реки, устраивают в основании второй плотины донные водоводы для пропуска расхода существующей ГЭС. После возведения второй плотины с применением технологии укатанного бетона и нового приплотинного здания ГЭС полость между существующей и новой плотиной перекрывается арочным перекрытием пролетом 30м, после чего существующая плотина затапливается, прекращается эксплуатация старой ГЭС и начинает работать новая ГЭС.

Исследования напряженно-деформированного состояния плотины совместно с основанием при действии основных эксплуатационных нагрузок с использованием метода конечных элементов (соотношение модуля деформации плотины и основания Епл/Ео=3, сдвиговые параметры основания tgф=0/65, с=0,2МПа) показали, что после наращи- > вания плотины обеспечивается благоприятное напряженно-деформированное состояние, характеризующееся отсутствием зон разуплотнения в основании, относительно равномерным распределением нормальных сжимающих напряжений в контактной плоскости, высоким коэффициентом запаса устойчивости на сдвиг новой плоти-

ны (равным 1.6) при относительно низких сдвиговых показателях. В арочном перекрытии и по напорной грани новой плотины, кроме ограниченного участка в месте примыкания арочного перекрытия, действуют сжимающие напряжения.

На основании выполненных технико-экономических исследований установлено, что новый способ наращивания обеспечивает значительное повышение экономической эффективности за счет:

- улучшения в целом условий строительства при независимом возведении новой плотины с использованием технологии укатанного бетона;

- уменьшения объемов работ по гидроузлу, в том числе подземных работ по строительным туннелям более 50%, бетона плотины - на 10%, а также сокращения общей стоимости на 8 млн. долларов США или на 13%;

- дополнительной выработки электроэнергии в период строительства более 400 млн. кВт-час;

- сохранения в период строительства нормальных эксплуатационных уровней водохранилища без дополнительной сработки.

- сокращения инвестиционного цикла на 25%, процентов за кредит - на 25%, получить дополнительную прибыль за расчетный период в размере 60% капвложений.

Полученные результаты дают основание рекомендовать такой способ для использования на практике, где он может дать начало новому направлению наращивания бетонных плотин и строительства их в две очереди.

ВЫВОДЫ

1. На оснований проведенного анализа опыта и современных тенденций отечественного и мирового бетонного плотиностроения сформулирован ряд основных проблем, решение которых позволяет повысить эффективность и надежность бетонных плотин. Они включают разработку и обоснование:

- новых конструктивных решений и технологий возведения гравитационных и арочных плотин из укатанного бетона, ячеистых и комбинированных плотин;

- новых решений сопряжения бетонных плотин со скальным основанием;

- нового способа наращивания и поэтапного возведения бетонных плотин.

2. Для гравитационных плотин из укатанного бетона разработаны новые конструктивные решения верховой зоны, ее сопряжения с внутренней зоной из укатанного бетона с использованием сбор-

ных элементов, низовой зоны, образующей теплоизоляционный слой, и новая технологическая схема, в отличие от существующих обеспечивающая независимое возведение внутренней и верховой зон. Разработана расчетная модель и исследовано напряженно-деформированное состояние плотин с учетом конструктивных и технологических особенностей. Установлено, что такие решения позволяют упростить условия возведения, повысить общую интенсивность бетонных работ, сократить сроки особенно при возведении плотин в суровых климатических условиях.

3. На основании проведенных расчетных исследований обоснована возможность создания распорных усилий в новой конструкции гравитационной плотины, работающей по пространственной схеме, определены ее рациональные параметры. В отличие от существующих решений создание в ней распорных усилий позволяет резко улучшить напряженное состояние плотины и зон примыкания, повысить устойчивость примыканий и снизить объем бетона. Такие решения также могут найти применение в балочных структурах в промышленном строительстве. Дальнейшие исследования целесообразно выполнить МКЭ с решением объемной задачи теории упругости.

4. Разработана новая конструкция и технология возведения составной арочной плотины из двух арок: верховой минимальный толщины из вибрированного бетона, образующей водонепроницаемый контур плотины, и низовой массивной, являющейся основным несущим элементом, - из укатанного бетона, связанных между собой гибкими сборными элементами. Для низовой арки исключается необходимость обеспечения водонепроницаемости, монолитности, что упрощает условия возведения. Разработана расчетная модель и выполнены исследования напряженно-деформированного состояния такой плотины и технико-экономические исследования. Установлено, что по сравнению с традиционной конструкцией достигается более благоприятное напряженно-деформированное состояние с обеспечением в верховой арке только сжимающих напряжений. Эффективная технология возведения с использованием укатанного бетона, достигающего в высоких плотинах 70% общего объема, позволяет повысить интенсивность бетонирования и сократить сроки возведения. С увеличением высоты их эффективность повышается, объем бетона уменьшается на 15-25%, стоимость - на 25-35%, а трудозатраты на стройплощадке -на 40-60%.

Такая конструкция может также применяться при наращивании арочных плотин и при необходимости их усиления.

5. На основе полученных решений и проведенных исследований можно повысить эффективность и технологичность бетонных плотин, обеспечить внедрение технологии укатанного бетона в арочных плотинах и расширить область ее применения в гравитационных плотинах.

6. Разработаны новые конструктивные решения сопряжения бетонных плотин со скальным основанием с устройством выступа-понура, гибко связанного арочным перекрытием с плотиной. Разработана расчетная модель и исследовано напряженно-деформированное состояние плотины и основания, выполнен анализ влияния разных внешних факторов на надежность работы. Установлено, что такие решения позволяют решить одну из важнейших для высоких гравитационных плотин проблему повышения надежности работы контактной зоны системы плотина-основание. Это достигается за счет исключения в основании зоны разуплотнения, расширения дренированной области основания, лучших условий взаимной адаптации плотины и основания, меньшей чувствительности к значительным колебаниям уровня водохранилища, к сезонным колебаниям внешних температур в суровых климатических условиях. Эффективность таких решений увеличивается для высоких плотин, где по сравнению с традиционными экономия бетона достигает 10-20% при повышении в целом эксплуатационной надежности сооружения.

При больших взаимных деформациях плотины и выступа-понура разработана новая конструкция с выполнением между ними слабоводопроницаемого грунтового понура, опирающегося на взаимно наклоненные к его оси бетонные поверхности плотины и выступа-понура. На основании выполненных исследований установлено, чтс при таких решениях в результате гидростатического обжатия происходит уплотнение и упрочнение грунта понура с действием только сжимающих напряжений.

7. Новые конструктивные решения сопряжения бетонных плотиь с основанием рекомендуются при соответствующих условиях для высоких бетонных гравитационных плотин, плотин с экраном, арочно-гравитационных и арочных плотин.

8. Выполнены расчетные исследования новой конструкции арочной плотины с повышенной гибкостью в основании консолей за счет разрезки этой зоны швами на столбы. Установлено, что такая плотина в широких створах позволяет улучшить напряженно-деформированное состояние и снизить объем около 30% при наличии благоприятных условий примыканий.

9. Полученные для ячеистых плитных конструкций решения задачи поперечного изгиба консольной составной многоветвенной балки ступенчато-переменного сечения, имея универсальный характер, были использованы при исследовании напряженного состояния гравитационных плотин со швами, составных арочных плотин. На основании расчетных исследований разработана и проверена данными натурных наблюдений методика расчета прочности ячеистых конструкций на мягких основаниях совместно с грунтом засыпки ячеек с учетом дополнительных осадок основания, вызванных врезанием каркаса в грунт основания. При этом выявлено важное новое свойство ячеистых конструкций устоев - резкое уменьшение давления навала. Полученные рекомендации использованы в нормативных материалах.

На основании проведенных комплексных исследований и опыта строительства для ячеистых сооружений разработаны рекомендации по повышению их эффективности. За счет внедрения результатов исследований на устоях Каневской ГЭС снижена стоимость строительства - эквивалент 2 90 тыс.долл.США. и сокращены сроки строительства. Анализ выполненных натурных наблюдений подтвердил надежность работы сооружений.

Ячеистые плотные конструкции рекомендуются для применения в устоях гидроузлов, сооружениях малых ГЭС и водохозяйственных гидроузлов, в ограждающих сооружениях верховых водоемов ГАЭС.

10. Разработаны новые конструктивные решения комбинированных плотин, которые могут быть эффективными в определенных условиях, особенно при наращивании плотин, что подтверждает опыт строительства перемычки Александровского гидроузла, где достигнуто снижение стоимости - экв. 160 тыс.долл. США.

11. Разработан новый способ наращивания гравитационных плотин с независимым возведением плотины второй очереди, связанной с существующей арочным перекрытием. Исследовано напряженно-деформированное состояние сооружения и его экономическая эффективность для условий расширения гидроузла в КНР с увеличением высоты плотины с 40 до 115 м. Установлено, что такая технология наращивания плотины позволяет улучшить условия и уменьшить сроки строительства, эффективно использовать укатанный бетон, сократить объемы работ и уменьшить стоимость на 8 млн.долл.США, удлинить срок эксплуатации ГЭС 1 очереди в период строительства и дополнительно выработать 400млн.кВт.-час, отказаться от сработки водохранилища в период строительства, обеспечить благоприятное напряженно-деформированное состояние сооружения.

Предложенный способ может дать начало новому направлению поэтапного строительства и наращивания бетонных' плотин.

12. Обоснована высокая экономическая эффективность новых конструктивно-технологических решений плотин из укатанного бетона и нового способа наращивания, позволяющих сократить инвестиционный цикл на 25%, уменьшить проценты за кредит на 2540%, получить суммарную дополнительную прибыль за расчетный период в размере до 60% от капвложений в строительство.

13. В выполненных исследованиях разработаны и обоснованы способы управления напряженно-деформированным состоянием бетонных плотин разных типов с решением задачи эффективного использования свойств материалов бетонных плотин при обеспечении рациональной технологии возведения, что создает научную основу для дальнейшего совершенствования и повышения эффективности бетонных плотин.

14. Реализация в практике бетонного плотиностроения результатов проведенных разработок и исследовании будет способствовать повышению конкурентоспособности бетонных плотин, их экономической эффективности и эксплуатационной надежности, что имеет важное народно-хозяйственное значение.

По теме диссертации автором опубликованы следующие печатные работы:

1. Mgalobelov Y.B., Landau Y. A., Non-Traditional Concrete Dam Construction on Rock Foundation, A.A. Balkema Publisher, 1997, p.1-266.

2. Ландау Ю.А., Новые конструктивно-технологические решения плотин из укатанного бетона в суровых климатических условиях, Энергетическое строительство, № 8, 1994, с.53-55.

3. Landau Y.A., Possibilities of increasing dam-foundation reliability by front apron design, Water Power and Dam Construction, N 7, 1993, p.26-28.

4. Mgalobelov Y.B., Landau Y.A., New ideas in arch dams engineering International Syirposium of arch Dams, China, 1992,P.633-636.

5. Landau Y.A., Mgalobelov Y.B., Structural decisions and peculiarities of static work of dams from rammed concrete, International Symposium of RCC Dams, China, 1991, p.65-75.

6. Ландау Ю.А., Некоторые особенности новой конструкции бетонной плотины на свальных и пслускальных основаниях. Труды Гидропроекта, выпуск 55, М., 1978, с.95-99.

7. Ландау Ю.А., Соколов Б.И., Об одном универсальном методе расчета конструкций типа стен с проемами и многоярусных рам, Известия ВНИИГ, т. 95, 1971, с.179-185.

8. Лавдау Ю.А., Практический метод расчета общей прочности ячеистых конструкций из сборных плоских плит, Труды Гидропроекта, Сборник 31, Харьков, 1972, с.86-98.

9. Ландау Ю.А., Левицкий Л.Л., Экономическая эффективность ячеистых конструкций из плоских сборных плит, Труды Гидропроекта, Сборник 31, Харьков, 1972, с.99-107.

10. Ландау Ю.А., Некоторые вопросы статического расчета ячеистых конструкций из плоских плит без фундаментной плиты. Труды Гидропроекта, Сборник 19, И., 1970, с.248-263.

11. Ландау Ю.А., Расчет и исследование общей прочности ячеистых железобетонных конструкций из плоских плит, Сборник докладов по гидротехнике, выпуск 10, Энергия, 1969, с.88-103.

12. Ландау Ю.А., Давление грунта на внутренние стены ячеек, Приложение №3, СНиП 11-55-79, Подпорные стены, судоходные шлюзы и рыбозащютные сооружения, М., 1980, с.38-39.

13. Ландау Ю.А., Кимлач Б.Т., Левицкий Л.Л., Конструктивные особенности водосбросных сооружений Александровского гидроузла в составе ЮУЭК, 5 научно-техническое совещание Гидропроекта, Реферативный сборник докладов, М., 1987, с.136-138.

14. Лавдау Ю.А., Новая конструкция составной арочной плотины, Третье научно-техническое совещание Гидропроекта, Тезисы докладов и сообщений, Часть 1, М., 1976, с.49-50.

15. Ладцау Ю.А., A.c.№1825838, Бетонная плотина, Бюл.25, 1993, с.38.

16. Ландау Ю.А., Бетонная плотина, Положительное решение от 27.02.92 по заявке 4938077/15.

17. Ландау Ю.А., A.c. N 1740536, Массивно-контрфорсная плотина, Еюл. 22, 1992, с.100.

18. Ландау Ю.А., A.c. N 1715946, Бетонная плотина, Вал. 8,. 1992, с.106.

19. Лавдау Ю.А., A.c. N 170 9003, Бетонная плотина, Бюл. 4, 1992, с.124.

20. Ландау Ю.А., A.c. N 1701799, Напорное сооружение. Вол. 48, 1991, с. 102.

21. Ландау Ю.А., A.c. N 1698356, Бетонная плотина, Вол. 46, 1991, с.111.

22. Ландау Ю.А., A.c. N 1678964, Гравитационная плотина, Бюл. 35, 1991, с.110.

23. Лавдау Ю.А., A.c. N 1661269, Бетонная плотина, Вол. 25, 1991, с.103.

24. Ландау Ю.А., A.c. N 1606590, Бетонная плотина, Бюл. 42, 1990, с.126.

25. Ландау Ю.А., A.c. N 1565949. Бетонная плотина, Вол. 19, 1990, с.127.

26. Ландау Ю.А., A.c. N 1511320, Бетонная плотина, Вол. 36, 1989, с.128.

27. Ландау Ю.А., A.c. N 1511319, Бетонная плотина, Бюл. 36, 1989. с.128.

28. Ландау Ю.А, Мгалобелов Ю.Б., A.c. N 1477825, Плотина, Вол. 17, 1989, с.108.

29. Ландау Ю.А., Левицкий Л.Л., A.c. N 1381234, Бетонная плотина, Бкш.10, 1988, с.118.

30. Ландау Ю.А., A.c. N 1361236, Бетонная плотина. Бюл.47, 1987, с.118.

31. Ландау Ю.А., A.c. N 1300085, Контрфорсная плотина, Eton. 12, 1987, с.Ill

32. Ландау Ю.А., A.c. N 1300083, Плотина, Вол. 12", 1987, с.119

33. Ландау Ю.А., A.c. N 1300082, Плотина, Вал. 12, 1987, с.119.

34. Ландау Ю.А., Левицкий Л.Л., A.c. N 1205600. Пространственный армо опалубочный блок, 1985.

35. Ландау Ю.А., Левицкий Л. Л., Забара A.A., A.c. N 950851, Подпорно сооружение, Вел. 30, 1982, с.110.

36. Ландау Ю.А., Левицкий Л.Л., Кузьменко Б.Т., A.c. N. 783405, Здани ГЭС, Бил.44, 1980, с.128.

37. Ландау Ю.А., A.c. N 662652. Бетонная плотина. Вол.18, 1979, с.140.

38. Ландау Ю.А., A.c. N 429161, Плотина, Бюл. 19, 1974. с.96.

39. Ландау Ю.А., A.c. N 325296, Арочная плотина, Вол. 3, 1972, с.87.

40. Ландау Ю.А., A.c. N 312915, Гравитационная плотина. Всш.26, 1971, с.92.

41. Ландау Ю.А., Левицкий Л.Л., A.c. N 234235, Каменнонабросная плотина Вол. 3, 1969, с.164.

42. Ландау Ю.А., A.c. N 186888, Арочная плотина, Бюл. 19, 1966, с.138.

Ландау Ю.А. Новые конструктивные решения бетонных плотин. -Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта, Харьков, 1997г. Диссертация посвящена вопросам совершенствования бетонных плотин, повыше-ния их эффективности. В диссертации разработаны новые конструктивные решения гравитационных, и составных арочных плотин из укатанного бетона, комбинированных и ячеистых плотин, сопряжения их со скальным основанием. Для новых решений плотин разработаны расчетные модели с выполнением исследований напряженно-деформированного состояния, обоснована их высокая экономическая эффективность и эксплуатационная надежность, подтвержденные для ячеистых и комбинированных конструкций практикой строительства. Установлено, что новые решения позволяют решить задачу эффективного использования свойств материалов плотин при обеспечении рациональной технологии возведения. Разработан новый способ поэтапного возведения гравитационных плотин. Основные результаты работы нашли применение при проектировании гидроузлов с новыми решениями плотин, что позволило повысить их эффективность .

Ключевые слова: бетонные плотины, напряженно-деформированное состояние, эксплуатационная надежность, экономическая эффективность.

Landau Y.A. The new constructive decisions of concrete dams. - Manuscript. Thesis for a doctor's degree by speciality 05.23.01 - build constructions, buildings and structure. Kharkiv state academy of a railway transport, Kharkiv, 1997.

The dissertation is devoted to problems of perfection of concrete dams, increase of their efficiency- The new constructive decisions of gravitation and compound arch roller compacted concrete dams, combined and cellular dams, and their integration with the rock foundation are developed in the dissertation. The settlement models and researches of the stress-deformed state had been made for the new decisions, high economic efficiency and operational reliability is stated and confirmed by practice of construction for cellular and combined structures.

There is established that the new decisions allow to decide a problem of an effective utilization of properties of dams materials on the basis of optimal erection technology. The new method of stage construction of gravity dams is developed. The main results of work have found a use at the stage of design of hydroschemes with the new decisions of dams, that has allowed to increase their efficiency.

Key words: concrete dams, stress deformed state, operational reliability, economic efficiency.

Ландау Ю.О. Нов1 конструктивш. рзлпення бетонних гребель. - Рукопис. Дисертащ-я на вишукування вчено! ступен1 доктора техничних наук по спец1альност1 05.23.01 - будавельн!. конструкт I, будавп! та споруди. Харк1вська державна академ1я зал1зничного транспорту, Харк1в. 1997р. Дисертдцтя присвячена питаниям удосконалення бетонних гребень, ш.двищення 1х ефективност1. В дасертацЦ розроблен1 нов1 конструктивн1 р1шення гравз-тацтйних та складених аркових гребель з укочуваного бетону, спряжения Их з основою 13 скел1. Для нових рциень гребель опрацьован1 розрахунков1 модел1 з досл1дженням пружно-деформадгйного стану, обгрунтована 1х висока економ1чна ефектившсть та експлуатац1йна над:1йн:.сть, щр стверждуеться для н1здрюватих та ка.йшованих конструкция практикою будавництва. Встановлено, що нов1 решения дозволяють вирдлити задачу ефективного використання властивостей матер1аш.в гребель при забеспеченш. рац1онально! технологи 1х буд1внидтва. Розроблено новий спос1б поетапного зведення гравз-тдцтйних гребель. Основн1 результата праш. знайшли застосування при проектуванш гл.дровузл1в з новими ршеннями гребель, що дозволило пл. двищити 1х ефектившсть.

Клотов1 слова: гребл1 бетоннл., пружно-деформацл.йний стан, експлуатацл-йна над1йн1сть, економична ефективн1сть.