автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Сборные бетонные плотины

САШП-КЕТЕРБУГF'CifflH ГОСУДАРСЧШШй ШНИЧЕСКМ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СУЛЕЙЧШОВ Ильяо Абдулла-Гчджиерич

СБОРНЫЕ БКТСНИаЕ ПЛОТИНА

*Спвииальность 05.23.07 - Гидрочехничвокач и мчлиорчтимо"

отроителюио

Автореферат

диссертации на соискание учёной «л рпани доктора технических наук

С A Í Î К Т— f Iii 1Н РБ У FP IS92 г.

Работа выполнена в Санкт^-Петербургоком Государственном Техническом Университете.

Науч.комо., д.т.н.» проф. Соколов И.Б.

Официальные оппоненты:

I» Доктор" технических наук, профессор Васильев П.И.

2. Доктор технических наук, профессор Храпков A.A.

3. Доктор технических наук, профессор Шоршнев Г.Й.

Вэдуцое продприятиэ - Гидропроект.

Д 063.38.19 СПбГТУ. в ауд.Ш ПГК. Г».

Отзывы направлять по адреоу: 195251, Санкт-Патербург, Политехническая ул., 29, СПбГТУ, Совет Университета.

С диссертацией можно ознакомиться фундаментальной библиотеке СПбГТУ.

Автореферат разослан

Учёный секретарь специализированного совета

В.Ф.МарквЕич

6:rl

П?2\л\1 ОБШ ХАРАКТЕРY/nVM РАГОТа

^ последние дра десятилетия, за py-бежом и в нашей стране, накатилась устойчивая тендочцич различия малой гидроэнергетики. На уровне ,страны и (»дольних реп:о-нов приняты Программы развитии нал о И гидрояиергетикп до 2CU> +2010 г.г.. Эти программы уточняются и корректируются по времени, ими заняты ведущие проэктнно, иссчедовательскиэ и у'чэО!!::с институты России, как: Гидролроэкт им.С.Я.Кука (и его отделения), НКС Гядропровкта, ВНКИГ им.Ь.Е.Водвноева, CatiKT-tfevs/jyp-гский Государственный Технический Университет, МГ/Jl, и т.п.

Развитие? малой гидроэнергетики связано с nor "«о у р;\.и:чнр;'--кгамися затратами на добычу и транспортировку ми не рал ¡.¡ого топлива, сокращении их эапасоя, уквегочонип требоганий к охра:.» окружаюшой среды и связанным с этим расходами, с гчсот! .уро нэм освоения гидрорнрргоресургор болызики и средними ГЭЛ, /делением норнх потенциально возмогнчх и?<п стрешел!стрч i-ciisi ГЭС от промни':внно развитых регионор и т.д.

■ Проблемы матой гидроэнергетики мкогонро^иль;!';, их необходл-no решать на современном научно-то* шпоокоч урогяе, о стяги о этим, происходит переоценка многих ранее применявшихся технике -оких ревсиий. Одним из направлений тап-х переоценок ярлявтоя плотину малых ГЭЗ.

Традиционные методы и способы их строительства иягастчм. Однако, известно, что с уменьшением объ';иа аютинч, уззличир.чт-ся удельные трудозатраты на единицу объема работ. С ни н'-глччл-мы с показателями, полученными на больших плотинах, устут-а г..ч почти на порядок.

N '

Ь сеяз а этим, возникает необходимость поиска новых конструктивных, организационных, технологических и других технических ровений строктельства малцх плотин, с тем, чтобы при их возведении можно было в несколько раз сократить сроки строительства и удельные трудозатраты на единицу объёма работ.

Малые плотины нужны на только для гидроэнергетики, но и для шлиорации, водоснабжения сельских населенных пунктов, рыборазведения к рекреации. Их объём (в бетоне) может бить от нэсколь-ккх десятков метров кубических до 10 тнс.м. Приближзнная оценка их возможного количества показала, чю для есэх возможных потребителе:! (гидроэнергетика, мелиорация, -водоснабжение и т.д.), в Дагестане их может быть построено до 10 тыс., на Севарном Кавказе до 30 тис. и в России несколько сотен тысяч. Последнюю цифру коогенно подтверждает Китай, где нз сегодняшний день, одних только палых ГЭС более 100 тыс.

Создание новых, высокотехнологичных и бистро--возводимых конструкции малых плотин, при таком их -возможном количестве - безусловно актуальная проблема. Это подчёркивает долгосрочная программа строительства новых и реконструкции ранее действовавших малых ГЭС разработанная Гидропроектом им.С.ЯДука, рассчитанная на 15»20 лет. В качество региональных, мошо указать "программу ускоренного развития гидроэнергетики Дагестанской АССР на период до 2010 года" (Госплан /АССР, ¿¡ЛИ';, Лонгидропроект, РЭУ "Даг-энерго;' "Чиркейгэсстрой'.' Махачкала 1968) и "программу социально-экономического развития горних районов Дагестана на 19914-1995 годи" (Совет Министров Дагестана. Махачкала, декабрь, 1991 г.).

Исследования показали, что одним из направлений строительства палых плотин, с сокращением в несколько раз сроког строительства и удельнчх трудозатрат, ярляотся сборное плотиностроекиэ.

..¿.¿гни, отличающееся от сйорно-конолитного шютпностпповнич 195Ск1960-х годов. О учетом указанного ишаз направления, конкретизирована цель данных исследований.

~ разработка ног:« конструкций сборных бетонных плотин, математических методой. их расчетам внспкотэхно-логичних процессор производства работ.

Для достижения поставленной цели необходимо било рулить следующие оснорныо_задачи:

1. Разработать норно, высокотехнологичные в строительство конструкции сборных бетонных плотин.

2. Разработать математические методу их расчета.

3. Разработать программные комплексы для расчгта сборных пли--тин о помоиью ЭВМ.

Ц. С понокь» этих программных комплексов исслядоиать устойчивость и напрчиэнно-дефопмированноо состояние соорних бетонных плотин.

5. Разработать организацию и технологию строительства сборных плотин, отвечамую постарленныч целям (.ониччниз срокор ст[о-ительот>а и удельных трудозатрат в несколько раз).

6. С целью апробации принятых конструктигных, математических, организационных и технологических решэниЯ, построить реальную сборную плотину, проверить над^ость противо^кльтрацнончой ракиты, работу дренажной система и прорасти натурные исслодорчния по определению фильтрационных расходов.

Методы и досторернооть.исследований. Раярагот анны5 нотпды раочэта сборных плотин осноганы на навсстном р мчтрмч'п:к'> »•«•,• о~ да конечных элементов (М,{Э). В принятых расч Чип* мч:-*ч> у о,-нно плотины пассгат риэа:ится кгк /иокреткч« о'.мств, ст руьс.ио мечлу сооо 11 по рраияк Олохлр. типон« Г"' >• • •■ г

расчетных результатов (в ранках принятых гипотез) можно проверить по соблюдению условий равновесия 0; 2АТ » 0) любого блока кладки плотины. Они соблюдаются том точнее, чем болте исхо/ио заданная точность определения о пор них (контктиру-юшкх) поверхностей кладки блоков.

Достоверность организационно-технологических решений проверена опытом строительства реальной сборной плотины в Дагестане на р. Салтыкка, правой притоке р.Кара-Койсу. Строительство подтвердило ранее опубликованные данные /9,!<»/,■ о возможности снижения сроков возведения в несколько раз, а по снижению трудозатрат дане превзошло ожидаемые результаты.

Достоверность принятых конструктивна* решений по противофиль-трьционной залита плотин и дренажной система - подтвердили натурные 4«льтрационные исследования. Надежность построенной сборной плотины подтвердили катастрофические лаЕОдки июня 1992 года.

Научная новизна работи._ Новизна разраоотанных конструкций сборних бетонных плотин подтверждается двенадцатью авторскими свидетельствами на изобретение /I, 2, 7, 8, 10, II, 12, 13, 16, 16, 19, 20/.

В расчэтах впервые разработана математическая модель, рассматривающая плотину как дискретную область с заданной формой блоков и граничных условий. На основе данной математической модели разработаны методы расчета сборных бетонных плотин /17,22/, которые состоят из блоков ромбовидной и треугольной формы, а так-ке из блоков ромбовидной, трапецеидальной и седловидной 'формы. Данные методы могут служить началом одного из научных направлений исследований в.области раачзюв в сборном плотиностроении, а ташке применяться в чеоркк рпсч Чог механики скальных пород.

Н о г-н з на конструкт:« плотин, методов ппсизводотва работ, факти-

чески прирели к ирорнеу в технологии мтнелылра малых оетом-. них плотин, когда ча базе сущесчруки.ой строительной vr/.mm станоритзя розмомпж троить объекты r 3s-С раз Оишров, я. его-менно плотины в 5f7 раз, при этом трудозатрат снт:актс'1 нп порядок (по срэриению с монолитным щои:иоотpoorfim»').

Ппакт и чвакая значимость работи. it от чн.нл кочот ¡>/ кики с'сряых плотин, мачем.ш, чег> кие >moi:i их расч'тч, огт m(..-m»ih и технология от-оительстра по?»оля«>1:

- Г" КОИеН ДО Р Л Ь обОрЧЧ" ИЯОТИНН К ОТрОКРМ/ Ц|-Ц«.>н- !Г: Г 'У

ласти качой гидрознергочиш, чи, годосмfwi; ¡i*rt

апии и т.д.;

- пргекчпрор.11 ь и рас rmi'jp.471 кг но f.> м^ч» ч .»•-«> .!"ои:ч;

- получать значит i ннй ich» >r jmü! .• J}- vi p с**>.м::н t" ••• тельстраи ->к •¡wh-vwi них fi-'ion» ix «'»им,

На. зачту

- р,;13р:;С Ol illlü'l НО- 1С hphci пукп'И «Сссн 'X СИЮН-МУ плпшс

всех суцеструсгих ри;.ор л 7 и пор - гчеои мшз, конт р.,'о,\: п->, т ячеистые, оСл°гч;нччн и ;.1\цть.чого гида;

■ - иатмпк юегав миоги рчсчча сборных плотин;

- органи:л.шя и технология строителi.cvia сборных плотин, п.;-рс^ирорачная опчюй реалшого отг-опюлытнз.

В|1здпе^:из_рвзул иатон кс.-пдлпиий. Результаты ядуч'мх t> работок внодрочы:

- при проект и горчи';;! и вягоюпЛ'!нгп «1 1л;ичоз*гх ч";"': ьод peaimo рмпускзе,"'.'.? блоки fокооркачрго, трат*ци*«.,«иж»т и г • >• лорилчого "вида;

-при тготпрлзчпи указчкнкх *■»••«» г>ло,<0р tr> u'anx v. . I . , объединения "дагрсдстрой',' r..ii*4'irva;

- при Г^МЬЧОМ попект:: Г РтнПГ И '.Г: "Г V-. "', ■ .

гюй плотни в Дагестана;

- при проектировании ряда низконапорных водосливных плотин в предгорной зоне Дагестана;

- при реальном проектировании низконапорных гидроузлов на реке Бузулук, в Новоаннинском и Киквидзенском районах Волгоградской области (институт "Гипроводстрой" г.Волгоград);

- в учебном процессе Дагестанского политехнического института, по специальности гидромелиорация.

Апробация работы. Результата по исследуемой теме докладывались:

1. На ежегодных научно-практических конференциях Дагетаноко-го политехнического института, 1981-1992 г.г., г.Махачкала.

2. На научно-практических конференциях молодых учзных и специалистов Дагестана, -198А, 1985, 1988 г.г., г.Махачкала.

3. На Дагестанской научно-практической кгнфоранции по охране природы, 1985 г., г.Махачкала.

4. На республиканской научно-технической конференции "Мелиорация и водохозяйственное строительство" ГрузНИИГиМ, 1989 г.,

г.Тбилиси. „

5. На научных семинарах кафедры "Строительные конструкции и материалы" СПбГТУ, 1989-1992 г.г., г.Санкт-Петербург.

6. На совместных заседаниях кафедр Сй;М и ГТС, СПбГТУ, 1991— 1992 г.

7. На Всесоюзном совещании: Повышение эффективности проектирования строительства и эксплуатации арочных плотин. "Арха-675 Поо.Дубки, Дагестанской АССР, 1967 г.

8. На Всесоюзном совещании "Предсо-9С" 1990 г., г.Нар -за.

9. Сообщение р Гидропроекте им.С.й.лука.

Результаты исслепорачнй по сборным плотинам опубликованы в 28 работах автора, из них 1? авторских свидетельств.

Объём работы..Диссертация состоит из введения, оеми глав, заключения и списка литературы. Содержит 159 стр. текста, В5 стр. илл.юстраций, 8 стр. с таблицами, t> с*р. списка литературы и 5 стр. приложений, всего 270 страниц.

СОДЕРЙНИЕ^ РДЕ'01U

В диссертационной работе пенается триединая проблема строительства малых плотин: предлагаются човые конструкции сборных бетонных плотин, математические методы их рзсч ;та, о ргч ни а гни я и технология производства работ. Конялоксно-э решение а тих проблем позволяет возводить плотин;; р не с кол 1 ко раз быстрее чонолм-ших и при меньсих у дольних трудозатратах.

Глава Ь ПГСЫЙЮ <ЛгаП2ЛЬЛВ\ ЖiLfCTIIH

В данной главе на основе ¡забот Михайлова ji.il., г?ел1дманч F.}.'.', ИарканороП Т.К.. Карелина 3.Ü., Луслимса П.*., Широкова В.Н. и других авторов, дается количественная оценка малой гидроэнергетики России, Северного Кавказа и Дагестана. Да'Ися оценка в потребности малых плотин для целей гидроэнергии,™, мелиорации, родоснабкония и других отраслей народного хозяйства.

На основе работ Васильева Ю.С., Арнсзнова Н.П., Ычрелчр.з P.C., Зрлихмана Б.Л., .Калинина Н.К., Тягунова М.Г., lopopora Ji.H., Кудоярора Ji.H. и других произведен анализ «>.чсиого-г>кочгк1«ч-»ских аспектов строительства малых ГОТ к плотин,

Дантся количественная оценка понятия "молач плотина'" Li« чего предлагается единая градация всех плотин по каттер;-ям, в зависимости от объема бетона тела плотины. Напряг?^, '.л i "оч-

7

ных плотин вводятся б-ть категорий: ПБ-Ij ГЕБ—2; ... ПБ-6, где

ЦБ означает "плотина бетонная',' а цифра - номер категории. К 1-й

3 3

категории относятся плотины объемом до IOO м, ко' 2-й - до 1000 ы , к _ до IGOOO м^ и т.д. Предлагается первые три категории от-нооить к малым плотинам, и в дальнейшем считать, что дшшв диссертационные исслодовану.я посвящены именно этим категориям плотин.

Рассматриваются конкретнее проблемы строительства малых плотик и возможные пути научного направления исследований. Приводится краткий анализ сборно-монолитного плоАостроения I950-IS60-X

годов, обобщается положительный и отрицательный опыт строительства того периода. Отмечаются работы Еерезинекого А.Р., Вархотова

Т.Д., ВахрамевБа А.К., Гольцмана В.Х., Гонтаря К).В., Эарюкова В.11., Карелина С.К., Карпенко В.К., Кузнецова Д.А. Ландау Ю.А.,.Левицкого ЛЛ., Ларнера В.И., Царонкова A.B., Станкевича В.И., Токарева К.П., Итромбурга И.Р. и других.

В 1560-х годах проведены многочисленные опытко-оксперименталь-иые работы по межблочным стыкам, на их водонепроницаемость, прочность. деформируемость и т.д. Особенно много таких работ было выполнено на основе строительства Саратовской ГЭС, о чем свидетельствуют публикации Дмитриевой Е.Г., Кгонина Л.А..Кирилова А.П., Сафонова В.Б., Юдиной Н.В., Филонидова A.M. к других. Эти работы показали, что при надлежащем выполнении всех операций, прочность межблочных ивов достигает, в среднем, 70? прочности монолита (на одвиг), а водонепроницаемость практически■ одинакова с ооталь-ной часть» бетона. Примерно такие же результаты (по прочности швов) получили го ВИИИГа Ьонюшко Л.5., Караваев A.B. и Кириллова Л.С.

Эти- исследования придали автору диссертации уверенность в во-

зможности .обеспечения надэкной противофил ьтрациончой завиты швоп сборных плотин и достаточной их прочности (особенно для малых плотин, высотой до 1СЧ-15 м).

В заключении 1-й главы даются основные принципы строительства малых плотин и конкретизируется цель научных исследований.

Глава 2. КОНСТРУКЦИИ СБОРНЫХ ^БЕТОННЫХ ПХОТОН

В данной главе приводятся новые конструкции сборных бетонных плотин, разработанные автором. Разработаны конструкции массивны*, контрфорсных, ячеистых и облегченных плотин, т, глухом и з водосливном вариантах, прич'Ы, плотины выполняются из одного, д?ух или трёх видов блоков. Некоторые из этих конструкций ланч ни*с.

На рис.! показана ссоркая плотина, выполненная из блоком ромбовидной I и треугольной-2 форм. На рис.2 показана сборная плоти -на, выполненная из блоков ромбовидной I, трагзцчилглшой 2 и седловидной 3 форм. На рис.3 - сборная плотина выполнена из олекс-Х-образной I, куваинопбразной 2 и седловидно;! 3 форм. На -«зех тр'зх рисунках показаны глухие (а) и родоолирн-'о (о) варианты, ч над водосливными плотинами - об::,и1, вид пргм-зняемых блоков.

Зо ЕС^х случаях, основание плотин подготавливается обнчнчм способом, пэррыч ряды блоков устанавливается по чирарчксопизму слов бетонной подготовки Ч, ¡¡а цементном растгоро. Г-зтонная по/ готовка укладывается и в пазухи плотины, со сторопч верхнего и нижнего бьефов. Для плотины рис.Х, бетонная подготовка гчаоз-няет роль упоров, которая удерживает кладку блоков от рярг>у 1:1^и;- ; (сползания). Кладка блокоч риз.2 и 3 устойчива под сг'-сп~.>шшм в-зоон, особенно кладка^рив.З.

>{эк видно по рис. 1*3, разрасот аннче бло|И н.Ч'П.т угн.рчр.слшиа харчктер, очи ппзвоздгт чнподнять иапоран« а п т«и,

9

водооойные колодцы и рисберму, быки и стены-устои, оформлять «гребень плотин и проезжую часть по ним. Более того, из этих жэ блоков (по каждой конструкции плотин), выполняются глухие и водосливные контрфорсные плотины, ячеистые плотины и сборные облегчённые плотины (в автореферате не приводятся).

Противофильтрэдионная защита. При радрайотко данных плотин, конструкции блоков продумана так, чтобы в кладка блоков, при строительстве, они автоматически создавали условия противофмль-трационной защити, не требуя для этого дополнительных опалубочных и стыковочных работ. Естественные для данных конструкций работы по возведение, одновременно обеспечивают выполнение про-тивофильтрационных.элементов. Данные конструктивные особенности и приводят в конечном итоге к значительным технологическим преимуществам.

Как видно по общему гиду блоков (рис.1*3), многие их вершины усечена, а.в местах усечений и изломов фигур, по торца« блоков, устроены вертикальные пазы 5. Монтажные петли 6 устраиваются на усечённых полках или на линиях между пазами. Всё ото делается специально, чтобы усеченные полки создавали в стыках блоков прямоугольные или треугольные горизонтальные полости 7 (рис.4), а на них выходили вертикальные полости 5, создаваемые вертикальными пазами блоков (тоже под номером 5).

Высота полостей 7 должна быть такой, чтобы в них вмещались монтакные пели 6 и не мешали сборке. 3 швах между блоками находится цементный раствор 8 (рис.'«). Блоки по длине плотины устанавливаются вперевязку авов, торцы блоков располагают на расстоянии 1+3 см друг от друга. Одновременная заливка цементным раат^ вором этих торцов (по вертикальным полостям 5), межотолбчатых швов 6, горизонтальных 7 и вертикальных 5 полостей, создает во-

а

круг каждого блока слой цементного расТЕора толщиной до 3 ом (а при необходимости и больше). При зтом, полости 5 и 7 создают как би противофильтрационныэ замки. Всё эю вместе создаэт противофильтрационную защиту кладки плотины. А для плотин ишь рис.3, к противофильтрационньш элементам добавляются омсноли-ченные межблочные пространства II (рис.Ч,в). >

При необходимости усиления данной защити, сборные плотины, со стороны верхнего бьефа, экранируются монолитным бетоном Ь (рис.4), асфальтобетоном и т.д. Для лучвего сцепления экране:-с поверхностью напорной грани, в мэкстолбчатыо швы 8 вставли* ; ся арматурные анкера 10 (рис.б и в). Для плотин из ромбоы -них и треугольных блоков, роль анкеров выполняют монтажные пи г-ли б (рис.^.а). Однако, как показал опыт строительства Салтын-сксй сборной плотины в Дагестане, для плотин небольшой высоты (до 10 м), экранировать верховой откос ненужно, плотины и без этого достаточно водонепроницаемы.

Если , со стороны низовой части плотины,-не заделывать полости 5, 7 и II, то они выполняют роль дренажей, прич'зм. для устройства дренажей никаких дополнительных мероприятий производить не нужно, что в конечном итоге также оказывается на технологии возведения. -

На рис.5 приведён пример сборной массивной плотины, выполнен ный из 1-го вида блока /II/. Блоки трапецеидальной формы I устанавливаются на подготовленное основание 2 по слою цементного раствора. Блоки I имеют по торцам вертикальные пазы (они не показан.,.) которые в кладке блоков образуют вертикальные полости (типа 5 на рио. 4). Блоки устанавливаются вперевязку швов, по слою цементного раствора^, которым одновременно заполняют вертикальные и наклонные швы, а также вортикалькио ме«блочные полости. /2

Рис.А. Фрагменты клядки блоко» сборних гиотин со стороны напорной грани, с прогигофильтрационннми элементами, отиос»тс«: 1 - к плотинам по рис.1; б - к пчотинам по рис.2; г - к пяотннпм по рис.3

Узел "А

—

-л

Узел "С'

' • > 'V ' />.<

Рис.5, Плотин» из трпп?иеид'мьных блоков н* скальном осногл.ни.и

/з

Противофильтрационная защиты выполняется как и в прелыдувдх конструкциях плотин, кроме того, о помощью диафрагмы 3 из монолитного бетона, располагаемым между рядами блоков со стороны верхнего бьефа.

Как видно по рис.5, диафрагма устраивается без опалубочных работ.

Острая вершина блока I усечена, что позволяет в узлах блоков (в кладке) образовывать треугольные полости 5 (рио.5, узлы "А", "В" и "С"). Заполнение этих полостей цементным раствором создаёт в кладке блоков дополнительные противофильтрационные замки, а в случае их незаполнения - они могут выполнять роль дренажей.

Оонование плотины рис.5 - скальное, разработаны конструкции таких плотин и для не скальных оснований. Нетрудно заметить, что из этих же блоков легко оконотруировать и контрфорсные плотины.

Для этих и других конструкци сборных плотин береговые примыкания выполняется из монолитного бетона. Разработаны охемы обвей компоновки сборных плотин с размещением в них поверхностных, глубинных и донных отверотий, с регулированием оо стороны верхнего или нижнего бьефов. Конструкции блоков позволяют выполнять деформационные ивы, сопряжения с нижним бьефом и водобойные устройства.

Сборность плотин в профиле мокет достигать 90-951 (вместе о цементным раствором в швах и полостях), в целом по плотине, о учётом монолитного бетона в основании и береговых примыканиях сборнооть составляет от 60 до 90%. С увеличением ^yшн¿ створа обо-ркость повышается, т.к. монолитный бетон в береговых примыканиях

величина примерно постоянная.

■ -

В целом, по данноЛ главе можно отметить, что разработано более -30 видов и типов сборных плотин, которые защищены 6-п авторскими свидетельствами.

\глава 3. СЕОРНЫВ АРОЧНЬЕ ШОТКШ

Учитывая, что при одинаковой высоте объём арочной плотины намного меньше массивной и то, что большая часть плотик малых категорий СПБ—I * ЛБ-3) будет возводиться в горах, в скальных условиях, были разработаны конструкции сборных арочных плотин.

Последние десятилетия, конструкции сборных арочных плотин разрабатывались мало. В IS80-e годы, в ИГКИ, под руководством Розанова Н.П. и Хоганова Г.М. разрабатываются сборнчо конструкции арочных и многоарочних плотин на нескалыюм основании. На хрупких моделях, исследовались арочные плотины на слабых скальных основаниях. В конструкциях МГКИ арочные плотины опираются на свайные, опоры, арки многоарочной - на контрфорсы.

• В нашем случае, сборные арочнче плотины разрабатывались для случаев скальных оснований (и бортов). Разработаны конструкции, состоящие из 4-х ДО,14/, 3-х /12/, 2-х /8,1«»/ и 1-го /19/ вида блоков. Зти конструкции отличают простота конфугурации блоков и технологичность производства работ.

Для примера конструкция арочной плотины из 1-го вида блока показана на рис.6 /19/. Здесь же показан оСсий вид уголкового блока 1,из которого выполняется плотина, лар.чктер кладки виден по рий»б| ни<нив блоки вюплены в свежеуложснннй бетон. Для ро-дослирных вариантов (как на рис.б), в нижнем бьэфэ ппегусматри-вается специальный водобой или гасители.

Елок I имеет о торцов вортикальчыз пазы 2, сверху монтажные петли 3, которыо устраиваются на усоч?нно^ полочке верхнего уг-

/5 '

ла, шириной а. Величина усечения (е) подбирается таким ооразом чтобы в кладке плотини монтажные петли 3 смекались в образовыЕа отнеся треугольные полости ^ (узел I), Блок I ичозт клиновид-нйсть в сторону нижнего бьефа, длина ^ со стороны верхнего бьефа, больше - длины блока со сторона нижнего бьефа. Эта

клиновиднопть и позволяет блок1м создавать плотине арочность в плане.

Блоки у станавливаются на цементном растворе, вперевязку швов на расстоянии 2*3 см друг от друга (это регулируется рейхами-на-еолшиками). Одновременная заливка рзотвором торцовых й°ов, вертикальных 2 и горизонтальных 4 полостей, создает вокруг каждого блока противофильтрациоиныэ "рубанки". При необходимости, количество пазо* 2 вдоль торцоэ блока можно увеличить, соотретствеч-но увеличится количество противофильтрационных замков..

Для блока I возможны варианта, когда углч ^ " и» когда оС /, а также, когда стороны а = $ , ас/ и а . Предпочтительны случаи, когм ' а

Разработаны различнче варианты арочных плотин из одного вида блока: а) когда блоки укладывчюточ углом вверх (как на рис.6); б)-когда блоки укладываются углом вниз; в) когда в основании и на гребне плотины применяется дополнительный гид блока, для облегчения монтаяа первого от основания ряда блоков и создания горизонтального гребня глухой части плотини.

Береговые примыкания, Еодопропус^ннэ отверстия, дополнительные противофильтрационнио и дренажные элементы сборных арочных плотин, устраивают как и для массивных сборных плотин, разработанных в глагв 2. Сборность плотин мокет достигать !Лл-90>, на разработанные конструкции получено 'I авторских свидетельства. .

<7

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЁТА СБОРНЫХ БЕТОННЫХ ПЛОТИН ИЗ БЛОКОВ РОМБОВИДНО/! ФОРШ

Учитывая новизну предложенных конструкций сборных бетонных плотин, стал актуален вопрос о разработке методов их расчета, в первую очередь, плотин гравитационного типа. В этой связи рассматривались различные расчётные модели и математические методы. Были рассмотрены работы Рабиновича U.M., Розина Л.А., Игнатьева В.А. и других авторов по теории стержневых систем. Рассмотрены методы расчёта из механики скальных пород, работы Витке В., Газиева З.Г., Гудмана Р., Зерцалова М.Г., Барбакадзе В.Ш., Мураками С. и других. Рассмотрены вычислительные методы из механики разрушения, работы Атлури С., Белоцерковского О.М., Черепанова Г.П.,и др. Рассмотрены работы Васильева Л.И., Храп-кова A.A. и др., посвященных напряженному состоянии и трещино-образованию в массивных бетонных конструкциях. Рассмотрены работы Вовкушевского A.B., Гордеева В.Н., Перельмутера A.B. и др., связанные о теорией односторонних связей.

В качестве математической базы для реализации расчётной модели рассматривались работы Зенкевича O.K., Сегерлинда I., Стренга Г., Фикса Д., Фадеева A.B. и др., посвященные теории метода конечных элементов.

г Изучение этих и других работ помогло определиться в выборе направления исследований по расчёту сборных бетонных плотин, в частности, в выборе расчётной модели и мате'матического аппарата.

Для разработки метода расчёта были выбраны наименее устойчивые (по предварительным оценкам) конструкции плотин, из всех разработанных. Это связано с тем, что рекомендации, полученные

4$

\

для данных плотин (например, по допустимой высоте), априори, без расчзтов,годились бы для других - более устойчивых конструкций. К таким плочинам были отнесены конструкции, соатодциэ из блоков ромбовидной и треугол1ной ферм (рис.1), а так«« плотины, выполняющиеся из блоков ромбовидной, трапепе-илал ню л и с?-дловидноП форм (рис.2).

Для каждого из этих видоэ плотин необходимо било раярчСо'ыть методы расчета, хоторыо позволили бы определить:

1. Величину раскрытия »вжетолбчатых яров и рагмерц котакпт» спорных поверхностей по грчнян блоков;

2.Напряжения на контактных погерхкоочях блоко»;

3. Деформации сюрвиерення бдоко* ккаиеи плопинч; Устойчивость кладки блоков сборной плотины.

В результате,разработанная рчеч ;тнач модель пгелст.чвля-'т сборную ПЛОТИНУ как ДШКфОПКуВ обЛЭСИ с лодпблост Л!К Р'.И";!;''- .'кого очертания, рил.7, П;".м сосшплпнип иат пшичсогол ио расчзта дчнмоа л'с кроткой области тпя^оич'кпедувниз |;-т?<;:>и > и гипотезы:

•- блоки (подобласти) лрдезардя'отзя р гкдч ,-.чс»о"

ромбоЕИДкоЗ формы;

- взаикодейстгие блоков про к сходи 1 ло грз-«я>! п «орч-и нк..; направлении, деформации кладки плотины происходят тс.".;./- г ;.г.-. • между блоками (по слою не«1?«!чо-гтесчачого ряотгога), по

ророй модели (пограничный слоЛ 'работ ют юл; ко ил о;'Ч1}'.\>;

- тренн > ~и сцепление по граням контакчирудаих 'лп -о?, г т »е-геншальнон направлении, прчнкмштоя рдрич!."/. пул?1, роэ I "-у х и тельнча капрч«внкя гдоль грыен чакло умчи пул» С г.г -он >-,(•■ до);

- профиль ^лока з уадз уембл ириш ; пп.кН; ; • .•• '-'I

усеченных вершин.

Неучёт в данной модели сил трения и сцепления, а также реакций омоноличенных межблочных полостей, создаваемых в реальных плотинах усечёнными вершинами блоков, идёт в запас прочности конструкции.

В расчётной модели (рис.7) считается, что верховой откоо водонепроницаем (окранирован), возножноа просачивание воды через экран, сливаясь по трединам, кэ оказывает гидростатического давления на блоки ( в Евах), а в углах сетки швов перехватывается дренами. Действующими нагрузками на плотину являются - вес однотипных блоксв и гидростатическое давление со стороны верхнего бьефа, причём, положение горизонта воды может быть на лвбом уровне .

Для реализация данной расчётной модели принят метод конечных элементов (¿ТО) в нелинейной постановке. Нелинейность связана о односторонним контактом и изменением положения размеров контактных поверхностей между блоками (в ввах отсутствуют растягиваюаио ' напряжения). Задача решается последовательными итерациями до тех пор, пока размеры и положение опорных поверхностей не стабилизируется.

В качестве базового конечного элемента принята триада блоков (рис.7,а)," сделано это с целью уменьшения размерности задачи. Конечный элемент состоит из трёх подобластей (блоков) ромбовидного очертания, границами между ними являются грани блоков. Он учитывет возможность принятая каждой подобластью триады различного положения и изменения опорных поверхностей, В качестве узла каждой подобласти принят центр ромба, в каждой элементе три узла, каждый узел имеет три степени свободы - вертикальное перемещение 11,горизонтальное перемещение Р- и угол поворота 1$> . Нумера-20 '

О/

/wêepxHpcmu

Piro.7. К расчету сборной бетонной плотшш из блтоз ромбовчдной формы

ция узлов и индексация этих величин показаны на рис.7,а.

Геометрически« характеристики конечного элемента описываются в основном через 2-Я локальный узел. Неизменяемый геометрические характеристики приведены на рис.7,б, измоняпшиеся от итерации к итерации - на рис.7,в, гдэ и £г - площади (длина) опиришя мзжду блоками соответственно, на пеьой к правой гранях блока, а 2г и '¿г - координата центра тяжести этих опорных поверхностей, Из физических характеристик элемента существует только величина с - кз&ффщиент постели пограничного слоя, вне опорной поверхности она принимается равной нулю.

Особенность» МКЗ и решаемой задачи является то, что матрица «Эоткости -синив', ричная, вычисляется только ниншяя её треугольная часть. Решается не континуальная, а дискретная задача, что упрошает процедуру построения матрицу жёсткости, дазт возможность применить метод перемещений и избежать погрешность прмОли-«знного интегрирования.

Вектор перемещений отдельного конечного элемента имеет вид

V*= (и,, Я, иг, , и3, ц, с?г)т >

где т - транспонирование.

Элементы матрицы «сткоста ^ счисляются с помощь» метода перемещений. На рис.7,г даётся схема взаимодействия подобластей

внутри конечного элемента, к вычислений элементов матрицы гкэст-е

кости М (от 1-го до 9-го столбца, для чего поочередно задаются единичным шремзцениек соответствующих степеней свободы

.. . - ). где: Я и /У - реакции приведенные к центру опорной поворхнооти; нормальные перемеп;е-—» '

\ КИК на краях спорной.поверхности; £к - чорнальные перемещения в вершинах ромбов. Индексы С и '£ соответственно относятся к левой и пра»о.1 граням 2-го блока. 2 2.

■Вектор узловых перемещений V¿ и узловой вектор нагрузки f¿ имеют еид:

гдэ L ~ номер узла.

Взктор нагрузки учитывает собственный вес Олоков С Р ) и гидростатическое давление блокоз со стороны верхнего бьефа. Яри отсутствии воды з верхнем бьзфе, узловой вектор нагрузки имеет только компоненту PuL ~ Р » остальные равна нулю. Гидростатику воспринимают блоки напорной грани, для которых компоненты узлового вектора нагрузки имеют вид (рис.7,д):

Р* = £ ^; А' = f¿ fa - 4/г) ;

где С - номер узла блока граничащего о водой; ^ - объемный вое воды} f/i - расстояний от уровня верхнего бьефа до середины грани рассматриваемого блока (рис.7,д).

Глобальный вектор нагрузки J? определяется суммированием узловых векторов для каждого вида загру«ения, с последующим учетом граничных условий. Глобальная матрица «;;сткости [ti] вычисляется путем суммирования матриц *;сткости конечных плементов.

Основание моделируется путём введения "дополнительных" блоков (на необходимуи глубину, на рис.7 они показаны пунктирными линиями), со своими значениями коэффициентов постели (на границе "дополнительных" блокоз), которые соответствуют реальному основании.

В результате решается система уравнений МКЗ:

—»■ —*

. „ _ (MJV-P ,

гдэ [MJ я /- ооотрототвонио глобальная матрица ж';зткозчп

г-3

системы и глдбальный вектор нагрузки; (/ ~ искомый вектор пе-ремеиеннй.

В качестве метода решения такой системы выбран метод разложения Холецкого, для он равен:

[MJ- LLT ,

где I, - нижняя треугольная матрица (т-транспонироЕание), Решение системы уравнений У КЗ производится в два призма: сначала определяется промежуточный вектор ¿Г » а затем искомый ¿^ ,

î-L'f , 0-(L')î

О решением системы уравнений МКЗ и вычисления вектора узловых перемещений ( I/ ) одновременно производится корректировка Сот итерации к итерации) геометрических параметров конечных элементов. Если положение и размеры опорных поверхностей не отличаются от предыдущих итераций более чем на величину заданной погрешности, то итерационный процесс прекрасазтся и вычисляются контактные напряжения по формуле:

где Л/с и 0"к нормальное перемещение и напряжение в точке К , принадлежал.ей опорной поверхности. Вне опорной поверхности контактные напряжения равны нулю.

Разработанный метод расчёта опубликован /17/ и роализован в виде программного комплекса для ЛЭЗ:ч I В4 РС-АТ, под названием П0Л-90. Программа позволяет рассчитывать сборные плотины при отсутствии и наличии воды в верхнем бьефе (на любом уровне), строительные случаи плотины,при кладке блоков на разных уровнях, о одновременным наполнением водохранилища. В программном комплек-

oj предусмотрена автоматическая генерация сети) я выход из процесса итераций, о возможностью оценки результатов по каждой итерации.

По окончанию расчётов программа выдаёт информацию: а конечных элементах, о величине опорных (контактных) поверхностей н раскрытия межблочных швов, о перемещении узлов (блоков), о напряжениях на опорных поверхностях. При полном отрыва двух смежных граней одного блока или нескольких граней блоков'в одном направлении, происходит потеря устойчивости рядов блоков в этом направлении.

Программный комплекс ПО/! -90 позволяет рассчитывать' сборную плотину в 60 наклонных рядов блоков ( Л е60), хотя в реальном проектировании достаточно ограничиться 15*20 рядами. Вреня~счё-та плотин с 10 рядами блоков ( П »10) равно 3*4 мин.

На рис. 8 даётся пример расчёта сборной плотины высотой 5 к ( П "5), при высоте блока 2 м, ширина блока ' 1,66 н,

угле сС » НО0, весе блока Р * 4,2 т.

На рис.9,при аналогичных параметрах блока,даётся припер расчёта строительного случая плотины, состоящего из 10 рядов блоков ( П "10), на промежуточном этапе возведения. В обоих случаях коэффициент постели 'основания на порядок ниже коэффициента постели межблочных швов (цементно-песчаныЯ раствор).

С помощью программы ПСЯ-90 проведены исследования по определению влияния различных факторов на устойчивость, напряжённое состояние и деформации, сборных бетонных плотин из блокоз ромбовидной формы.

7-5

Рис.3. Пример расчета сборной плотину из ромбовидных блоков при 5-ти ипклояных рядах блоков /пчпргхеШя в * 1 Па/

^яо.Э. Пр:и'гр гасччта сборной плотили строительного стучая при Ю-п! т"лг>тч«х родпх блоков /напргхснйя в МПа/

■7-6

Глава 5. МЕТОД РАСЧЁТА. СЬОРИУХ БьТОШШ ПЛОТИН КЗ БЛОКОВ РОМБОВИДНОЙ К ТРАПЕЦЕИДАЛЬНО Л ФОРМЫ

Данный метод расчёта разработан для плотин, выполненных из блоков ромбовидной, трапецеидальной и седловидной формы (типа рио.2). Причём, последовательно решены две задачи: когда в расчётной модели силы трения-между блоками не учитываются4-« когда силы трения учитываются. Основные положения и гипотезы, предыдущей расчётной модели здесь сохраняются (во 2-й задаче вводятся силы трения). Задачи решаются методом конечных элементов.

В данных плотинах по сравнению с предыдущими, содержатся два дополнительных блока другой конфигурации. Была поставлена цель максимально использовать наработанные (в предыдущей главе) приёмы, опособы и методы расчёта. С этой целью было найдено решение "приведения" плотин типа рис.2 к одноблочныы схемам, что избавило от ввода в расчёты дополнительного набора элементов, которые сильно усложняют задачу.

Данное решение заключается в оледующеы. При моделировании основания возможны два случая: 1-й, когда верхний контур седловидных блоков принят за основание сборной плотины, о коэффициентом постели основания рагным коэффициенту постели кекблочных швов С ¿"ее " Сш ); 2-й, корда седловидные блоки в основании платины рассматриваются как система условных ромбовидных блоков с коэффициентом постели Сае отличающимся от Си или в частном случае равным Сш .

Приём "приведения" связан о трапецеидальными блоками. Чтобы и для этих плотин можно было пользоваться конечными элементами , в виде триады блоков (рис.10,а), необходимо трапецеидальный блок

представить в виде композиции дв^л для эти-

го трапецеидальный блок а-С-Ы (рис.10,б) представляется Е еид9 ромбовидного С(-П - С-Ы и треугольного О-^-п , который гипотетически дополняется симметричным ему треугольником й-п» т.е. доводится до ромба обычной формы п

(рис.10,с).

В плотине, в местах расположения трапецеидальных блоков расчётная схема дополняется элементами типа О-М Л , о узлами по центру фигуры,и на участках вертикальных граней имеем как бы треугольные выступн'типа а-т-^ . Такое представление трапецеидальных блоков долкно быть ооеспочено эквивалентностью расчетных схем, без добавленных треугольников типа и

при их наличии: Т.е. необходимо:

1. Обеспечить совместность перемещений блоков О-П-С- Ы и

О-т-^-п ;

2. Учесть, что элемент СХ-/П-/7 фактически заменяет реальный участок I и нагрузки в этих участках плотины должны'соответствовать весу блока участка О- , а гидростатическое давление перпендикулярно линиям О- $ .

Оба эти услтния математически реализованы /22/. В дальнейшем ход решения "адани соответствует положениям и принципах, принятым" в главе '4. Изменена только система нумерации рядов блоков в плотине, нумерация конечных элементов и узлов.

. Данный метод расч'зта также был реализован в виде программного комплекса (.под названием ЛСД-91), он позволяет рассчитывать плотину высотой до 25 рядов блоков.

В качестве примеров раоч :та на риз.П даются два случая по сборной плотине, реально построенной в Дагестане. Расчет еодзт-сл по массивной части построенной плотины, без уч>та реакций 28 .

контрфорсов и монолитной водосливной плиты, прианкерованной к Плотина на уровне нижнего уреза еодослиеной грани.

Оба случая соответствует, когда, коэффициент трения в швах »ежду блоками Кг = 0. На рис.II,а показан случай сухого верхнего бьефа, на рис.II,б - когда верхний бьеф находится на отметке гребня Еодослива. Как еидно из рисунков, при сухом бьефе, наблюдается менее благоприятная картина напряженного состояния кладки блоков, чем при загружении верхнего бьефа водой. Положительным моментом здесь (рис.П.а) является закрытость швов со стороны . верхнего бьефа. Открытые участки швов находятся внутри кладки и у низовой грани водослива.

При увеличении форсированного уровня рерхнего. бьефа, рис.12,а, раскрытые швы в плотине полностью закрываются, но п^и напорах на гребне И> 1,5 м, начинают раскрываться ивы между блоками со стороны верхового откоса»

При решении 2-й задачи, разработка метода расчёта о учётом сил сопротивления сдвигу, ъ математическую модель вводятся следующие гипотезы деформирования:

- упругая часть напряжений сдвига зависит от величины коэффициента упругости на сдвиг (аналогичен коэффициенту постели, действует а направлении шва) и внешнего сдвигающего усилия (перемещения)

где £>Т - сдвигающее усилие;

- пластическая часть напряжений (трение) сдвига'зависит от нормальных напряжений на площади контакта и от коэффициента трения ~КГ „ _

Рис.10. К расчету сборных плотин из блоков рОмбоРИЛНЭй,' трп-пэцеидальноП и седловидной Форм: а - конечные элемент; б и с - "приведение" блока трапецаидальной форчы к двум ромбоЕлднцч

Рис.11. Пример расчета сборноП плотины построенной в Дагестане:

а - при сухом бъс[з; б - при наличии вода в ргрхнеч бьефе /' иапрпезния р МЛа/

зо

/дэ/ Оп - нормальное напряжение;

/ /•» величины и имеют мвото только в зоне контакта.

В связи о этим, для решения данной задачи предыдущий метод расчёта сборных плотин видоизменяется и усложняется в следующих направлениях:

1. В матрице жёсткооти элемента учитывается упругие элементы сдвига;

2. В векторе нагрузки учитывается силы трения на поверхности контактов. -ь

Эти и другие изменения в методе расчёта суиестзенно усложнили его реализации на ЭВМ. В ходе исследований было выявлено, что при стандартном итерационном процесса сходимость .не обеспечивается из-за возникновения эффекта "качелей", когда параметры подбора принимают от итерации к итерации несовпадающие значения, в результате чего процесс либо не сходится или расходится из-за значительной нелинейности системы и большого числа параметров подбора.

Для преодоления этого препятствия было использовано демпфирование параметров итерационного процесса. В результате, решение задачи стало устойчиво при любых исходных'данных. В то же, время, для достижения заданной точности решения, в 2 раза уменьшилось число итераций.

По данному методу расчёта такксэ был составлен программный хомплеко, ПОЛ-92, который, по сравнению о программным комплексом ЛОЛ-91, дополнительно позволяет определять касательные уп-' ругие напряжения и силы трения гранях блоков. В результате решения дан ной'задачи, предыдущая стала его частным случаем.

На рио.12 показаны примеры расчёта нормальных напряжений в

3/

сборной -плотине, построенной в Дагестане, когда коэффициенты трения в швах между блоками приняты равными /Сг а 0,0; 0,5 и 0,7. Случай а демонстрирует характер изменения нормальных напряжений в продолжзниг случаев а к б рис.II, связанных с повышением уровня верхнего бьефа, при Кт = 0. Все три случая . рис.12 демонстрирует изменение напряжений в зависимости от величины Кт » при равном напоре над гребнем м). Из чого видно, что при данном напоре воды, случай, когда Кг' 0,7 наиболее неблагоприятен, т.к. намечается раскрытие межблочного шва у основания верховой грани., При сухом бьефе, наоборототот случай (' Кг = 0,7) наиболее благоприятен.

По данной программе (ПСЛ-52) проведены исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости сборных бетонных плотин данного типа. Определены наиболее опасные направления раскрытия межблочных швов. Дается оценка факторов, усиливавших устойчивость сборных плотин по сравнению с расчетными моделями р. рекомендации по допустимой высоте данных плотин.

Глава б. ОРГМгеЛцКЙ К 1КлНСЛСГт/Н СШМБШЯВА СГ0Р«:& лига

Предлагаемые констоукции сСсрнах Сеч очных плотин изначально прорабатывались с точки зрения технологии их возведения, с целью максимального упроп^ння процесса производства работ. Расчёты, на основе сукэстгувшх нормативных документов ^КНкР, 3:(иР к т.д.), показали /3,5,14/, что эти плотины потно строить в несколько раз быстрее и при м'пьт.кх удельных трудозатратах, чем монолитна плотинч. Ошт проектирования небольших гидроузлов в Дагестане и Зотгоградскол области (на р.Ьуэуя/к) та<*г ледтрор-дпл эти результаты (плотин'.! мелиоративного назначения). Однако,

5" г

а) Ю С)

рис. 12. Примеры расчета нормальных напряжений в сборной плотине с учетом сил трения, когцз: а - коэффициент ^ _ о; б - коэффициент Кт = 0,5; с - коэффициент = 0,7 (напря-1 жения в Юта).

окончательную ясность должны были внести результаты практическо-

го строительства.

С этой целью, в Дагестане, была построена небольоая сборная бетонная плотина, на которой апробировались организация и технология строительства. На основе опыта данного строительства, рассмотрены возможные схемы организации строительства сборных бетонных плотин и уточнена технология возведения.

Конструкция построенной плотины. Построена сборная плотина,

/ /

юмбовидной (РБ), трапецеидаль-

ной плотины С вид о верхнего бьефа) и общий вид блоков о размерами показан на рис.13. На рис.показан поперечный профиль плотины по сечение А-А, рис.13.

На данных рисунках: I - линия контура основания после взрыва; 2 - линия контура основания до взрыва; Э - фундаментная часть плотины из монолитного бетона; V- монолитные участки контрфорсов, со средней высотой 0,5 м и толщиной 0,4 м; 5 - водоспускные трубы диаметром 426 мм; 6 - труба для отвода воды к мини ГЭС или к насосу, диаметром 2IS мм; 7 - арматурные сетки для защиты входных отверстий труб; 6,- противофильтрационные диафрагмы на всех труба«, с разбежкой в плане в 20 см; 9 - задвижки сечением 350 км на трубах 5 и 200 мм на трубе 6; 10 - дрена*' по нижнему контуру плотины из перфорированной трубы диаметром, 160 мм, обсыпанный щебнем; II - вертикальные дренажные трубки (диаметром 30 мм), соединяющие контурный дренаж'основания с горизонтальным дренажем 12, устроенным на контакте монолитной и сборной частей плотины; 13 - полиэтиленовые трубы (две) для слива в нижний бьеф воды из дренажа 12; 14 - цементный раствор в ш=ах между блоками, толщиной 2*5 см; 15 - проход к задвижкам

Продольной профиль построен-

я К; выходу дрзказдых труб хекду массньнса чаотм пхсл-.'.ш я ксчт-'рфорсами; 16 - монолитная калазобвюкная зодослгингл плита, заделанная в каитрфороы участками 17, а к талу плотины дзуия рядами анкеров 16; 19 - естественно образовывавшиеся (по хгду кладки) на водосливной грани уступы о г.олочкади, азр.чрук:ю спадала;! Я поток; 20 и 21 - соотватстенно, горизонтальные :i гбртпкалыгио омоноличенные (протигофильтрацнонныз) полости а кладке; 22 - трубки диаметром 30 мм, которые отладят дренироззднуа по центру кладки воду (из кез ату сё ванных полостей 20 и ¿I) з трзугольнуз г.з-лость, а оттуда, по трубкам 23, н нижний бьеф; 24 - «онтажшэ летай блоков расположенные з пазах.

Дрзкак плотина состоит из двух независимых систе'-;, у каждой из них оеой сброо. Первая система дрэиируэт сборную часть плотины, вторая - монолитную фунда-чентную часть, по контуру о основанием 10 и границе между монолитной и сборной частью 12. Сделано это специально, чтобы э период эксплуатации моияо было раздельно оценивать фильтрационные расходы, проходящие через сборную плотину и основание.

По трубкам 23 контролируется фильтрационный расход, проходящий через тело сборной плотины, tic трубам 13 - проходящий по контакту о основанием и контакту со сборной частью.

Основные характеристики плотины.Полная высота 5,7 м; зыоота сборной части 4,35 м; дайна по .гребню 12,5 м; по основанию 4,1 и; ширина водосливного пролёта 3,15 м; высота пролёта 1,32 м; полный объём бетона в плотине SO м^, из них 55 м-* (61$) объем сборной кладки. Плотина построена в высокогорном Гунибскем района, на высоте более 1200 м.

за

Раса патроны ¿азлЕчкио в&гыипу в^скгвльзгеа и&лтицской плотики я технология строитед;,ат::а построенного варианта. Вез это иллвотрируетоя г отогрп:|уяыи. Производится анализ опыта строительства и сбоСавоюя результату по технологии возведения. На оо-1:ос" пос1 роенной плотина дается экономическая эффективность строительства с^орнух плот,¡к, раосмотрони экологические и социальные аспект.

Ст рснтсльгтво С.-итннокой плотины доказало простоту производства работ по предложенным конструкциям сборных плотин. Об этом говорит я тот факт, что строили плотину всего '»-о человека и ¡:ле ккда *ра&от били произведены за ЭВ рабочих дней, из них, на сборку с часть плотины у ел о 14,5 дня или всего 12% от общего времени строительства. Сравнительно большая продолжительность по сотальнии видам работ связана о их ручным характером. Из механиков на строчке бил только автокран, с взлетом стрелы до 15 м, о;! находился на стройке п дни монтажа.

Строительство данной плотины и проектно-расчэтние проработки показали, что сроки строительства бетонных плотин палых категорий СПБ—I ПБ-3) иотео сократить в 3*6 раз, сроки возведения собственно плотин в 5«-7 раз, а сроки возведения сборных участков плотин в 74-10 раз. При этом, удельные трудозатраты на сборных частях плотин сокращаются до 104-12 раз (по сравнению о монолитными плотинами).

Плотина била построена р конце октября 1551 года (предназначается для орошения садов), что позволило выиграть один Еегвтпционний год и, за сч;т поливор ракое не ороь;аеми* садов, получить дополнительную прибыль хозяйству в размере более 1,5 млн. руб. Зконокичо-скиП э^ек! в строительство состарил пркморно тяо.руо. (в иенах на с(-'т С'..м'.ну 1952 года).

38 '

0 июне 1932 года били произведены натурные исследования фильтрационных расходов через тело плотины. Исследования показали, что по абсолютной величине они малы. Средние расходы по контакту с основанием и контакту со сборной частью составили 0,09 л/о, а через сборную часть плотины 0,0012^л/с, т.е. на два порядка меньше. Зто говорит о надёжности противофильтрационной защиты сборной плотины и принятых конструктивных ревэниях, причем, без экрана и других специальных мероприятий.

Надежность плотины в целом подтвердили катастрофические паводки конца июня 1992 года, когда, емэсто ожидаемых расходов в 8*10 /о (высотой по водосливу-в 1*1,3 м), через плотину пронесся поток расходом в 70-80 м./с, с высотой потока над гробнем водослива около 3-х метров и над гребнем глухой части плотины в 1,7 м. Сброс водохранилища после прохождения катастрофического паводка и его осмотр, не обнаружил трошин в межблочных шрах. После прохождения этого паводка средние фильтрационные расходы через тело плотины но изменились, что косвенно подтвердило надёж-^ ность сцепления межблочных швов.

Глава 7. НЕТРАДИЦИОННЕЕ КОНСТРУКЦИИ СБОРНЫХ БЕТ0НН.Й П10ТКН И ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ БЛОКОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДРУГИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУшНИЛ

В данной главе, на основе универсального гидротехнического блока /16/, предлагаются различные нетрадиционные конструкции ^сборных бетонных плотин и других гидротехнических сооружений. ч Указывается, что разработанные для плотин блоки (в главах 2 и 3), легко применять для строительства морских и речных гидротехнических сооружений. Например, из них мокно выполнить прпляы, пирсн,

волноломы, берегозащитные сооружения и т.д. Предлагается специальный гидротехнический блок /20/ для берегозаиитн, с поеншонной споссбност:¡о расцепления потока, набегающего с любой стороны.

0И£Е BJ30ДJ

1. Анализ проблем строительства малых плотин, с учётом народнохозяйственного значения, экономических, экологических и других факторов установил, что одним из главных направлений, обеспечивании х технологический прорыв в отой области, является сборное пло-тннопроение, однако-г-отдичнвдееся от сборно-ионолитного плотнно-глвсения К-50-196С-х годов. '

2. Разработаны новые, высокотехнологичные конструкции сборных бетонных плотин всех видов к типов - массивный, комрфог.зшю, аро-ч>н:е, ячеистые, облегчённые и нетрадиционного вида, который гыпо-г-няклея из 1-го, 2-х или 3-х видов блоков, на которые получено

II авторских свидетельств на изгбрдтенлэ.

3. Ктоки, оазработанные для плотин, имеют уииверсальнчй характер, из чих ногчо выполнять не только тело плотин, но и водобойные устройства г нктиом бье^о, стенч-устог, быки, проезду г, часть по быка.ч и кслсльгоень т» других обьеотроительных конструкциях.

Ь. На единой ко.-шзптутльноП основе разработаны методы расчёта двух гидов С'ог-ых плотик, котогчо ярлякюя теоретической основой одного из налрав.'еякй кчу=н»х исслодспаниЛ по расчёту сборных плотин и других г.иг.кетных систем.

5. Разрасотаны чгограьмнчо ко индекса на ПЭВМ I ЗА СПОё 1 —9'), П0£-91 и ¡ЮГ,-52), для расчёта сборных плотин, с вемоцю которых г.с';.г.чдоггни а по устойчивости и напрял'!нному -оо-

сюянкг,. /стло'лси.; дсччп'ррьге 4-мор.;, влкявмяс нфто л на «О

наиболее опасные направления раокрытя поблочных швои. Установлено, что картина (эпюр) напряженного состояния тола сборных плотин не похожа и не сравнима в картиной напряженного состояния монолитных бетонных и дисперсных (сыпучих) грунтовых плотии. Разработанные мотодц решают задачи третьего рода - дискретных, крупноблочных областей,

6. .Разработана организация и технология строительства сборных плотин, которая подтверждена опытом реального проектирования и строительства.

7. Разработанные конструкции сборных плотин и технология их возгедения позволяют сократить:

- общие сроки строительства объектов в 3+6 раз;

- сроки возведения собственно плотик е 5*7 раз;

- сроки возгедения сборной части плотин в 7+1U раз;

- удельные трудозатраты по сборному бетону до IOt-12 раз,

8. В практику реального строительства внедрена сборная плотина, опит отроитольства и годичная эксплуатация которой пока- .. зали её высокую надёжность, что позволяет рекомендовать данные конструкции к широкому внедрению.

9. Благодаря сокращению сроков строительства сборных плотин народное хозяйство и строительные организации получают значнте-льныЯ экономический эффект. Строительство одной небольшой сборной плотины (Салтинской, -в Дагестане) дало общий экономический эффект около 2 млн.руб. (в ценах на середину IS52 г.).

Основное содержание диссертации изложено з слэдучгук печатных работах:

I. Сулейманов И.А.-Г. "Сборная плотина". A.C. I? Ю432'й, Гпл*

№ 35, 1983, 3 о. 47

2. Сулейманов К.А.-Г. "Сборная гравитационная плотина". A.C. !f II2277I, -Бюл.-й 41, 1984, 3 о. ч

3. Сулейманов И.А.-Г. "Низконапорная сборная бетонная плотина" М., Гидротехника и мелиорация. № 8, 1984, с.30-32.

4. Сулейманов К.А.-Г. "Сборные бетонные плотины в условиях горной местности". Тезисы докладов 6-й научно-практической конференции молодых учёных и специалистов Дагестана. "Молодёжь и общественный прогресс". Махачкала. 1964, с.93.

5. Сулейманов К.А.-Г. "Формулы для определения усилий в кладке блоков сборной плотины". Дагестанский совет НТО, ДЛТИ, Тезисы докладов 7-й научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Дагестана, Махачкала, 1985, с.66.

6. Сулейманов К.А.-Г. "Сборные плотины и вопросы охраны окру-жаксеЯ среды". Всероссийское обиеотво охраны природы. /ГУ, Дагестанский областной совет НТО. Тезисы 8-й научно-практической конференции по охране природы, Махачкала, ISC5, C.H2-II4.

7. Сулейманов К.А.-Г., Магомедов Э.Б. "Сборная гравитационная плотина". A.C. й 1254099, Бол. й 32, 1986 3 с.

8. Сулейманов И.А.-Г., л/лаидов М.М. "Сборно-конолитная арочная плотина". A.C. ¡г 1330251, Бел., * ЗС, 1987, 4 с.

9. Сулейманов И.А.-Г. "Высокотехнологичная сборная водосливная плотина. Новосибирск, Пев. ВУЗ. Строительство и архитектура, i98t, > 5, c.ßC-84.

10. Сулейманов И.Л.-Г. "Сборная арочная плотина", A.C. В I4C972I, Ь.л.» :i ¿6, 1&68, 7 с.

11. Сулейиакор Я.А.-Г. "Сборная плотина". A.C. Л 1502690, U*. iShS, 3 с.

L21, Сулейманов И.А.-Г. "Сборная арочная плотина". A.C. И 1 1507905, Бюл. 'S 34, 1989, 4 о.

13. Сулейманов И.А.-Г. "Сборная плотина". A.C. £ 1527369, Б»л. № 45, IS89, 4 с.

14. Сулейманов И.А.-Г. "Арочные плотины сборной конструкции". Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Повышение эффективности проектирования, исследований, строительства и эксплуатации арочных плотин, "Арка-67", Л. £нергоатомиздат, 1989» о.35-41. •

15. Сулейманов И.А.-Г. "Низконагторные быстровозводимие конструкции сборных бетонных плотин - массивные, контрфорсныз и арочные". ГрузНШТиМ. Научно-техническая конференция молодых учёных и специалистов на тему: "Мелиорация и водохозяйственное строительство". Тезисы докладов. Тбилиси, 1989, с.153.

16. Сулейманов И.А.-Г. "Блок гидротехнического сооружения". A.C. ü 1687719, Еюл., \'е 40, I9SI, 7 о.

17. Сулейманов К.А.-Г,, Кии 3.S. "Методика расчета сборной бетонной плотины". М., Гидротехническое строшельстро, № 4, 1992, с.19-23.

18. Сулейманов И.А.-Г., Магомедом A.B. "Гидротехнический блок;' A.C. № I708SS0, Бюл. й 4, £992, 8 с.

19. Сулейманов К.А.-Г., "Сборная арочная'плотина". A.C. , 1709034. Еюл. Ii 4, I5S2, 5 о.

20. Сулейманов И.А.-Г., Магомэдова Л.З. "Гидротехнический блок". A.C. I708S9I, Бюл. * 4, 1992, 3 с.

21. Сулейманов И.А.-Г. "Дагестанская сборная бетонная плотина',' ■ М. Гидротехническое'строительство, II, ISS2,

22. СулеН.чачов К.Л.-Г., Ким В.В. "гЬтод расч ¡та сборно;! лчотл-

нн из блоков ромбовидной и трапецеидальной формы". М., Гидротехническое строительство, И XI, 1992 г.

23. Сулейканов И.А.-Г. "Технология строительства малой сборной плотина". Росичформресурс. дагестанский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации • и пропаганду СМШНТКиЛ). Информационна листок - 46-52, .'.ахачкчла, 1552, '3 с.

'¿Н. Сулеймачов И.Л.-Г. "Высокотехнологичная сборная водосли-гная плотина". Росин^ормресурс. ДМЩ'гПКиЯ. Информационный листок, )& ^-92, ¡'.ахачкала, 1592, ^ с.

'¿у. СулеПианов И.А.-Г. "Сборная плотина из трапецеидальных блоков". Росшцормресурс. дЖцНЛИиЛ. Информационный листок, > А5-92, .Махачкала, [592, 3 с.

26. Сулейманов К.А.-Г. "Низконапорная сборная бетонная плотина", Росин^ормреоурс. ДЛТЦгИКиЛ. Информационный листок,

Й 47-92, Махачкала, 1552,'3 с.

27. Сулейнанов И..А.-Г. "Протнгофильт рационная запита сборной налой плотины". Росинформресурз. ¿'Л^.-ПИиЛ. Информационный листок, ^ 51-52, Махачкала, 155^, 2 с.

28. Сулеймапов И.Л.-Г. "Лренаж сборной малой плотины". Рооик-фприресурс. дМЩ^ТЯиП. КнформшионнчЯ листок, £ 50-52, Махачкала, 1552, 3 с.

Подписано к печати Тираж ICO

Заказ Ъ $ L-есплатно

[95251, 'Лнкт-Потп;)б7рг', Лолнтохническая ул., 25.

чч