Введение к работе
Актуальность работы. Зона сопряжения бетонных плотин со скальным основанием относится к наиболее ответственным элементам сооружения. Напряженно-деформированное состояние (н.д.с.) этой зоны, сформировавшееся в процессе возведения сооружения, оказывает существенное влияние на работу плотин в эксплуатационный период. Анализ аварий и непроектных состояний эксплуатирующихся гидротехнических сооружений подтверждает необходимость пристального внимания к проблеме сопряжения бетонных плотин с основанием. На эффективность сопряжения, наряду с конструктивными решениями по возведению сооружения, влияет монолитность блоков контактной зоны. Качество укладки бетона, расположение строительных швов, возможное трещинообразование в прискальных блоках во многом определяет характер передачи нагрузок на основание. От монолитности прискальных массивов, расположенных у напорной грани и испытывающих максимальные напоры, зависит также фильтрационная надежность сооружения. В условиях сурового климата, который характеризуется высокими отрицательными температурами наружного воздуха в зимнее время и длительными морозными периодами, проблема обеспечения трещиностойкости стоит наиболее остро.
Разработке мероприятий по обеспечению монолитности бетонных массивов в строительный период в условиях сурового климата посвящены многочисленные натурные и расчетные исследования. Анализ научной литературы по данной проблеме позволяет сделать вывод о том, что основная часть выполненных работ относится к вопросам термонапряженного состояния и температурного трещинообразования в бетонных блоках, сопрягающихся с основанием ( старым бетонным или скальным) по плоским поверхностям. Такой контакт между блоком и основанием в большей мере соответствует схеме наращивания основного тела плотины с организацией плоских горизонтальных строительных швов. При возведении же прискальных бетонных блоков основание зачастую представляет собой поверхность сложного рельефа в виде различного рода углублений в основании или поднятий отдельных участков скального массива. Причем, размеры неровностей сопоставимы с размерами блока, что является причиной изменения не только температурного режима блока, но и условий его защемления в основание. Практически не исследован вопрос о термонапряженном состоянии бетонных массивов, примыкающих к скальным откосам. В высоких бетонных плотинах арочного типа число таких прискальных блоков достаточно велико и их напряженно-деформированное состояние оказывает существенное влияние на работу сооружения совместно с основанием.
Таким образом, вопросы термонапряженного состояния прискальных бетонных массивов, возводимых на скальных основаниях сложного рельефа, остаются открытыми и требуют проведения соответствующих исследований. Определение особенностей термонапряженного состояния таких массивов, особенно для условий сурового климата, позволит обеспечивать монолитность бетонных сооружений в области их сопряжения со скальными основаниями и повышать их надежность при эксплуатации.
Цель работы. Исследование особенностей термонапряженного состояния прискальных бетонных массивов, возводимых на основаниях сложного рельефа, и разработка предложений по технологии возведения таких массивов в условиях сурового климата с целью предотвращения в них термического трещинообразования.
Исходя из цели настоящей диссертации, были поставлены и решены следующие задачи :
определены характерные схемы сопряжения бетонных массивов со скальными основаниями сложного рельефа;
разработана и реализована на ПЭВМ типа IBM программа расчета температурных полей в наращиваемых бетонных массивах на скальных основаниях сложного рельефа;
реализована на ПЭВМ типа IBM прикладная программа, позволяющая учитывать при определении напряжений в твердеющих бетонных массивах ползучесть бетона и зависимость модуля деформации бетона от температуры;
определены характерные схемы сопряжения бетонных массивов со скальными основаниями сложного рельефа;
проведены расчетные исследования термонапряженного состояния прискальных блоков для характерных схем сопряжения бетонных массивов с основанием сложного рельефа;
определены основные особенности термонапряженного состояния прискальных блоков на русловых и береговых участках сопряжения бетонных плотин с основанием;
выполнены расчетные исследования по обоснованию технологических мероприятий, направленных на обеспечение трещиностойкости бетонных массивов на скальных основаниях сложного рельефа;
разработаны предложения к технологическим правилам на производство бетонных работ при возведении бетонных массивов на скальных основаниях сложного рельефа в условиях сурового климата.
Методика исследования В работе используются расчетные методы определения термонапряженного состояния твердеющих бетонных массивов, а также данные натурных наблюдений за термонапряженным состоянием прискальных бетонных массивов больших бетонных плотин, строящихся и эксплуатирующихся в условиях сурового климата.
Научная новизна работы. В рамках диссертационной работы определены основные особенности влияния рельефа скального основания на термонапряженное состояние возводимых на нем бетонных массивов. Разработаны технологические мероприятия по ограничению термического трещинообразо-вания в бетонных блоках, возводимых на скальных основаниях сложного рельефа в условиях сурового климата.
Реализация результатов работы. Часть положений выполненной работы вошла в раздел "Предложения по способам укладки бетона в прискальную зону плотины, обеспечивающим сохранение монолитности возводимого сооружения" научно-технического отчета по договору №162-116 ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева с Минтопэнерго РФ "Совершенствование бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с целью повышения их эксплуатационной надежности и снижения материалоемкости", выполненного в 1993 году. Большой объем расчетных исследований термонапряженного состояния прискальных бетонных массивов был выполнен в рамках НИР "Комплексные исследования для обоснования конструктивно-технологических решений Усть-Среднеканского гидроузла" по заказу Ленгидропроекта в 1992 году.
К диссертации прилагается акт о внедрении результатов исследований термонапряженного состояния бетонных массивов на скальном основании сложного рельефа в производство бетонных работ на строительстве Богучан-ской ГЭС.
Результаты работы могут быть использованы при возведении на скальных основаниях в условиях сурового климата массивных бетонных сооружений на этапах их проектирования и строительства.
Публикации. По теме диссертации в открытой печати опубликовано 4 работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основное содержание работы изложено на 172 стр., в том числе 127 стр. текста, 44 рисунков, 22 таблиц, включенных в состав текста, 1 стр. приложения
