Введение к работе
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 конструкции -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 і составной арочной плотины из укатанного бетона, ячеистых сооружений из плит, наращивания плотин по новому способу;
- обобщения результатов комплексных исследований с разра
боткой практических рекомендаций и их внедрением ъ практику про
ектирования 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 "Укринтерэнерго' Минэнерго Украины и планом научно-исследовательских и проектны: работ Укргидропроекта для ГЭС с бетонными плотинами в Украине і 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 і 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 исследоэаниями 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 возможность 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. Прі внедрении новых разработок в проекты, проведении исследований і расчетов в работы участвовали совместно с автором специалисті Укргидропроекта: канд. техн. наук А.И.Вайнберг, инженера 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 і 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 "Balkema", 4 статьи в научных журналах і 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.