1.2.Бетонных и железобетонных плотин.
Бетонные плотины следует применять преимущественно для створов со скальным основанием для водосбросных участков напорного фронта гидроузлов.
Железобетонные плотины следует применять преимущественно для створов с нескальным и вечномерзлым нескальным основаниями с оттаиванием для водосбросных участков напорного фронта гидроузлов.
Водосливные плотины возводятся, чтобы повысить уровень воды в реке или отвести водоток, что обычно необходимо при строительстве электростанций, для обеспечения судоходства или орошения земель. Глухими плотинами (без пропуска воды) перегораживают водоток и создают водохранилища, предназначенные для обеспечения городов водой или электроэнергией либо для ирригационных целей и т.п. У многих плотин этого типа верхняя часть устраивается так, что при необходимости может служить водосбросом. Плотина противодействует напору воды либо собственным весом (гравитационные плотины), либо своей конструкцией, силовые элементы которой обеспечивают устойчивость всего сооружения (арочные, контрфорсные плотины).
Сдвигающие силы. На плотину воздействуют различные сдвигающие силы, обусловленные давлением воды, льда, наносов, ветра, ударами волн, силами тяготения, температурными перепадами, реакцией грунта. В некоторых местностях необходимо учитывать и возможность землетрясений. Недоучет каких-либо сил может привести к разрушению плотины вследствие сдвига ее основания или перегрузки ее конструктивных узлов. Основное воздействие волн на плотину проявляется в периодическом изменении глубины водной массы, соприкасающейся с плотиной, хотя при некоторых обстоятельствах напорная грань плотины может испытывать и мощные удары волн, обусловленные их кинетической энергией.
ГРАВИТАЦИОННАЯ
ПЛОТИНА ГРАНД-КУЛИ на р. Колумбия (шт.
Вашингтон) была возведена для контроля
паводков, ирригации, энергоснабжения
и регулирования уровня реки; ее бетонное
тело за счет своего веса выдерживает
напор водной массы, льда и наносов.
ГРАВИТАЦИОННАЯ БЕТОННАЯ ПЛОТИНА (Гранд-Кули на р. Колумбия в шт. Вашингтон).
АРОЧНАЯ ПЛОТИНА ХАНГРИ-ХОРС на р. Флатхед в шт. Монтана. Бетонное тело этой гравитационно-арочной плотины работает как свод и передает часть горизонтального давления воды берегам реки.
1. 2.
1.АРОЧНАЯ БЕТОННАЯ ПЛОТИНА (Хангри-Хорс на р. Флатхед в шт. Монтана)
2. ВОДОСЛИВНАЯ БЕТОНИРОВАННАЯ ПЛОТИНА (Импириал на р. Колорадо у Юмы, шт. Аризона).
3. БЕТОННАЯ ПЛОТИНА с вальцовыми затворами (Давенпорт в шт. Айова).
Гравитационные плотины. Гравитационная плотина застрахована от развала, если результирующая всех действующих на нее сил давления и тяжести приложена к основанию сооружения; тем не менее для плотины безупречной конструкции требуется, чтобы эта результирующая прилагалась к основанию ядра, расположенного в средней части тела плотины. Сопротивление сдвигу плотины обеспечивается дополнительно заглублением выступов ее подошвы (зубьев) в грунт.
ПЛОТИНА
ГЭС им. Гувера высотой 221 м, перекрывает
р. Колорадо. С ее помощью контролируются
паводки, осуществляется ирригация
земель и обеспечивается работа ГЭС.
Арочные плотины. Арочная плотина в виде единой дуги, перекрывающей речной поток от одного берега до другого, отличается прочностными достоинствами своей конструкции. Она выдерживает напор воды благодаря трем важным свойствам, в совокупности обеспечивающим ее устойчивость: 1) сопротивлению вертикальных элементов ее конструкции (которые действуют как консоли, заделанные в основание); 2) массе; 3) особенностям арочной конструкции, опирающейся концами на береговые устои и передающей через них напор воды. Если речная долина относительно узка, то основную нагрузку водной массы выдерживает арка как таковая; когда русло широко, существенную роль играют и остальные два свойства.
Многопролетные плотины. Относительно низкие плотины на реках с широким руслом в скальном ложе нередко строят из структурных узлов в виде непрерывных пролетов между опорами, контрфорсами или фермами. Напорные перекрытия, формирующие напорную грань плотины, могут представлять собой бетонные цилиндрические арки, армированные бетонные плиты либо конструкции листовой стали или толстых деревянных досок. Угол наклона напорной поверхности плотины относительно направления течения реки обычно выбирают близким к 45, поэтому составляющая веса воды, действующая на плотину, способствует повышению ее устойчивости.
Многоарочная плотина компонуется из бетонных полуцилиндров, опирающихся краями на контрфорсы, расположенные через каждые 15 м. Низкие плотины на широких реках со скальным грунтом выгодно делать из таких многоарочных конструкций, так как арки работают в основном на сжатие, благодаря чему при строительстве достигается экономия материалов. Нижние края полуцилиндров обычно снабжаются бетонным анкерным зубом, заглубляемым в скальный грунт. В те места арок, где могут возникать растягивающие напряжения из-за температурных колебаний, вводится стальная арматура; в районах с холодным климатом бетонные арки следует делать толще, чтобы уберечь арматуру от низкотемпературной коррозии. Перекрытия могут выполняться и в виде сегментов купола.
МНОГОАРОЧНАЯ БЕТОННАЯ ПЛОТИНА (Масл-Шолс на р. Теннесси в шт. Алабама).
Железобетонная плотина,сооруженная в основном из железобетона, обеспечивающего прочность конструкции. По условиям пропуска воды Ж. п. могут быть глухими (главным образом при высоких напорах) и водосбросными с поверхностными или глубинными отверстиями (при различных напорах). По конструктивному признаку различают Ж. п. гравитационные, контрфорсные и арочные. Ж. п. гравитационного типа представляет собой ячеистую или ряжевую конструкцию, секции которой заполняются балластным грунтом. Вес грунта, а также устранение фильтрационного давления на подошву плотины (благодаря отсутствию сплошной фундаментной плиты) позволяют сэкономить значительную часть объёма бетона и обеспечивают устойчивость сооружения против сдвига. Контрфорсная Ж. п. выполняется в виде тонкостенной конструкции с небольшим объёмом железобетона. Недостающий для устойчивости плотины вес компенсируется весом воды над её напорным перекрытием (плоским или сводчатым), наклоненным к горизонту под углом 45-55?. Арочные Ж. п. сооружают редко; по сравнению с бетонными арочными плотинами они в ряде случаев менее экономичны вследствие значительного расхода стали.