Содержание к диссертации
В В Е Д ЕНИ Е 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Трещинообразовавие в бетонных плотинах. Причины и последствия трещинообразования. 8
1.2. Обзор модельных исследований бетонных плотин о трещинами, межблочными и строительными швами на хрупких моделях. 14
1.2.1. Методика исследования плотин в стадии разрушения 27
1.2.2. Материалы, используемые для изготовления моделей 31
1.3. Постановка задачи исследований несущей способности бетонных массивно-контрфорсных плотин при наличии в них трещин... 34
2. СОСТАВ И МЕТОДИКА МОДЕШШХ ИССЯВДОВАНИЙ 40
2.1. Планирование эксперимента 40
2.2. Описание моделей и оснований 49
2.3. Некоторые вопросы моделирования
2.3.1. Моделирование работы гидротехнических сооружений при длительном действии нагрузок 50
2.3.2. Определение пересчетом величины коэффициента запаса при изменении масштаба моделирования и марки бетона.
§ 2.4. Исследование характеристик капроновых нитей в качестве загрузочных устройств модели 61
2.5. Разработка методики моделирования трещин в моделях из гипсопесчаных материалов • 73
2.6. Испытательный стенд и моделирование нагрузок...
2.6.1. Моделирование гидростатической нагрузки.. 78
2.6.2. Моделирование собственного веса 80
2.6.3. Измерительная аппаратура
2.7. Физико-механические свойства материала моделей плотин и оснований. 82
2.8. Методика проведения эксперимента... 91
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 92
3.1. Основные результаты испытании 92
3.1.1. Картины разрушения моделей контрфорсной плотины... 92
3.1.2. Картины разрушения моделей контрфорса (клина) 118
3.1.2. Горизонтальные перемещения гребня плотин. 134
4. АНАЛИЗ ПОЛНЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 135
4.1. Обобщение результатов испытаний моделей массивно-контрфорсной плотины и контрфорса (клина) 135
4.2. Анализ картин разрушения оснований плотины и клина. 136
4.3. Математические зависимости между параметрами оптимизации и рассматриваемыми факторами... 140
4.3.1. Модель плотины, оценка степени воспроизводимости эксперимента на моделях с трещиной, анализ модели 140
4.3.2. Модель клина, анализ модели 154
4.3.3. Модель живучести плотины, анализ модели • 161
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ. 168
ЛИТЕРАТУРА 170
ПРИЛОЖЕНИЯ 1
Введение к работе
Продовольственная программа СССР на период до 1990 года ставят задачу надежного обеспечения страны продовольствием, сельскохозяйственным сырьем для промышленности, а также ускорения технического прогресса в гидроэнергетике, как одной из наиболее эффективных, но и наиболее капиталоемких отраслей энергетики.
Предусмотрено довести площадь орошаемых и осушенных земель в стране к 1990 г. до 41,..44 млн.га и выполнить ряд очень важных и крупных целевых программ. Главные из них - это увеличение гарантированного производства на орошаемых землях зерна и кормов. Запланировано обеспечить валовый сбор зерна с орошаемых земель в 1985 году в количестве не менее 15 млн.тонн и в 1990 году -20...22 млн.тонн.
В Средней Азии и Казахстане площади возможного орошения составляют около 50 млн.га. В настоящее время площадь орошаемых земель в Казахстане доведена до 2 млн .га. Наиболее значителен удельный вес орошаемых земель в структуре землепользования южных областей. В Джамбулской области, например, поливные земли занимают 15$ и дают 75$ валовой продукции земледелия.
Повышение водообеспеченности в регионе позволяет значительно увеличить производство селкшзпродукции за счет повышения урожайности возделываемых культур. Создание водохранилищ влечет за собой развитие и гидроэнергетики. Возможности гидроэнергострои-тельства в районах Сибири, Дальнего Востока, Средней Азии и Кавказа, где сосредоточено свыше 80$ потенциальных гидроэнергоресурсов страны, поистине огромны. Строительство в этих районах характеризуется суровыми условиями и высокой сейсмичностью, что предопределяет высокие требования к прочности гидротехнических сооружений. Одним из типов плотин, зарекомендовавших себя в этих регионах с положительной стороны, являются шссивно-контрфорсные плотины. Сюда относятся Андижанская (высотой 115 м), Кировская (89 м) и Зейская (100 м) плотины. Обеспечение прочности подобных сооружений является весьма ответственной задачей.
Актуальность проблемы. Дальнейший прогресс в строительстве высоких бетонных плотин связан с необходимостью изучения их статической работы в предельном состоянии, позволяющем выявить резер вы несущей способности сооружений для разработки предложений по рационализации конструкций сооружений.
Как показывает опыт строительства и эксплуатации массивно-контрфорсных плотин в СССР и за рубежом, в контрфорсах наблюдается трещинообразование. Представляется, что наиболее опасными являются сквозные вертикальные трещины, ослабляющие рабочее сечение л плотины.
Из результатов проведенных модельных исследований следует, что отдельные виды трещин, незначительно ухудшая общее напряженное состояние могут привести к существенному снижению несущей способности плотины. Появление трещин различного вида может привести к схеме предельного состояния, отличной от принимаемой в расчете при их отсутствии. В то же время, некоторые виды трещин могут практически не повлиять на несущую способность плотины. Предварительные исследования показали, что разрушение сооружения, подвергнутого перегрузке, характеризуется появлением вторичных трещин, т.е. сооружение разрушается не мгновенно. Применительно к массивно-контрфорсннм плотинам эти вопросы практически не являлись предметом специальных методических исследований.
Целью работы являются: оценка влияния сквозных одиночных вертикальных трещин (с различным раскрытием) на работу массивно-контрфорсной плотины в предельном состоянии; оценка живучести плотин; анализ и сравнение картин разрушения плотин с различным расположением одиночной трещины, с учетом величины ее раскрытия; сравнение и анализ перемещений гребня для плотин с различными схемами расположения трещин.
Научная новизна работы состоит в том, что получены математические зависимости, описывающие изменение несущей способности массивно-контрфорсной плотины и ее живучести в зависимости от высоты, местоположения и величины раскрытия трещины.
Получены возможные схемы предельного состояния плотины и клина.
Предложен метод пересчета результатов модельных исследований применительно к сооружениям с высотой и маркой бетона, отличных от исследуемой плотины.
Сформулированы предложения по моделированию долговечности бетонных плотин; разработана методика моделирования в моделях трещин с различной величиной раскрытия.
Предложена усовершенствованная формула для определения длины упругих элементов, системы моделирования собственного веса.
Практическая ценность работы определяется возможностью использования полученных зависимостей при экспертных оценках массив-но-контрфорсннх плотин при наличии в них одиночных вертикальных трещин; возможностью оценки несущей способности массивно-контр-форсных плотин при наличии в них одиночных вертикальных трещин; возможностью оценки несущей способности массивно-контрфорсннх плотин с высотой и маркой бетона, отличных от высоты и марки бетона исследованной плотины; расширением возможностей модельных исследований при моделировании на моделях длительно приложенных нагрузок, трещин с различной величиной раскрытия, применении упругих элементов при моделировании нагрузок.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с заданием координационного плана Государственного Комитета СССР по науке и технике, проблема номер 0.55.08, задание 03.02.С4.
Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертации, обсуждались и получили одобрение на 4 научно-технических конференциях МІМИ (1979Д980,1981,1983 гг.), на научно-технической конференции ДШСИ (1982 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании "Оценка и обеспечение надежности гидротехнических сооружений (1980 г.) в г.Тбилиси, на НУ Международном конгрессе по большим плотинам (1982 г.) в г.Рио-де-1анейно, Бразилия и опубликованы в 8 научных статьях и 4 отчетах по научно-исследовательской работе 67,68,69,70,74,75,76,77,94,95,112, 174 .
Реализация работы. Результаты научных исследований лаборатории прочности МШИ по обоснованию прочности и надежности работы Кировской плотины на р.Талас дали экономический эффект в виде дополнительного чистого дохода хозяйств1 Киргизской и Казахской ССР после ввода в эксплуатацию водохранилища в сумме 580800 рублей в год, в том числе по данной работе 173 тыс .рублей.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на Ш2 страницах машинописного текста, рисунков и фотографий - 64, список литературы содержит 179 наименований.
