На главную
На главную

СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные»

Нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных плотин, входящих в состав сооружений энергетического и водно-транспортного назначения, мелиоративных систем, систем водоснабжения и переброски стока, а также сооружений для борьбы с наводнениями.

Обозначение: СНиП 2.06.06-85
Название рус.: Плотины бетонные и железобетонные
Статус: действующий
Заменяет собой: СНиП II-54-77 «Плотины бетонные и железобетонные»
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 01.07.1986
Разработан: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева Минэнерго СССР 195220, г. Санкт-Петербург, Гжатская ул., 21
Гидропроект им. С.Я. Жука
Утвержден: Госстрой СССР (28.06.1985)
Опубликован: ЦИТП Госстроя СССР № 1986

СТРОИТЕЛЬНЫЕНОРМЫ И ПРАВИЛА

Плотины
бетонные и железобетонные

СНиП 2.06.06-85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА

МОСКВА 1986

РАЗРАБОТАНЫ институтамиВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы, д-р техн. наук И.Б.Соколов, А.В. Караваев, д-р техн. наук А.А.Храпков, кандидаты техн. наук А.Я.Иохельсон, М.С. Ламкин), Гидропроект им. С.Я. Жука (А.Г. Осколков, д-р техн. наук С.А.Фрид, кандидаты техн. наук Ю.Б. Мгалобелов, В.М. Липкинд)

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮГлавтехнормированием Госстроя СССР (Д.В.Петухов).

С введением в действие СНиП2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные» с 1 июля 1986 г. утрачивают силуСНиП II-54-77«Плотины бетонные и железобетонные».

Изменение № 1 СНиП 2.06.06-85, принятоепостановлением Госстроя СССР от 28 апреля 1987 г. № 86 и с 1 июля 1987 г.введенное в действие, внесено в текст документа. Измененные пункты помечены *.

При пользовании нормативным документом следуетучитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственныхстандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборникеизменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе«Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

Государственный комитет СССР
по делам строительства
(Госстрой СССР)

Строительные нормы и правила

СНиП 2.06.06-85

Плотины бетонные и железобетонные

Взамен
СНиП II-54-77

Настоящие нормыраспространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонныхи железобетонных плотин, входящих в состав сооружений энергетического иводнотранспортного назначения, мелиоративных систем, систем водоснабжения ипереброски стока, а также сооружений для борьбы с наводнениями.

При проектировании бетонныхи железобетонных плотин, предназначенных для строительства в сейсмическихрайонах, в условиях распространения вечномерзлых, просадочных, набухающих изакарстованных грунтов, надлежит учитывать дополнительные требования,предъявляемые к таким сооружениям соответствующими нормативными документами,утвержденными или согласованными с Госстроем СССР.

Основныебуквенные обозначения и индексы к ним, принятые в настоящих нормах согласно СТСЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении.

Внесены
Министерством энергетики
и электрификации СССР

Утверждены
постановлением
Государственного комитета СССР
по делам строительства
от 28 июня 1985 г. № 108

Срок
введения в действие
1 июля 1986 г.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В зависимости от конструкции и технологического назначения бетонные ижелезобетонные плотины подразделяются на следующие основные виды, приведенные втабл. 1.

1.2. Вид бетонной или железобетонной плотины следует выбирать взависимости от топографических, инженерно-геологических и климатических условийс учетом сейсмичности района, компоновки гидроузла, намечаемых способов исроков строительных работ, наличия местных строительных материалов и условийэксплуатации плотины на основании технико-экономических показателей вариантов.

1.3. Бетонные плотины на скальных основаниях надлежит проектироватьследующих видов:

в условиях широких створов -гравитационные и контрфорсные;

в условиях скальных ущелий(при lch/h £ 5) - арочно-гравитационныеи арочные, где lch - ширина ущелья по хорде науровне гребня плотины, h - высота плотины.

В зависимости оттопографических и геологических условий в одном створе могут одновременноприменяться плотины разных видов, например, гравитационная и контрфорсная,арочная и гравитационная и т.д.

Бетонные и железобетонныеплотины на нескальных основаниях следует проектировать, как правило, в качествеводосбросных. Для глухих участков напорного фронта бетонные и железобетонныеплотины следует применять только при надлежащем обосновании.

Таблица 1

Отличительные признаки

Основные виды плотин

А. По конструкции плотин

Гравитационные (черт, 1, а - д):

массивные с расширенными швами

с продольной полостью у основания

с экраном на напорной грани

с анкеровкой в основание

с анкерным понуром

Контрфорсные (черт. 1, ж - и):

с массивными оголовками (массивно-контрфорсные)

с арочным перекрытием (многоарочные)

с плоским перекрытием

Арочные (черт. 1, к - н):

с защемленными пятами

с периметральным швом

из трехшарнирных поясов

с гравитационными устоями

Арочно-гравитационные

Б. По технологическому назначению

Глухие (черт. 1, а, б, г, д, з - н)

Водосбросные:

с поверхностными водосливами (черт. 1, в, ж; черт. 2. а)

с глубинными водосбросами (черт. 2. б)

многоярусные (с поверхностными водосливами и с глубинными водосбросами) (черт. 2. в)

Черт 1. Основные виды плотин наскальных основаниях

Гравитационные: а - массивные; б - с расширенными швами; в- с продольной полостью у основания; г - с экраном на напорной грани; д - с анкеровкой в основание

Контрфосные: ж - массивно-контрфосные; з - многоарочные; и - с плоским перекрытием

Арочные: к - защемленными пятами; л - с периметральным швом; м - из трехшарнирных поясов; н - с гравитационными устоями; 1 - расширенный шов; 2- продольная полость; 3 -экран; 4 - предварительно напряженныйанкер; 5 - массивные оголовки; 6 - контрфорсы; 7 - арочноеперекрытие; 8 - плоское перекрытие; 9 - периметральный шов; 10 - трехшарнирные пояса; 11 - шарниры; 12 - гравитационные устои

Черт. 2. Основные виды водосбросныхплотин на нескальном основании

а - водосливная; б - сглубинными водосбросами; в -двухъярусная

1.4. Класс бетонных и железобетонных плотин следует устанавливать всоответствии со СНиП II-50-74.

При определении классаплотины ее высота принимается равной высоте плотины в наиболее заглубленномучастке створа. Длина такого участка вдоль гребня плотины принимается равной:

для плотин на нескальномосновании - длине одной секции;

для плотин на скальномосновании - длине одной секции или 1/50 длины плотины по гребню (принимаетсяменьшее значение).

Высота плотины определяетсяпо разности отметок гребня (исключая парапет) и подошвы сооружения под верховойгранью (без учета местных заглублений в основание для заделки крупных трещин,устройства зуба и т.п.).

Если наиболее глубокая частьствора выполнена в виде массивной пробки, служащей основанием для расположеннойна ней плотины, то высота плотины определяется от верха пробки до гребняплотины.

Если отдельные участкинапорного фронта выполнены из плотин разных видов, то класс их принимаетсяравным классу плотины, расположенной в наиболее глубокой части створа.

НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ

1.5. В бетонных и железобетонных плотинах I, II, III классов необходимопредусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведениянатурных наблюдений и исследований за состоянием сооружений и их оснований какв период строительства, так и в процессе эксплуатации. Для плотин IV класса иих оснований установку КИА следует обосновывать. Состав и объем натурныхнаблюдений и исследований должны предусматриваться проектом, включающимпрограмму наблюдений, схему размещения КИА.

1.6. Натурные наблюдения на бетонных и железобетонных плотинахподразделяются на контрольные и специальные.

1.7. Контрольные наблюдения в строительный период следует проводить задеформациями основания, температурным режимом, термонапряженным состоянием,раскрытием швов и за трещинообразованием в блоках бетонирования, фильтрацией восновании.

1.8. Контрольные наблюдения в эксплуатационный период следует проводить завертикальными (осадка) и горизонтальными (прогибы, наклоны) перемещениями,противодавлением и фильтрационными расходами, напряженным и термонапряженнымсостоянием сооружения и его основания, напряжениями в арматуре, за контактнымшвом сооружение - основание, раскрытием постоянных и временных швов,гидравликой потока на водосбросных сооружениях и в бьефах, за состояниемсооружения при сейсмических и других динамических воздействиях.

1.9. Специальные наблюдения за плотинами проводятся в целях получения данных,связанных с необходимостью подтверждения проектных решений, совершенствованияметодов расчета, модельных исследований, выбора оптимальных методовпроизводства работ и условий эксплуатации.

2. ТРЕБОВАНИЯ КСТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

2.1. Строительные материалы для бетонных и железобетонных плотин и ихэлементов должны удовлетворять требованиям СНиП II-56-77, СНиП II-23-81 и настоящего раздела.

2.2. В плотинах и их элементах в зависимости от условий работы бетона вотдельных частях плотины в эксплуатационный период надлежит различать четырезоны (черт. 3):

Черт. 3. Распределение бетона телаплотины по зонам

а - глухая плотина; б - водосливная плотина; I - IV - зоныплотины

I - наружные части плотин и их элементов, находящиеся под атмосфернымвоздействием, не омываемые водой;

II - наружные части плотин в пределах колебания уровней воды в верхнем инижнем бьефах, а также части и элементы плотин, периодически подвергающиесядействию потока воды: водосбросы, водоспуски, водовыпуски, водобойныеустройства и др.;

III - наружные, а такжепримыкающие к основанию части плотин, расположенные ниже минимальныхэксплуатационных уровней воды верхнего и нижнего бьефов;

IV - внутренняя часть плотин, ограниченная зонами I - III, в том числе бетон конструкций, прилегающий к замкнутым полостямконтрфорсных плотин.

К бетону различных зонбетонных и железобетонных плотин всех классов необходимо предъявлятьтребования, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Требования, предъявляемые к бетону для различных зон плотин

Зоны плотин

бетонных

железобетонных

По прочности на сжатие

I, II, III, IV

I, II, III

По прочности на растяжение

I, II, III

I, II, III

По водонепроницаемости

II, III

II, III

По морозостойкости

I, II

I, II

По предельной растяжимости

I, II, III, IV

Не предъявляется

По стойкости против агрессивного воздействия воды

II, III

II, III

По сопротивляемости истиранию потоком воды при наличии взвешенных и влекомых наносов, а также стойкости против кавитации при скорости воды по поверхности бетона 15 м/с и более

II

II

По тепловыделению при твердении бетона

I, II, III, IV

Предъявляется при соответствующем обосновании

Примечание. Для плотин IV класса требования к бетону по предельной растяжимости и тепловыделению допускается не предъявлять.

2.3. Толщину наружных зон плотин следует принимать с учетом вида плотин,напряженного состояния, размеров конструктивных частей и элементов плотин,величины действующего напора, глубины проникновения суточных перепадовтемператур, но не менее 2,0 м.

2.4.* Требования к бетону плотин по прочности на сжатие и осевоерастяжение в эксплуатационный и строительный периоды, водонепроницаемости,морозостойкости и т.д. необходимо устанавливать дифференцировано, всоответствии с реальными условиями работы бетона различных зон.

Марку бетона поводонепроницаемости следует принимать в соответствии с табл. 3.

Таблица 3

2.5. Для частей и элементов плотин, периодически омываемых водой (зонаII), марка бетона по водонепроницаемости принимается не ниже W4; привоздействии на бетон потока воды с влекомыми наносами, а также при предъявлениик бетону требований к стойкости против кавитации марка бетона поводонепроницаемости должна быть не ниже W8.

В агрессивной воде-средемарку бетона по водонепроницаемости следует устанавливать в соответствии со СНиП2.03.11-85.

2.6. При наличии на низовой грани плотины железобетонной облицовкитолщиной более 15 см морозостойкость бетона зоны I допускается принимать на марку ниже по сравнению с маркой длянезащищенных наружных поверхностей. Морозостойкость бетона облицовки должнаотвечать требованиям ГОСТ 10060-76. Конструкция стыков облицовки должнаисключать прямое попадание влаги на бетон тела плотины.

2.7.* Возраст (срок твердения) бетона, соответствующий его проектнымклассу по прочности на сжатие и осевое растяжение и марке поводонепроницаемости, следует назначать с учетом сроков возведения сооружений инаполнения водохранилища.

Как правило, возрастмонолитного бетона плотин, отвечающий его классу по прочности и марке поводонепроницаемости следует принимать равным 180 суткам, возраст поморозостойкости - 28 суткам.

Для бетонных плотин высотойболее 60 м и объемом бетона более 500 тыс. м3 указанный возраст попрочности и водонепроницаемости следует принимать равным одному году.

2.8.* Число различных классов бетона в сооружении, как правило, надлежитпринимать не более четырех, при этом увеличение числа классов бетонадопускается при надлежащем обосновании.

Расчетные сопротивлениябетона для бетонных плотин следует определять с учетом фактического возрастабетона к времени нагружения конструкций эксплуатационными нагрузками:

на сжатие по формуле ,

на растяжение по формуле ,

где ,  - расчетныесопротивления на сжатие и растяжение бетона соответственно в возрасте 180суток, принимаемые по СНиП 2.06.03-87(,  определяются поаналогичным формулам);

 - коэффициенты, учитывающиевлияние возраста бетона не его прочность при сжатии и растяжениисоответственно, определяемые по табл. 3а;

Таблица 3а

Возраст бетона ко времени нагружения сооружения, год

Коэффициент

Коэффициент

для районов со среднегодовой температурой наружного воздуха 0 °С и выше

для районов с отрицательной среднегодовой температурой наружного воздуха

0,5

1,0/0,9

1,0/0,9

1,0/0,9

1,0

1,1/1,0

1,05/1,0

1,05/1,0

2,0

1,15/1,10

1,10/1,05

1,1/1,05

3,0 и более

1,20/1,15

1,15/1,10

1,15/1,1

Примечания: 1. В числителе приведены значения коэффициентов  при возрасте бетона 180 суток, в знаменателе - при возрасте 360 сут.

2. При секционной разрезке коэффициент  следует принимать как для районов со среднегодовой температурой наружного воздуха 0 °С и выше.

3. Для плотин I класса коэффициенты  допускается уточнять путем экспериментальных исследований бетонов принятых составов.

 - коэффициент, учитывающийразличие в прочности бетона в контрольных образцах и сооружении и принимаемый:1 - при механизированном изготовлении, транспортировке и подаче сраспределением и уплотнением бетонной смеси ручными вибраторами;

1,1 - при автоматизированном приготовлении бетонной смеси полностьюмеханизированных транспортировке, укладке и уплотнении бетонной смеси.

2.9. Для плотин I и II классов допускаетсяразрабатывать специальные технические условия на цемент, согласовывая иутверждая их в установленном порядке.

2.10. Для бетонных плотин объемом бетона более 1 млн. м3 следуетнаряду с установленными в СНиП II-56-77 нормативными сопротивлениями бетона на сжатие принимать также ипромежуточные их значения.

3. ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Ширину и конструкцию гребня глухой плотины следует принимать взависимости от вида плотины, условий производства работ, использования гребня вэксплуатационный период для проезда, прохода или других целей, но не менее 2 м.

3.2. Превышение гребня глухой плотины над уровнем воды в верхнем бьефеследует определять в соответствии со СНиП 2.06.05-84 . При этом величину запасавозвышения гребня плотины а (с учетомпарапета), м, следует принимать: для плотин I класса - 0,8; II - 0,6; III и IV - 0,4.

3.3. Размеры быков водосбросных плотин следует назначать в зависимости оттипа и конструкции затворов, размеров водосбросных отверстий, эксплуатационныхи аварийных выходов из продольных галерей, размеров и конструкции мостовыхпролетных строений. При этом толщину пазового перешейка быка во всех случаяхнеобходимо назначать не менее 0,8 м.

3.4. Отметку верха быков водосливной плотины со стороны верхнего бьефаследует назначать с учетом отметки гребня глухой плотины, типа затворов,условий маневрирования ими, подъемных и транспортных механизмов, наличиямостового перехода и его габаритов по высоте.

Отметку верха быков следуетпринимать наивысшей из определенных по каждому из перечисленных условий.

3.5. Очертание быков в плане со стороны верхнего бьефа должно обеспечиватьплавный вход воды в водосбросное отверстие и минимальное сжатие потока.

В случае пропуска льдаоголовок быка следует проектировать заостренной формы.

3.6. Очертание в плане и высоту быков со стороны нижнего бьефа следуетопределять общими конструктивными требованиями с учетом прочностных игидравлических условий, расположения мостовых конструкций и других сооружений,а также незатопления верха быков.

3.7. Лицевую грань раздельных и береговых устоев в пределах водосбросаследует конструировать аналогично граням быков.

3.8. При проектировании автомобильных или железнодорожных мостов по быками устоям плотин к быкам и устоям следует предъявлять дополнительно требованиякак к мостовым опорам.

3.9. При сопряжении отдельных частей плотины (водосбросной части с глухой)надлежит избегать выступов напорной грани одной части плотины по отношению кдругой.

3.10. Вдоль верховой грани плотин следует предусматривать устройстводренажа в виде вертикальных скважин (дрен), имеющих выходы в продольныегалереи, или горизонтальных дрен, приуроченных к ярусам бетонирования и имеющихвыходы в смотровые шахты, расположенные в межсекционных швах плотины.

3.11. Диаметр вертикальных дренажных скважин следует принимать 10 - 30 см;расстояние между осями дрен - 2-3 м.

Горизонтальные дренытрапецеидального или прямоугольного сечения площадью 400 - 800 см2следует располагать по высоте плотины через 2-3 м.

3.12. Расстояние от напорной грани плотины до оси дренажа adr, а также до верховой гранипродольной галереи следует назначать не менее 2 м при соблюдении условия

,

где Hd -напор надрасчетным сечением;

gn -    коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый всоответствии с п.5.13.

Icr,m - критическийсредний градиент напора для бетона плотины;

Величину критическогосреднего градиента напора надлежит принимать:

для гравитационных имассивно-контрфорсных плотин - 25;

для арочных и арочно-гравитационныхплотин и для арочных напорных перекрытий многоарочных плотин - 50.

3.13. В основании плотин при необходимости следует предусматриватьустройство дренажа.

3.14. В теле плотины необходимо предусматривать продольные и поперечныегалереи. По высоте плотины галереи следует располагать через 15 - 40 м.

Одну из продольных галерейследует проектировать выше максимального уровня нижнего бьефа для обеспечениясамотечного отвода воды из всей вышележащей части плотины. Из нижележащихгалерей необходимо предусматривать откачку воды. Выпуск воды в нижний бьеф вовсех случаях должен осуществляться ниже минимального уровня.

3.15. Размеры галерей, устраиваемых для цементации основания и строительныхшвов плотины, создания и восстановления вертикального дренажа, следуетпринимать минимальными, обеспечивающими провоз и работу бурового,цементационного и другого оборудования, с учетом размещения трубопроводов дляохлаждения бетона и кабельных коммуникаций.

Ширину галерей,предусмотренных для сбора и отвода воды, контроля за состоянием бетона плотиныи уплотнения швов, размещения КИА и различного рода коммуникаций следуетназначать не менее 1,2 м, высоту не менее - 2,0 м.

Пол галереи, предусмотреннойдля сбора и отвода воды, следует проектировать с уклоном не более 1:40 всторону водосливного лотка.

3.16. В плотинах, имеющих несколько ярусов галерей, необходимопредусматривать сообщение между ними путем устройства маршевых лестниц илилифтов.

Каждый нижележащий ярусгалерей должен иметь аварийные выходы в вышележащий. Каждая продольная галереядолжна иметь не менее двух аварийных выходов, расположенных на расстоянии неболее 300 м друг от друга.

3.17. В растянутой зоне на напорной грани бетонных, а при обосновании ижелезобетонных плотин, следует рассматривать целесообразность устройствагидроизоляции (асфальтовой штукатурной, литой асфальтовой, пропиточнойбитумной, штукатурной минеральной, окрасочной полимерной и полимербитумной).

3.18. При среднемесячной температуре наружного воздуха в наиболее холодноммесяце года ниже минус 25 °С в зоне переменного уровня воды следуетрассматривать целесообразность устройства по бетонным поверхностям (кромеводосливных) теплогидроизоляции из легкого асфальтобетона,эпоксидно-каменноугольных и поливинил-хлоридных пенопластов и других теплогидроизоляционныхматериалов.

3.19. Для плотин, возводимых в Северной строительно-климатической зоне,следует рассматривать целесообразность устройства постоянной теплоизоляцииоткрытых поверхностей.

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ ПЛОТИН И ИХ УПЛОТНЕНИЕ

3.20. При проектировании бетонных и железобетонных плотин следуетпредусматривать постоянные (межсекционные и вертикальные швы-надрезы) ивременные (строительные) деформационные швы.

Размеры секций плотин иблоков бетонирования следует определять в зависимости от:

вида и высоты плотин,размера секции здания ГЭС, а также расположения в плотинах водопропускныхотверстий, в том числе турбинных водоводов;

методов возведения плотины;

формы поперечного сечениярусла, геологического строения и деформируемости основания плотины,климатических условий района строительства с учетом обеспечения монолитностибетона секций плотины между швами.

3.21. При выборе вида деформационных швов и расстояний между ними следуетсоблюдать требования СНиП II-56-77.

3.22. Ширину постоянного деформационного шва следует назначать на основесопоставления расчетных данных по ожидаемым деформациям смежных секций плотин сучетом предусматриваемой проектом конструкции шва, деформативных свойствматериала его заполнения и обеспечения независимости перемещения секций плотиныотносительно друг друга.

При предварительномназначении конструкций постоянных деформационных швов их ширину следуетпринимать (черт.4):

температурных - 0,5 - 1 смна расстоянии не более 5 м от лицевых граней и гребня, а внутри тела плотины -0,1 - 0,3 см;

температурно-осадочных - 1 -2 см в пределах фундаментной плиты плотины и водобоя при любых нескальных иполускальных грунтах основания;

выше фундаментной плитыплотины на нескальных грунтах основания - не менее 5 см.

1-1

2-2

Черт. 4. Схемы расположенияуплотнений в постоянных деформационных швах плотин на скальном (а, б) и нескальном (в, г) основаниях

1 - шов, t = 0,5 - 1см; 2 - шов, t = 0,1 - 0,3см; 3 - шов, t = 1 - 2 см; 4 - шов, t ³5 см; 5, 6, 7 - соответственновертикальное, горизонтальное и контурное уплотнения; 8 - дренажноеустройство; 9 - смотровая шахта; 10- смотровая галерея

3.23. В конструкциях постоянных деформационных швов следуетпредусматривать:

уплотнение, обеспечивающееего водонепроницаемость;

дренажное устройство дляотвода профильтровавшейся через уплотнение или в его обход воды;

устройство смотровых шахт игалерей для наблюдения за состоянием шва и ремонта уплотнения.

3.24. Уплотнения постоянных деформационных швов плотин следуетподразделять:

по расположению в шве - навертикальные, горизонтальные и контурные (см. черт. 4);

по конструкции и материалам- на диафрагмы из металла, резины и пластических масс (черт. 5, а),шпонки и прокладки из асфальтовых материалов (черт. 5. б), инъекционные (цементация и битуминизация) (черт. 5, в), брусья и плиты из бетона ижелезобетона (черт.5, г).

Для плотин III и IVклассов в зонах ниже уровня мертвого объема (УМО) допускается применятьуплотнения из антисептированных деревянных элементов, изготовленных издревесины, устойчивой к воздействию воды.

 

Черт. 5 Схемы основных уплотненийдеформационных швов бетонных и железобетонных плотин

а - диафрагмы изметалла, резины и пластических масс; б - шпонки и прокладки из асфальтовыхматериалов; в - инъекционные(цементация и битумизация) уплотнения; г- брусья и плиты из бетона и железобетона; 1- металлические листы; 2 -профилированная резина; 3 - асфальтовая мастика; 4- железобетонная плита; 5 -скважины для цементации; 6 -цементационные клапаны; 7 -железобетонный брус; 8 - асфальтовая гидроизоляционнаяпрокладка

3.25. При проектировании конструкций уплотнений деформационных швов плотиннеобходимо соблюдать следующие условия:

материал уплотнения долженнепосредственно примыкать к бетону образующих шов секций;

величина напряжения наконтакте асфальтового материала уплотнения с бетоном в рассматриваемом сечениидолжна быть не менее величины внешнего гидростатического давления воды в том жесечении;

средние градиенты напорафильтрационного потока через бетон по контуру уплотнений шва не должныпревышать величин, приведенных в п.3.12.

При определении действующегосреднего градиента напора в уплотнениях постоянных швов плотин общий путьфильтрации следует принимать равным:

при изменении температурыбетона в зоне швов в пределах 4 - 6 °С - пути фильтрации в обход асфальтовыхшпонок, металлических или резиновых диафрагм с учетом пути фильтрации на длинецементируемых или битуминизированных участков швов между диафрагмами ишпонками;

при изменении температурыбетона в зоне швов свыше 6 °С - только пути фильтрации в обход асфальтовыхшпонок, металлических или резиновых диафрагм без учета пути фильтрации на длинецементируемых или битуминизированных участков швов.

3.26. В проекте следует предусматривать омоноличивание временныхвертикальных строительных швов до подъема уровня воды перед плотиной. Сроки ипорядок омоноличивания межстолбчатых швов следует назначать исходя из проектнойтемпературы омоноличивания массива с учетом температурного изгиба столбов ииспользования ее для улучшения напряженного состояния плотины.

3.27. При проектировании плотин допускается предусматривать устройствовременных расширенных швов, заполняемых бетоном (замыкающие блоки). Срокиомоноличивания расширенных швов следует устанавливать с учетом выравниваниятемператур между бетонными массивами и окружающей средой, стабилизации осадок инаполнения водохранилища.

ВОДОСБРОСНЫЕ, ВОДОСПУСКНЫЕ И ВОДОВЫПУСКНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

3.28. В бетонных и железобетонных плотинах могут устраиваться водосбросы,водоспуски и водовыпуски.

329. Длину водосливного фронта плотины, размеры и число пролетовповерхностных и глубинных водопропускных устройств следует принимать наосновании сравнения технико-экономических показателей вариантов в зависимостиот величины сбросного расхода основного расчетного случая, устанавливаемой всоответствии со СНиП II-50-74 и допустимых при данныхгеологических условиях удельных расходов воды; с учетом влияния потока на руслореки и работу других сооружений гидроузла, требований к гидравлическому режимуруслового потока в бьефах и изменения уровней воды в нижнем бьефе, вызываемогодеформациями русла и берегов.

Для плотин I, II и IIIклассов необходимо производить сравнение технико-экономических показателейразработанных вариантов по результатам гидравлических расчетов и лабораторныхисследований; для плотин IV класса сравнение вариантов следует производить порезультатам гидравлических расчетов и аналогам.

3.30. Основным профилем оголовков водосливных плотин всех классов следуетпринимать безвакуумный профиль криволинейного очертания, плавно сопрягающийся вводосливной гранью плотины. Уклон водосливной грани и ее протяженность следуетназначать исходя из конструктивных особенностей профиля плотины.

Очертание оголовковводосливных плотин при напорах до 12 м допускается принимать трапецеидальнымили прямоугольным. Применение вакуумных оголовков должно обосновыватьсятехнико-экономическими расчетами и гидравлическими расчетами и исследованиями.

3.31. При проектировании водосбросных сооружений плотин и креплений нижнегобьефа, обтекаемых потоком воды со скоростью свыше 15 м/с, следуетпредусматривать:

плавное очертание обтекаемыхповерхностей, обеспечивающее отсутствие или минимальное значение общеговакуума; сглаживание местных неровностей;

подвод воздуха в зонывозможного возникновения кавитации (пазы-аэраторы, уступы, дефлекторы или ихсочетания с соответствующими воздухоподводящими устройствами, обеспечивающиеотрыв транзитного потока и воздухонасыщение его придонного и пристенных слоев);

использование бетонов сповышенной кавитационной стойкостью, в том числе специальных бетонов на основеполимерных вяжущих.

3.32. Ось глубинного водосброса следует проектировать прямолинейной.Криволинейную ось допускается принимать в случаях, когда это вызываетсяусловиями общей компоновки гидроузла и требует специальных гидравлическихрасчетов и исследований.

Высотное положение оголовкаи наклон оси глубинного водосброса следует назначать с учетом конструктивныхособенностей плотины и концевого участка водосброса, диапазона измененияуровней воды в верхнем бьефе, определяемого по схеме пропуска расходов.

Кромки входного сеченияглубинных водосбросов должны иметь плавное очертание. Площадь живого сеченияглубинных водосбросов на выходном участке следует, как правило, плавноуменьшать.

При расположении камерызатворов во входном оголовке или в средней части тракта глубинного водосбросанеобходимо предусматривать подвод воздуха за затворы. Устье аэрационной шахтыследует максимально (по конструктивным условиям водосброса) приближать кзатвору; оно должно быть защищено от попадания струй и брызг воды.

3.33. Конструкцию концевых участков поверхностного и глубинного водосбросовплотины следует выбирать в зависимости от величины удельного расхода воды навыходе, характеристик грунтов основания, а также требований, предъявляемых косновным гидравлическим режимам сопряжения бьефов.

3.34. При поверхностном режиме сопряжения бьефов в конце водосброса следуетпредусматривать носок-уступ с горизонтальной или наклонной поверхностью,создающий незатопленный режим, при этом прыжок должен быть устойчивым; поток недолжен вызывать опасного размыва русла и берегов реки на прилегающем ксооружению участке. Поверхностный режим сопряжения следует принимать с учетомпропуска льда и других плавающих тел.

3.35. При донном режиме сопряжения бьефов следует предусматриватьсопряжение водосливной поверхности с водобоем плавным или с небольшим уступом.Отметку поверхности водобоя и рисбермы, их длину и толщину следует назначать наосновании гидравлических исследований и технико-экономического сравнениявариантов с учетом всего комплекса мероприятий, влияющих на гидравлическиеусловия в нижнем бьефе (гасители энергии, обеспечивающие образованиезатопленного прыжка на водобое и благоприятные условия для маневрированиязатворами; переходные крепления от бетонной рисбермы к незакрепленному руслу,ковш за переходным креплением и др.). При необходимости следует предусматриватьмероприятия по пропуску воды и льда в период строительства плотины.

3.36. При сопряжении бьефов отбросом струи в конце водосброса следуетпредусматривать носок-трамплин, отбрасывающий поток воды в нижний бьеф набезопасное для сооружений расстояние, а в узких створах - исключающий опасноевоздействие потока на берега.

В случае слаботрещиноватогооснования в месте падения воды, на основании гидравлических расчетов иисследований следует предусматривать специальные мероприятия для обеспечениянеобходимой интенсивности гашения энергии воды: устройство водобойного колодцаили искусственной ямы размыва, рассредоточение сбросного потока по большейплощади посредством многоярусных носков-трамплинов, рассеивающих трамплинов,расщепителей и т.п.

СОПРЯЖЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛОТИН С ОСНОВАНИЕМ

3.37. Удаление(съем) грунта в основании плотины должно быть минимальным и обоснованорасчетами плотин на прочность и устойчивость с учетом мероприятий по укреплениюгрунта основания.

3.38. Выравнивание контактных поверхностей скальных оснований бетонныхплотин не допускается. Сопряжение арочных и арочно-гравитационных плотин скосогорными участками основания следует производить, как правило, без уступов.

3.39. При проектировании бетонных и железобетонных плотин в случаенеобходимости следует предусматривать мероприятия по улучшению прочностных,деформационных и фильтрационных свойств грунтов оснований:

закрепление и уплотнениегрунтов основания или его части цементационными или другими вяжущимирастворами;

дренирование глинистыхводонасыщенных грунтов;

устройство подпорных стен,поддерживающих склоны и откосы массивов и анкеровку неустойчивых скальныхмассивов;

разделку горным способомкрупных трещин, разломов и пустот в скальных массивах с последующим заполнениемих бетоном или железобетоном в виде отдельных пробок, шпонок, сплошных полосили решеток.

3.40. Во всех случаях, когда основание сложено фильтрующимислабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами, необходимо предусматриватьпротивофильтрационные и дренажные устройства. При грунтах, устойчивых противхимической и механической суффозии, такие устройства должны быть обоснованытехнико-экономическими расчетами.

Противофильтрационные идренажные устройства в основании плотины надлежит сопрягать с аналогичнымиустройствами в берегах и в примыкающих к плотине сооружениях гидроузла.

3.41. Противофильтрационную завесу следует предусматривать, как правило, дослабоводопроницаемых или практически водонепроницаемых грунтов. Глубина завесыпри отсутствии водоупора определяется расчетом с учетом инженерно-геологическихусловий, проницаемости грунтов, величины противодавления в основании плотины,наличия дренажа и т.д.

3.42. Критические средние градиенты напора на противофильтрационной завесе Icr,m следует принимать:

а) для нескальных грунтовоснования - в соответствии с п. 6.43;

б) для скальных грунтовоснования

Icr,m = Iadmgn,

где Iadm- допустимыйградиент напора на завесе, принимаемый в соответствии со СНиП II-16-76;

gn - см. п. 5.13.

4. НАГРУЗКИ,ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ

4.1. Нагрузки, воздействия и их сочетания на бетонные и железобетонныеплотины следует определять согласно СНиП II-50-74, СНиП 2.06.04-82 , СНиП II-7-81 и настоящего раздела.

4.2. При расчетах плотин на основные сочетания нагрузок и воздействийследует учитывать:

постоянные нагрузки и воздействия:

а) собственный вессооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (затворы,подъемные механизмы и пр.), месторасположение которого на сооружении неменяется в процессе эксплуатации;

б) силовое воздействие водыпри нормальном подпорном уровне (НПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа,соответствующем пропуску через сооружение минимального по технологическим иэкологическим требованиям расхода и нормальной работе дренажных ипротивофильтрационных устройств:

давление воды на верховую инизовую грани плотины;

пригрузка основания состороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействиефильтрующейся воды;

в) вес грунта, сдвигающегосявместе с плотиной, и боковое давление грунта со стороны верхнего и нижнегобьефов;

временные длительные нагрузки и воздействия:

г) давление наносов,отложившихся перед плотиной;

д) температурныевоздействия, определяемые для года со средней амплитудой колебанийсреднемесячных температур;

е) поровое давление вводонасыщенном грунте при нормальной работе дренажных и противофильтрационныхустройств, НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнем бьефе, соответствующемминимальному по технологическим и экологическим требованиям расходу;

кратковременные нагрузки и воздействия:

ж) силовое воздействие водыпри уровнях в верхнем и нижнем бьефах, соответствующих пропуску черезсооружение расхода основного расчетного случая, устанавливаемого в соответствиисо СНиП II-50-74, и нормальной работе дренажных ипротивофильтрационных устройств (взамен подпункта «б»):

давление воды на верховую инизовую грани плотины;

пригрузка основания состороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействиефильтрующейся воды;

динамические нагрузки;

з) давление льда,определяемое при его средней многолетней толщине;

и) давление волны,определяемое при средней многолетней скорости ветра;

к) нагрузки от подъемных,перегрузочных, транспортных устройств и других конструкций и механизмов(мостовых и подвесных кранов и т.п.);

л) нагрузки от плавающихтел.

4.3. При расчетах плотин на особые сочетания нагрузок ивоздействий следует учитывать постоянные,временные длительные, кратковременные нагрузки и воздействия и одну из следующихособых нагрузок и воздействий:

а) силовое воздействие водыпри форсированном подпорном уровне (ФПУ) верхнего бьефа, уровне нижнего бьефа,соответствующем пропуску через сооружение расхода поверочного расчетногослучая, устанавливаемого в соответствии со СНиП II-50-74, и нормальной работедренажных и противофильтрационных устройств (взамен п. 4.2 б, ж):

давление воды на верховую инизовую грани плотины;

пригрузка основания состороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействиефильтрующейся воды;

динамические нагрузки;

б) силовое воздействие воды,обусловленное нарушением одного из дренажных или одного изпротивофильтрационных устройств, при НПУ в верхнем бьефе и уровне в нижнембьефе, соответствующем минимальному по технологическим и экологическимтребованиям расходу (взамен п. 4.2 б, е, ж):

давление воды на верховую инизовую грани плотины;

пригрузка основания состороны верхнего и нижнего бьефов;

силовое воздействиефильтрующейся воды;

поровое давление вводонасыщенном грунте основания;

в) температурныевоздействия, определяемые для года с максимальной амплитудой колебанийсреднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячнойтемпературой (взамен п. 4.2 д);

г) давление льда,определяемое при максимальной многолетней толщине льда обеспеченностью 1 %(взамен п. 4.2з);

д) давление волны,определяемое при максимальной многолетней скорости ветра обеспеченностью 2 % -для сооружений I и II классов и 4 % - для сооружений III и IVклассов (взамен п.4.2 и);

е) сейсмические воздействия.

4.4. В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включатьтолько те из кратковременных нагрузок и воздействий (п. 4.2 ж, з, и, к, л), которыемогут действовать одновременно.

4.5. При определении величины пригрузки основания водой в верхнем и нижнембьефах (пп. 4.2 б, ж; 4.3 а, б) необходимо учитывать разницу в давлении воды на основание до ипосле возведения сооружения.

4.6. Нагрузки и воздействия для строительного периода плотины и ремонтногослучая следует принимать по основному и особому сочетаниям, а величины этихнагрузок и воздействий должны определяться в зависимости от конкретных условийвозведения и ремонта сооружения.

4.7. Нагрузки и воздействия должны приниматься в наиболее неблагоприятных,но возможных сочетаниях отдельно для эксплуатационного и строительногопериодов.

4.8. Коэффициент надежности по нагрузкам при расчете плотин следуетпринимать в соответствии со СНиП II-50-74.

4.9. При расчете общей прочности и устойчивости плотин коэффициентынадежности по нагрузке для собственного веса, температурных, влажностных идинамических воздействий, а также для всех грунтовых нагрузок при расчетныхзначениях характеристик грунтов tgjI, II; сI,II;gI,II, определенных в соответствии со СНиП II-16-76, должны приниматься равными единице.

4.10. Плотность бетона для плотин I, II и III классов следует определять на основе результатов испытания образцов,изготовленных из подобранных составов бетона.

Плотность бетона для плотинIV класса - во всех случаях, а для плотин I, II и III классов - напредварительных стадиях проектирования допускается принимать по табл. 4.

Таблица 4

Плотность заполнителя, кг/м3

Средняя плотность бетона, кг/м3 при максимальной крупности заполнителя, мм

40

80

120

2600-2650

2370

2410

2430

2660-2700

2400

2450

2470

2700-2750

2440

2490

2500

При отсутствии данных оплотности заполнителя плотность бетона следует принимать при плотностизаполнителя 2650 - 2700 кг/м3.

4.11. Интенсивность давления воды на наружные грани плотины следуетпринимать равной p(1 - a2,d), где р -гидростатическое давление, Па; a2,d - коэффициент эффективнойплощади противодавления в материале плотины, определяемый в соответствии с п. 4.15.

4.12. Интенсивность давления воды на свободные поверхности основания вверхнем и нижнем бьефах (пригрузка основания) следует принимать равной p(1 - a2,f), где a2,f - коэффициент эффективнойплощади противодавления в грунте основания, см. п. 4.15.

Пригрузку основания вверхнем и нижнем бьефах допускается не учитывать в расчетах устойчивости ипрочности:

плотин всех классов высотойменее 60 м, расположенных на скальном основании;

плотин III и IVклассов, расположенных на нескальных грунтах;

плотин I и IIклассов высотой более 60 м, расположенных на скальном основании - напредварительных стадиях проектирования;

плотин I и IIклассов, расположенных на нескальных грунтах - на предварительных стадияхпроектирования.

4.13. Силовое воздействие фильтрующейся воды следует учитывать в виде (черт. 6):

а) поверхностных сил интенсивностьюp(a2,f - a2,d), приложенных по нормали к подошве плотины (противодавление),где р - гидродинамическое давление в потоке фильтрующейся воды, Па,определяемое в соответствии с п. 4.14;

б) объемных сил в основанииплотины интенсивностью , причемгоризонтальная qfx и вертикальная qfy проекции вектора  равны:

При этом удельный вес грунтаоснования принимается в водонасыщенном состоянии.

При а2,f = const в расчетной областиоснования интенсивность объемных сил равна  = - , где  - градиентгидродинамического давления, см. п. 4.14;

в) объемных сил вводонасыщенных зонах плотины, включающих части сооружения, расположенные междунапорной гранью и дренажом и между подошвой плотины и уровнем нижнего бьефаинтенсивностью , причемгоризонтальная qdx ивертикальная qdy проекции вектора  равны:

При этом удельный вес бетонапринимается в водонасыщенном состоянии.

Черт. 6. Схема силового воздействияводы

1 - сухая часть плотины; 2 - водонасыщенная часть плотины; 3- дренаж плотины; 4 - объемныесилы фильтрующейся воды в водонасыщенных зонах плотины; 5 - давление на низовую грань плотины; 6 - пригрузкаоснования со стороны нижнего бьефа; 7- противодавление по подошве плотины; 8- дренаж основания; 9 - цементационная завеса; 10- объемные силы фильтрующейся воды в основании; 11 - пригрузкаоснования со стороны верхнего бьефа; 12 - давление на верховую грань плотины

При а2,d = const в расчетной областиводонасыщенных зон плотины интенсивность объемных сил равна  = .

Если в водонасыщенных частяхплотины и основания значения коэффициента а2изменяются скачкообразно от значения а2до значения а2, причем а2 > а2, то на границе областей с различными значениями а2 следует прикладыватьнормальные к линии раздела областей поверхностные силы интенсивностью p(a2 - a2), направленные в сторону области с a2.

Силовое воздействиефильтрующейся воды следует учитывать только в виде противодавления и объемныхсил в основании плотины:

при расчетах плотин IIкласса высотой более 60 м, расположенных на скальном основании, - во всехслучаях;

при расчетах плотин I и IIклассов, расположенных на нескальном основании, - во всех случаях.

Силовое воздействие фильтрующейсяводы следует учитывать только в виде противодавления:

при расчетах плотин всехклассов высотой менее 60 м, расположенных на скальном основании, - во всехслучаях;

при расчетах плотин III и IVклассов, расположенных на нескальном основании, - во всех случаях;

при расчетах плотин I и IIклассов высотой более 60 м, расположенных на скальном основании, а также плотинI и II классов, расположенных на нескальном основании, - напредварительных стадиях проектирования.

При этом удельный вес грунтапринимается во взвешенном состоянии.

4.14. Значения гидродинамического давления р и его градиента  в потокефильтрующейся воды в расчетных областях фильтрации основания и тела плотиныопределяются фильтрационными расчетами согласно пп. 5.24 - 5.27.

На наружных гранях плотины исвободных поверхностях основания в верхнем и нижнем бьефах значения р совпадают с величинойгидростатического давления.

На линии, разделяющейводонасыщенную и сухую части плотины (кривая депрессии), р = 0.

На подошве плотиныгидродинамическое давление, Па, определяется по формуле

р = (hv + hf)gw,                                                            (1)

где hv -  ордината пьезометрического напора в рассматриваемой точке подвзвешивающим воздействием нижнего бьефа, м;

hf- то же, прифильтрации под действием расчетного напора Hd, м;

gw - удельный вес воды, Н/м3.

Значение hv определяется как разностьотметок уровня воды в нижнем бьефе и рассматриваемой точки.

Для плотин высотой менее 60м на скальных основаниях значения hf допускается находить по эпюрам, приведенным на черт. 7, при этомвеличину hf по оси цементационнойзавесы Нas и по оси дренажных устройств Нdr следует принимать по табл. 5.

Черт. 7. Эпюры пьезометрическогонапора по подошве плотины

a -гравитационная плотина с цементационной завесой в основании; б- гравитационная плотина без цементационной завесы; в - гравитационная плотина с продольной полостью у основания; г - гравитационная плотина срасширенными швами и массивно-контрфорсная плотина; д- контрфорсная плотина с плоским перекрытием; е - арочная плотина

Таблица 5

Виды плотин

Значения Нas/Нd и Нdr/Нd при сочетании нагрузок на плотины

основные и особые при ФПУ и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств

особые в случае нарушения нормальной работы противофильтрационных и дренажных устройств

плотины с цементационной завесой

плотины без цементационной завесы

плотины с цементационной завесой

плотины без цементационной завесы

Нas/Нd

Нdr/Нd

Нdr/Нd

Нas/Нd

Нdr/Нd

Нdr/Нd

Гравитационные без полостей у основания (черт. 7, а и б) классов:

 

 

 

 

 

 

I

0,40

0,20

0,20

0,50

0,30

0,40

II

0,40

0,15

0,15

0,50

0,20

0,30

III и IV

0,30

0,05

0,05

0,35

0,10

0,10

Гравитационные с продольной полостью у основания (черт. 7, в) I-IV классов

0,30

0,10

0,10

0,35

0,15

0,20

Гравитационные с расширенными швами и массивно-контрфорсные (черт. 7, г) I-IV классов

0,20

0,05

0,05

0,25

0,10

0,10

Арочные (черт. 7, e) I-IV классов

0,40

0,20

0,20

0,60

0,35

0,40

Примечание. Для контрфорсных плотин с плоским или арочным перекрытием эпюра пьезометрического напора при фильтрации под действием расчетного напора Hd принимается по треугольнику с ординатой hf = 0 на низовой грани верхового клина плотины (черт. 7, д).

4.15. Значения коэффициента a2 следует принимать:

для крупнообломочных,песчаных и сильнотрещиноватых полускальных грунтов, раскрывшихся строительныхшвов и зон растяжения бетона и скального основания равным 1,0;

для глинистых грунтов, атакже в сжатой зоне бетона и скального основания - по результатам исследованийс учетом водопроницаемости бетона и грунтов основания, режима заполнения иколебаний уровня воды водохранилища, эффективности противофильтрационныхустройств на напорной грани, в швах плотины и основании, включая береговыепримыкания; до выполнения перечисленных здесь исследований, а также припредварительных расчетах допускается принимать a2 = 0,5.

Следует принимать a2,d = 0 в случаях:

расчетов устойчивости плотинвсех классов и видов;

расчетов прочности плотинвсех классов с гидроизолирующим экраном на напорной грани;

расчетов прочности плотинвсех классов, расположенных на нескальном основании.

Допускается принимать a2,d = 0 в расчетах прочности плотин II, III, IVклассов, расположенных на скальном основании.

4.16. При расчете устойчивости давление наносов Pws, кН со стороны верхнегобьефа на 1 м длины сооружения допускается определять по формуле

                                         (2)

где  - удельный вес грунта наносов вовзвешенном состоянии, кН/м3;

 - высота наносов передплотиной, м;

 - угол внутреннего трениягрунта наносов, град.

4.17. Температурные воздействия следует принимать по данным многолетнихнаблюдений за температурой воздуха в створе плотины и на основании прогнозатемпературы воды в водохранилище.

4.18. Динамические нагрузки при осуществлении сбросов воды следуетопределять для плотин I и II классов по результатамрасчетов и экспериментальных исследований, для плотин III и IV классов - по результатам расчетов или аналогам.

4.19. Поровое давление в грунтах учитывается при проверке устойчивости насдвиг и прогнозе осадок плотины при возведении ее на глинистых грунтах сосредним коэффициентом фильтрации менее 10-2 м/сут и коэффициентомводонасыщения более 0,8.

5. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТАМ ПЛОТИН

5.1. Расчеты бетонных и железобетонных плотин согласно СТ СЭВ 384-76надлежит производить по методу предельных состояний:

предельные состояния первойгруппы (по непригодности к эксплуатации) - расчеты сооружения на общуюпрочность и устойчивость, а также на местную прочность его элементов;

предельные состояния второйгруппы (по непригодности к нормальной эксплуатации) - расчеты основания наместную и фильтрационную прочность, расчеты сооружения по образованию трещин идеформациям, а также по раскрытию строительных швов в бетонных и трещин вжелезобетонных конструкциях.

5.2. Расчеты бетонных и железобетонных плотин должны производиться всоответствии со СНиП II-50-74, СНиП II-16-76, СНиП II-56-77 и требованиями данного раздела.

5.3. Для плотин I и II классов в дополнение красчетам, как правило, необходимо предусматривать проведение экспериментальныхисследований; для плотин III и IV классов такиеисследования допускается выполнять при надлежащем обосновании.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

5.4. Расчеты на общую прочность и устойчивость, по деформациям и пораскрытию трещин, а также расчеты по раскрытию строительных швов с учетомочередности возведения плотины следует выполнять для всей плотины в целом илидля отдельных ее секций (или отдельных столбов).

5.5. Расчеты на местную прочность и по образованию трещин следуетпроизводить для отдельных конструктивных элементов сооружения; для бетонныхконструкций расчеты по образованию трещин следует выполнять только дляэлементов, ограниченных строительными и конструктивными швами.

5.6. Расчеты плотин, их оснований и отдельных элементов на прочность иустойчивость следует производить для наиболее неблагоприятных расчетных случаевэксплуатационного и строительного периодов с учетом последовательностивозведения и нагружения плотины.

5.7. Расчет прочности и устойчивости части плотин (пусковой профиль) всехклассов в случае, когда проектом предусмотрены возведение и сдача вэксплуатацию гидроузла отдельными очередями, следует выполнять на все нагрузкии воздействия, установленные для рассматриваемого этапа строительства, при этомусловия прочности плотин и устойчивости для периода временной эксплуатацииследует принимать такими же, как и для периода постоянной эксплуатации.

В проекте должнапредусматриваться очередность возведения плотины и ее отдельных элементов, прикоторой усилия, возникающие в строительный период, не вызывают необходимости вдополнительном армировании или другом утяжелении сооружения.

5.8. Расчеты на прочность плотин I и II классов, возводимых наскальных основаниях, следует выполнять с применением вычислительных методовгеотехники и теории упругости с учетом возможного раскрытия строительных швов всооружении и трещин в скальном основании.

Расчеты на прочность плотин I и IIклассов, возводимых на нескальных основаниях, необходимо выполнять с учетомпространственной работы фундаментной плиты и других несущих элементовконструкции. При этом внутренние усилия следует определять с учетом неупругогоповедения конструкций, вызванного трещинообразованием в бетоне, принимаяжесткости сечений в соответствии со СНиПII-56-77.

Расчеты на прочность плотин III и IVклассов, а также предварительные расчеты плотин I и II классов следуетвыполнять, как правило, упрощенными методами строительной механики.

5.9. Расчеты на прочность плотин, которые отнесены к I или II классу только в зависимости от последствий нарушенияэксплуатации водоподпорных гидротехнических сооружений, допускается производитьупрощенными методами строительной механики.

5.10. При определении напряженно-деформированного состояния плотины иоснования методами теории упругости допускается рассматривать бетон какизотропный материал, при этом следует учитывать:

наличие ориентированныхвдоль оси плотины полостей (продольные галереи, помещения машинного залагидроэлектростанций и т.д.) в случае, если максимальный из габаритных размеровпоперечного сечения полости составляет более 10 % ширины подошвы плотины;

наличие ориентированных ввертикальном направлении или вдоль потока полостей (расширенные швы, турбинныеводоводы, поперечные галереи и т.д.) в случае, если площадь горизонтальногосечения полости составляет более 5 % площади горизонтального расчетного сеченияплотины;

различие прочностных идеформационных характеристик материала плотины и основания;

неоднородность основания иналичие в нем трещин и разломов;

возможность раскрытиястроительных швов и нарушения сплошности основания в растянутых зонах собязательным расчетом на прочность образовавшейся при этом вторичной системы;

очередность возведения, атакже способы и сроки омоноличивания плотины.

5.11. Зоны и величина раскрытия межстолбчатых и межблочных швов со сторонынизовой грани плотины, а также межсекционных швов в неразрезных плотинахопределяются с учетом собственного веса сооружения, гидростатического давленияи температурных воздействий строительного и эксплуатационного периодов,учитывая начальный режим твердения бетона, температуру замыкания строительныхшвов, полное остывание кладки до среднемноголетней эксплуатационной температурыплотины и сезонные колебания температуры наружного воздуха и воды вводохранилище.

5.12. Расчеты бетонных плотин на сейсмические воздействия следует выполнятьв соответствии с требованиями СНиП II-7-81 и разд. 7, 8, 9.

Расчеты плотин всех классовследует производить в рамках линейно-спектральной теории.

Для плотин, расположенных врайонах сейсмичностью свыше 7 баллов, относящихся к I классу, допускаетсяпроизводить расчеты с использованием инструментальных записей ускоренийоснования, а также синтезированных акселерограмм; в этом случае следуетучитывать возможность развития неупругих деформаций в сооружении и использоватьполученные экспериментально значения нормативных сопротивлений бетона придинамических воздействиях.

5.13. При расчетах бетонных и железобетонных плотин необходимо вводитьследующие коэффициенты:

коэффициент надежности поназначению сооружения  и коэффициентсочетаний нагрузок , принимаемые согласно СНиП II-50-74;

коэффициент условий работы , принимаемый по табл. 6.

Таблица 6*

Виды расчетов плотин и факторы, обуславливающие введение коэффициентов условий работы

Коэффициент условий работы

1. Расчеты устойчивости бетонных и железобетонных плотин на полускальных и нескальных основаниях

1

2. Расчеты устойчивости гравитационных и контрфорсных плотин на скальных основаниях:

 

а) для поверхностей сдвига, проходящих по трещинам в массиве основания

1

б) для поверхностей сдвига, проходящих по контакту бетон - скала и в массиве основания частично по трещинам, частично по монолиту

0,95

3. Расчеты устойчивости береговых упоров арочных плотин

0,75

4. Расчеты общей и местной прочности бетонных плотин:  

 

а) по растяжению:

 

для основного сочетания нагрузок и воздействий

0,9

для особых сочетаний нагрузок и воздействий без учета сейсмических

1,0

то же, с учетом сейсмических

1,1

б) по сжатию:

 

для основного сочетания нагрузок и воздействий

1,0

для особых сочетаний нагрузок и воздействий

1,1

Расчеты общей и местной прочности железобетонных плотин и их элементов, когда определяющей является прочность бетона в конструкциях:

 

а) железобетонных - плитных и ребристых при толщине плиты (ребра) 60 см и более

1,15

б) железобетонных - плитных и ребристых при толщине плиты (ребра) менее 60 см

1

5. То же, для случаев, когда определяющей является прочность ненапрягаемой арматуры:

 

а) железобетонных элементов

1,1

б) сталежелезобетонных конструкций

0,8

Примечания: 1. При расчетах прочности и устойчивости арочных и арочно-гравитационных плотин коэффициенты условий работы, приведенные в табл. 6, следует умножать на коэффициент  значения которого приведены в п. 9.19.

2. При расчетах общей и местной прочности бетонных и железобетонных плотин всех видов для случаев, когда определяющей является прочность напрягаемой арматуры, а также при учете многократно повторяющихся нагрузок на элементы плотин коэффициенты условий работы принимаются в соответствии со СНиП II-56-77.

5.14. При расчетах общей прочности и устойчивости плотины, а также местнойпрочности отдельных элементов должно соблюдаться одно из следующих условий:

F £ R;

где , ,  - коэффициенты,принимаемые согласно п. 5.13;

F, R -  соответственно расчетные значения обобщенного силового воздействияи обобщенной несущей способности сооружения;

 - расчетное значениенапряжения;

Ф -  функция,вид которой определяется в зависимости от характера напряженно-деформированногосостояния плотины;

 -   соответственнорасчетные сопротивления арматуры и бетона, определяемые в соответствии со СНиПII-56-77.

Для расчетного случая,определяющего объем сооружения или его стоимость, правая часть неравенствадолжна превышать его левую часть не более чем на 10 %.

5.15. В расчетах бетонных плотин на общую прочность, а также по деформациямв случаях, когда в расчете наличие швов не учитывается, расчетное значениемодуля деформации бетонной кладки плотины Ebd, МПа,следует принимать:

для плотин, возведенныхстолбчатыми массивами или с перевязкой блоков бетонирования

Ebd= Eb[1 - 0,04(nj - nji)];                                            (3)

для плотин, возведенныхпослойным методом бетонирования

Ebd = 0,75 Eb [1 - 0,04 ],                                               (4)

где Eb - начальный модуль упругости бетона, МПа;

nj - число вертикальных швовбетонирования на подошве плотины;

nji- числомежстолбчатых или межсекционных швов, для которых применены меры ихтехнологического обжатия;

hbl- высота блокабетонирования, м.

При этом в статическихрасчетах расчетный модуль деформации Еbd,МПа, должен быть в пределах 0,65 Eb £ Еbd £ 30 000.

Для динамических расчетовмодуль деформации бетонной кладки должен назначаться с учетом указаний СНиП II-7-81;при этом значение Еbdдолжно быть ограничено величиной 40 000 МПа.

5.16. В расчетах бетонных плотин на общую прочность, а также по деформациямв случаях, когда наличие швов учитывается в расчете, в расчетахтермонапряженного состояния бетонных плотин, по раскрытию трещин и строительныхшвов и при анализе данных натурных наблюдений о напряженном состояниисооружения расчетное значение модуля деформации бетонной кладки следуетпринимать Еbd = Еbили по данным его определения в самом сооружении.

5.17. В расчетах прочности железобетонных элементов плотин расчетноезначение модуля деформации Еbdследует принимать равным начальному модулю упругости бетона Еb, принимаемому всоответствии со СНиП II-56-77.

5.18. Начальный модуль упругости бетона бетонных плотин Еb, МПа, в возрасте t менее 180 сут. следует определять по формуле

                                                  (5)

где а - безразмерный параметр, принимаемыйпо табл. 7.

Таблица 7

Осадка конуса бетонной смеси, см

Максимальный размер крупного заполнителя, Dmax, мм

Параметр a при проектном классе бетона по прочности на сжатие

В5

B7,5

В10

B12,5

B15

B20

В25

B30

< 4

40

27

37

45

54

62

77

90

106

80

32

44

56

66

77

98

116

133

120

37

52

66

77

90

116

139

162

4-8

40

20

28

35

41

47

58

68

80

80

25

37

42

50

58

71

86

102

120

29

40

50

60

68

86

102

116

> 8

40

12

15

18

22

26

35

42

50

80

14

19

24

29

33

42

52

60

120

17

23

29

35

40

50

60

68

При возрасте бетона 180 сут.и более начальный модуль упругости бетона бетонных плотин допускается приниматьпо табл. 8.

Таблица 8

Осадка конуса бетонной смеси, см

Максимальный размер крупного заполнителя, Dmax, мм

Начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении Eb 10-3, МПа при проектном классе бетона по прочности на сжатие

В5

B7,5

В10

B12,5

B15

B20

В25

B30

< 4

40

23,5

28,0

31,0

33,5

35,5

38,5

40,5

42,5

80

26,0

30,5

34,0

36,5

38,5

41,5

43,5

45,0

120

28,0

33,0

36,5

38,5

40,5

43,5

45,5

47,0

4 - 8

40

19,5

24,0

27,0

29,5

31,5

34,5

37,0

39,0

80

22,5

28,0

30,0

32,5

34,5

37,5

40,0

42,0

120

24,5

29,0

32,5

35,0

37,0

40,0

42,0

43,5

> 8

40

13,0

16,0

18,0

21,0

23,0

27,0

30,0

32,5

80

15,0

19,0

22,0

24,5

26,5

30,0

33,0

35,0

120

17,5

21,5

24,5

27,0

29,0

32,5

35,0

37,0

5.19. Расчетные сопротивления бетона для зон сооружения, где материалиспытывает объемное сжатие, следует назначать в соответствии со СНиП II-56-77.

В случае плоскогонапряженного состояния при действии напряжений одного знака расчетныесопротивления бетона следует принимать как при одноосном нагружении.

В зонах сооружения, гдематериал находится в условиях плоского или объемного напряженных состояний придействии напряжений разного знака расчетные сопротивления бетона сжатию ирастяжению допускается определять как при одноосном нагружении.

5.20. При определении прочностных, деформационных и фильтрационныххарактеристик грунтов оснований бетонных и железобетонных плотин и при выборерасчетных схем следует обращать особое внимание на наличие в грунтовых массивахразличных зон ослабления:

в основаниях из нескальныхгрунтов - областей из просадочных грунтов, из грунтов мягкопластичной илитекучей консистенции, из заторфованных грунтов, из грунтов рыхлого сложения;

в основаниях из скальныхгрунтов - систем мелких и средних трещин, единичных крупных трещин и разломов,выветрелых и сильно выветрелых областей и зон разгрузки.

ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ПЛОТИН

5.21. Расчеты общей фильтрационной прочности грунтов основания следуетпроизводить при осредненных градиентах напора в расчетной области фильтрации всоответствии со СНиП II-16-76.

5.22. Расчеты местной прочности противофильтрационных элементов плотины(понура, зубьев, инъекционной завесы) и грунта основания следует производить всоответствии со СНиП II-16-76 при критическихградиентах напора:

на участке выходафильтрационного потока в нижний бьеф и в дренажные устройства;

на границе неоднородныхгрунтов;

в местах расположениякрупных трещин.

5.23. Проверку отсутствия высачивания подземных вод на склоны и подтопленияокружающей сооружение территории следует производить посредством сопоставлениярасчетных и допустимых уровней депрессионной поверхности фильтрационного потока.

5.24. Фильтрационные расчеты плотин допускается выполнять, считаяфильтрацию подчиняющейся линейному закону и режим ее установившимся. Прибыстроизменяющихся уровнях воды в бьефах должны выполняться расчеты принеустановившемся режиме фильтрации.

5.25. Характеристики фильтрационного потока (уровни, давления, градиентынапора, расходы) для плотин I, II и III классов надлежит определять методом ЭГДА, на аналоговых и цифровыхвычислительных машинах (АВМ и ЭВМ), принимая задачу:

для русловых участковплотины - двумерной в вертикальных разрезах;

для береговых участков -двумерной в плане и вертикальных разрезах по линиям тока или пространственной.

Для плотин IV класса и припредварительных расчетах плотин I, II и IIIклассов характеристики фильтрационного потока допускается определятьприближенными аналитическими методами (коэффициентов сопротивлений, фрагментови др.).

5.26. При определении характеристик фильтрационного потока необходимоучитывать влияние:

дренажных ипротивофильтрационных устройств;

полостей и расширенных швовв основании и потерн в теле плотины;

водопроницаемости бетона;

напряженно-деформированногосостояния основания;

температуры подземных вод иих минерализации.

5.27. Фильтрационные расчеты бетонных и железобетонных плотин, которыеотнесены ко II и III классу только в зависимостиот последствий нарушения эксплуатации водоподпорных гидротехническихсооружений, допускается выполнять приближенными аналитическими методами.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПЛОТИН

5.28. Гидравлические расчеты и исследования следуетпроводить на основной и поверочный расчетные случаи,устанавливаемые в соответствии со СНиП II-50-74.

5.29. Исходя из основного расчетного случая на основаниитехнико-экономических расчетов устанавливаются общая длина водосливного фронта,типы, число и размеры поперечных сечений водопропускных сооружений, значенияудельных расходов воды, основные параметры сооружений нижнего бьефа.

5.30. Поверочные расчеты следует проводить для случая пропуска расходаповерочного расчетного случая при наивысшем технически и экономическиобоснованном форсированном подпорном уровне верхнего бьефа.

5.31. Другие случаи пропуска расходов воды следуетпредусматривать схемой маневрирования затворамиплотины. При этом величины и порядок открытия затворов следует назначать исходяиз необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуютдополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участковрусла по сравнению с основным расчетным случаем.

6. БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛОТИНЫ НАНЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

6.1. Конструирование водосбросных бетонных и железобетонных плотин и ихэлементов на нескальных основаниях следует выполнять в соответствии стребованиями разд. 3 и указаниями настоящего раздела.

6.2. Для водосбросных бетонных и железобетонных плотин на нескальныхоснованиях надлежит различать следующие основные элементы (черт. 8):

фундаментные плиты;

быки и устои;

водосливы и водосбросы;

деформационные швы и ихуплотнения;

водобой и рисберма;

противофильтрационныеустройства (понур, шпунты, буробетонные сваи и стенки, зубья,противофильтрационные завесы);

дренажные устройства.

Черт. 8. Отдельные части и элементыводосливной плотины с анкерным понуром на нескальном основании

1 - пазремонтного затвора; 2 - паз рабочего затвора; 3- промежуточный бык; 4 -дренажная галерея; 5 - низовой участок фундаментнойплиты; 6 - гасители энергии; 7 - водобой; 8 - рисберма; 9- предохранительный ковш; 10 -переходное деформируемое крепление; 11- горизонтальный дренаж водобоя и рисбермы; 12 - дренажные колодцы; 13- обратный фильтр; 14 - вертикальный дренаж основания; 15- горизонтальный дренаж фундаментной плиты; 16 - верховойподплотинный шпунт; 17 -горизонтальный дренаж понура; 18 -понурный шпунт; 19 - надшпунтоваябалка; 20 - крепление пригрузки; 21 - пригрузка понура; 22- анкерный понур; 23 - гибкий участок анкерного понура; 24- верховой участок фундаментной плиты; 25 - водослив; 26- гребень водослива

6.3. Водосбросные бетонные и железобетонные плотины на нескальныхоснованиях следует разбивать на секции температурно-осадочными швами, какправило, по оси быков.

При однородном основаниидопускается не разбивать плотину на секции, устраивая в отдельных случаяхшвы-надрезы.

6.4. Величину заглубления фундаментной плиты плотины в грунт следуетустанавливать с учетом требований статической устойчивости, гидравлических ифильтрационных условий.

При необходимости следуетпредусматривать устройство бетонного зуба или низового шпунтового ограждения.

6.5. Торец фундаментной плиты плотины с понуром из связных грунтов следуетпроектировать наклонным в сторону верхнего бьефа.

6.6. В пределах секции плотины следует предусматривать жесткое соединениебыков с фундаментной плитой. Допускается предусматривать раздельное возведениебыков и фундаментной плиты с последующим омоноличиванием швов.

6.7. Сопрягающий устой, входящий в состав береговой секции плотины,следует располагать, как правило, на общей фундаментной плите. Допускаетсясопрягающий устой проектировать в виде подпорной стены, при этом втемпературно-осадочном шве между устоем, водосливом и фундаментной плитойнеобходимо предусматривать уплотнения.

6.8. Сопрягающие устои в пределах понура, водобоя и рисбермы следуетпроектировать в виде подпорных стен.

6.9. При проектировании плотины, в зависимости от пролета водосливныхотверстий, климатических и инженерно-геологических условий района строительстваследует предусматривать жесткую заделку водослива в быки или устройство междуними температурных швов, прорезающих водослив в плоскости лицевой грани быка отгребня до верха фундаментной плиты. При водосливных отверстиях пролетом более30 м следует предусматривать устройство температурных швов в теле водослива.

6.10. Глубинные водосбросы плотин на нескальных основаниях надлежитпроектировать в виде замкнутых железобетонных рам.

6.11. При проектировании водосбросных плотин на нескальных основаниях вкачестве основной формы сопряжения бьефов следует принимать донный режим,предусматривая в необходимых случаях устройство гасителей энергии ирастекателей потока.

6.12. При донном режиме сопряжения бьефов в качестве основных надлежитпринимать следующие типы гасителей энергии:

сплошная водобойная стенка;

водобойный колодец;

водобойная стенка срасположенным ниже ее неглубоким водобойным колодцем;

прорезная водобойная стенка;

гаситель в виде несколькихрядов шашек или пирсов;

комбинированные из разныхтипов указанных гасителей.

Допускается применение идругих типов гасителей при надлежащем технико-экономическом и экспериментальномобосновании.

6.13. Выбор типа гасителей, их расположение на водобое необходимоопределять на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетомдопустимых глубин на водобое, условий возникновения кавитации и сбойноститечения, а также размывающей способности потока ниже гасителей. Минимальноерасстояние от сжатого сечения потока до гасителей следует принимать равным от 4до 4,5 высоты прыжка или применять безэрозионные гасители.

Конструкция гасителя нарядус гашением энергии должна обеспечивать устойчивость потока и исключатьопасность возникновения сбойных течений. В нижнем бьефе малопролетных плотинцелесообразно применение специальных противосбойных гасителей.

6.14. Длина и профиль рисбермы, конструкция переходного крепления отрисбермы к незакрепленному руслу должны определяться на основетехнико-экономического сопоставления вариантов, с учетом обеспечениянеразмывающих скоростей потока в начале незакрепленного русла.

6.15. Для плотин I, II и III классов рисберму следует проектировать, как правило, в виде плит измонолитного бетона или железобетона.

Для плотин IV классарисберму допускается предусматривать в виде каменной наброски или отмостки,габионных сеток, сборных бетонных или железобетонных плит, соединенных междусобой арматурой.

6.16. Толщины плит водобоя и рисбермы определяются расчетом из условийобеспечения их прочности и устойчивости с учетом осредненных и пульсационныхнагрузок. Необходимо предусматривать разрезку их температурно-осадочными швами,дренирование подплитной области, устройство дренажных колодцев и др.

6.17. Тип и конструкцию дренажа подплитной области водобоя и рисбермы,размеры и размещение дренажных колодцев следует выбирать в зависимости отвеличины и распределения гидродинамического давления при различных сбросныхрасходах через плотину. При этом должны быть исключены возникновение высокогоосредненного и пульсационного давления в подплитной области и суффозионныеявления в обратном фильтре и подстилающем грунте.

Допускается устраиватьзакрытые дренажные колодцы с выводом фильтрационной воды в сопрягающих устоях,раздельных стенках, быках.

Выпуски дренажа следуетразмещать в зонах пониженного давления, ниже минимального уровня нижнего бьефа.

В рисберме из сборных плитдренажные колодцы допускается не устраивать.

6.18. В конце рисбермы следует предусматривать устройства в видевертикальной стены, предохранительного ковша, переходного деформируемогокропления или сочетания из этих конструкций (см. черт. 8).

6.19. Вертикальные стены в конце рисбермы или водобоя (в виде бетонной илижелезобетонной стены, шпунтовой стены плоской или ячеистой конструкции, ряжей,заполненных камнем и др.) следует проектировать на всю глубину возможногоразмыва грунта. Допускается устраивать вертикальную стену не на полную глубинуразмыва с участком переходного деформируемого крепления за ней.

6.20. При устройстве предохранительного ковша в конце рисбермы с переходнымкреплением его верхового откоса и дна заложение низового размываемого откосаковша следует определять из условия его устойчивости в строительный период.Заложение верхового откоса ковша следует назначать с учетом гидравлических условийрастекания потока и размещения на нем наклонного участка рисбермы илипереходного деформируемого крепления.

6.21. Переходное деформируемое крепление надлежит проектировать в видеотдельных бетонных или железобетонных плит, шарнирно связанных между собой илис компенсационными связями; из гравийной или каменной наброски; габионных,фашинных креплений или иной конструкции тюфяков с пригрузкой их камнем илигравием, а также в виде сочетания этих типов креплений.

Тип крепления следуетвыбирать на основании сравнения технико-экономических показателей разработанныхвариантов с учетом гидравлических условий, допустимой глубины размыва и другихфакторов.

ПОДЗЕМНЫЙ КОНТУР

6.22. Подземный контур бетонных и железобетонных плотин на нескальныхоснованиях в зависимости от физико-механических характеристик грунтов следуетпредусматривать из следующих конструктивных элементов:

понура;

вертикальной преграды в видешпунта, зуба или противофильтрационной завесы;

дренажа горизонтального иливертикального.

6.23. Надлежит рассматривать следующие основные схемы подземного контура:

1 - бездренажные фундаментная плита и понур;

2 - горизонтальный дренаж под фундаментной плитой;

3 - горизонтальный дренаж под фундаментной плитой и понуром;

4 - вертикальная преграда, пересекающая водопроницаемое основание на всюего глубину;

5 - сочетание из понура, вертикальной преграды, не доходящей доводонепроницаемого слоя, и дренажа, устраиваемого за вертикальной преградой.

При наличии в основанииплотины перемежающихся слоев песчаных и глинистых грунтов, а также напорныхгрунтовых вод в подземном контуре плотины следует устраивать глубинныедренажные скважины.

6.24. Схему 1 следует применять при расположении плотины на песчаныхгрунтах и глубоком (более 20 м) залегании водоупора в случаях, когда общаяустойчивость сооружения обеспечивается без специальных мер по снижениюфильтрационного давления, а по условию фильтрационной устойчивости грунтовоснования требуется предусматривать удлиненный подземный контур. В остальныхслучаях при указанных геологических условиях надлежит применять схему 2.

Схему 3 следует применятьпри наличии в основании глинистых грунтов, требующих для обеспеченияустойчивости сооружения на сдвиг применения анкерного понура. При этом являетсяобязательным устройство понурного шпунта.

Схему 4 надлежит применятьпри залегании водоупора на глубине не более 20 м. В этом случае понурдопускается не предусматривать.

Схему 5 следует применятьдля плотин с напором более 10 м, возводимых на средних по проницаемостигрунтах.

Понуры

6.25. Понуры по конструкции подразделяются на:

жесткие - в виде покрытий избетона и железобетона;

гибкие - выполняемые изгрунтов, асфальтовых, полимерных и других материалов, отвечающих требованиямдеформативности, водонепроницаемости, прочности, стойкости к химическойагрессии;

смешанной конструкции изгибкого и жесткого участков (анкерные понуры).

6.26. Коэффициент фильтрации понура должен быть в 50 и более раз меньшекоэффициента фильтрации грунтов основания.

Водонепроницаемые понурыследует предусматривать при грунтах основания из глины или суглинков.

Маловодопроницаемые понуры(с коэффициентом фильтрации К £ 10-3 м/с) - припесчаных грунтах и супесях.

Для плотин IV класса понурследует устраивать преимущественно из местных материалов (суглинков, глин, торфа,разложившегося не менее чем на 50 %).

6.27. Длину понура следует устанавливать на основании результатов расчетовфильтрационной прочности грунта основания и устойчивости плотины.

6.28. Толщина грунтового понура ta должна быть ta ³ DНиаgп /Iсr, но не менее 0,5 м, где DНиа - потерянапора от начала подземного контура (от верхнего бьефа до рассматриваемоговертикального сечения понура); Iсr -критический средний градиент напора для материала понура, определяемый всоответствии со СНиП 2.06.05-84 , gп - см. п. 5.13.

6.29. Гибкие водонепроницаемые понуры следует проектировать:

литыми - из последовательнонаносимых слоев литого гидроизоляционного материала с прокладкой армирующейрулонной стеклотканью;

оклеечными - из рулонныхгидроизоляционных материалов в несколько слоев, перекрывая каждым последующимслоем стык нижерасположенного слоя.

6.30. Бетонные понуры следует проектировать в виде плит с гидроизоляцией понапорной грани и уплотнением швов между плитами и между понуром и граничащимисооружениями.

Для плотин IV класса прислабодеформируемых грунтах основания допускается применять бетонные понуры безгидроизоляционного покрытия. В этом случае толщину понура следует определять покритическому среднему градиенту напора для бетона Iсr = 30.

6.31. Анкерный понур следует предусматривать для плотин, расположенных, какправило, на глинистых грунтах.

Жесткие участки анкерногопонура следует проектировать в виде железобетонной плиты с оклеечной или литойгидроизоляцией и с выпусками арматуры, заделываемой в анкеруемое сооружение.

Гибкий участок долженвоспринимать все деформации (сдвиг и осадку), возникающие в месте контакта санкеруемым сооружением, и сохранять при этом полную водонепроницаемость.

6.32. Для понуров всех видов, за исключением бетонных, следуетпредусматривать пригрузку их грунтом, предохраняемым от размыва креплением ввиде бетонных плит или каменной наброски.

6.33. Подготовку основания под понур необходимо предусматривать:

для понуров из местныхматериалов при песчаных и супесчаных грунтах основания - уплотнениемповерхности основания; в случае крупнообломочных грунтов основания - в видепесчаного переходного слоя толщиной не менее 10 см;

для бетонного или анкерногопонуров - уплотнением поверхности основания и укладкой слоя бетона толщиной5-10 см;

для понуров из асфальтовыхили полимерных материалов - путем укладки слоя щебня или гравия, пропитанногобитумом, или слоя бетона толщиной 5-10 см.

6.34. В сопряжениях понура с плотиной, с подпорными стенами, с раздельнымустоем, с понурным шпунтом и в сопряжениях отдельных секций понура между собойнеобходимо предусматривать уплотнения согласно указаниям пп. 3.21-3.25. При выборе конструкцииуплотнений следует учитывать величины возможных деформаций граничащихсооружений.

Шпунты

6.35. Вид шпунта (металлического, железобетонного или деревянного) следуетвыбирать в зависимости от геологических условий, расчетного напора и глубиныпогружения.

6.36. Общую глубину погружения шпунта следует принимать не менее 2,5 м, аглубину погружения шпунта в водонепроницаемый слой - не менее 1 м.

6.37. Передача силовых нагрузок от сооружения на противофильтрационные шпунтыне допускается.

6.38. Верховой подплотинный шпунт следует предусматривать при отсутствиипонура.

Применение бесшпунтовых схемподземного контура допускается в случае несвязных грунтов основания при наличиипонура или при заглублении подошвы верхового зуба фундаментной плиты вводонепроницаемые грунты и при обеспечении низовым зубом фундаментной плитыфильтрационной прочности основания.

6.39. При применении в подземном контуре плотины висячих (не доходящих доводоупора) шпунтов расстояние между двумя смежными рядами шпунтов следуетпринимать не менее суммы глубин их погружения.

Зубья и противофильтрационные завесы

6.40. При проектировании бетонных и железобетонных плотин на нескальныхоснованиях следует предусматривать верховой и низовой подплотинные зубья.

Противофильтрационныебетонные и железобетонные зубья (преграды) следует предусматривать в случаях,когда применение шпунта невозможно по инженерно-геологическим условиям.

6.41. Температурно-деформационный шов между противофильтрационным зубом ифундаментной плитой плотины следует устраивать при надлежащем обосновании.

6.42. При песчаных и крупнообломочных грунтах основания допускаетсяпредусматривать у верховой грани плотины противофильтрационную завесу илипреграду, выполняемую в виде траншеи, заполненной бетоном или глинистымгрунтом, буробетонной стенки.

Глубинупротивофильтрационной завесы, характеристики ее водонепроницаемости следуетназначать в зависимости от напора на плотину, фильтрационных и суффозионныхсвойств грунта основания, требований по снижению противодавления на подошвуплотины.

6.43. Толщина противофильтрационной завесы ta должна быть ta ³ DНсgп /Iсr,

где DНс- потеря напора в данном сечении завесы;

gп- см. п. 5.13;

Iсr - критическийсредний градиент напора на завесе.

В зависимости от видагрунтов основания величину Iсr для завес следует принимать:

вмелкозернистых песках                                                 4

в средне- икрупнозернистых песках                              5

вгравийно-галечниковом грунте                                    6

Дренажные устройства

6.44. Устройство горизонтального дренажа, выполняемого из крупнозернистогоматериала (щебня, гравия) и защищенного от заиления обратным фильтром, следуетпредусматривать: для плотин на глинистых грунтах основания, а также на песчаныхгрунтах в случаях, когда для обеспечения устойчивости плотины недостаточноустройства понура или вертикальной противофильтрационной преграды; подводобоем, рисбермой, плитами крепления откосов, особенно в зонах пульсационногои волнового воздействий, при наличии в основании плотины размываемых грунтов.

6.45. Число слоев обратного фильтра и зерновой состав надлежит определять всоответствии со СНиП 2.06.05-84 .

Толщину слоя горизонтальногодренажа следует назначать с учетом конструктивных особенностей плотины ипроизводственных условий, но не менее 20 см.

6.46. Отвод воды из горизонтального дренажа следует предусматривать вдренаж водобоя или посредством дренажной системы, проходящей через телоплотины, сопрягающий или раздельный устой, в нижний бьеф. Выходные отверстиядренажной системы следует предусматривать в местах со спокойным режимом потокаи располагать ниже минимального уровня нижнего бьефа.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

6.47. Расчеты плотин на нескальных основаниях на прочность и устойчивостьследует производить в соответствии с указаниями разд. 5 и настоящего раздела.

6.48. Величины контактных напряжений по подошве плотин на нескальныхоснованиях надлежит определять согласно требованиям СНиП II-16-76 и настоящего раздела.

При расчете нормальныхконтактных напряжений методами сопротивления материалов величины напряжений,МПа, в угловых точках фундаментной плиты секции плотины следует определять поформуле

                                                   (6)

где N - нормальная сила (с учетомпротиводавления), МН;

А - площадь подошвы секции плотины, м2;

Мx, My - изгибающие моменты относительно главных осей инерцииподошвы плотины, МН×м;

Wx,Wy-  моменты сопротивления подошвы плотины длясоответствующих угловых точек А, В, Си D относительно главных осейинерции, м3.

6.49. При раздельном возведении быков, устоев и фундаментной плиты плотинына основании из песчаных грунтов реакция основания полностью возведенногосооружения должна определяться путем суммирования эпюры контактных напряженийдля строительного периода под каждым элементом сооружения и эпюры напряжений,полученной от нагрузок, прикладываемых к сооружению после его омоноличивания.

Для основания плотины изглинистых грунтов контактные напряжения следует определять с учетомперераспределения их во времени.

6.50. Секции плотин I и II классов следуетрассчитывать на общую прочность как пространственные конструкции совместно супругим основанием методами строительной механики или теории упругости с учетомперераспределения усилий вследствие трещинообразования.

Предварительные расчетыпрочности плотин I и II классов, а плотин III и IV классов во всехслучаях допускается производить приближенно, рассматривая их работу раздельно впоперечном (вдоль потока) и в продольном (поперек потока) направлениях всоответствии с требованиями пп. 6.52 - 6.53.

6.51. В случаях, когда схема расчета плотины на общую прочность неучитывает особенности работы отдельных элементов (фундаментная плита, быки,водослив и др.) и приложения к ним местных нагрузок, указанные элементы следуетдополнительно рассчитывать на местную прочность. Расчетные усилия, напряжения иколичество арматуры в различных сечениях плотины следует определять с учетомрезультатов расчетов как на общую прочность секции плотины, так и на местнуюпрочность отдельных элементов.

Расчет плотины на общую прочность

6.52. Расчет общей прочности плотины в поперечном направлении следуетпроизводить:

водосливной плотины - какребристой конструкции, ребрами жесткости которой являются быки и полубыки;

двухъярусной плотины иплотины с глубинными водосбросами - как конструкции коробчатого вида.

В расчетное сечение следуетвводить только часть быков и полубыков по высоте. Допускается ограничиватьрасчетную высоту быков и полубыков наклонными плоскостями, проходящими подуглом 45° к горизонтали через крайние точки сопряжения с фундаментной плитой.

Аналогично должнаограничиваться высота расчетного сечения водослива.

6.53. Расчет общей прочности секции плотины в продольном направленииследует производить:

водосливной плотины - какбалки на упругом основании;

двухъярусной плотины иплотины с глубинными водосбросами - как рамной конструкции на упругомосновании.

При расчете общей прочностисекции водосливной плотины в продольном направлении массив водослива вводится врасчетное сечение только в случае отсутствия температурных швов в пролетеводослива. При наличии температурных швов между телом водослива и быком иполубыком в расчетное сечение следует вводить часть водослива, ограниченнуюплоскостями, проходящими через основание шва под углом 45° к горизонтали.

При расчете общей прочностив продольном направлении секции двухъярусной плотины или плотины с доннымиводосбросами фундаментную плиту, пролетные конструкции водосброса, быки иполубыки в расчетные сечения следует включать полностью.

Расчет анкерного понура

6.54. Распределение полной горизонтальной сдвигающей силы между анкернымпонуром и плотиной независимо от вида грунта основания надлежит определять сучетом упругой деформации грунта в их основании и растяжения арматуры понура пометоду коэффициента сдвига и упругого слоя конечной глубины.

Метод коэффициента сдвигаприменим для определения усилия, воспринимаемого анкерным понуром, в случаях,когда на протяжении всей длины понура отсутствует состояние предельногоравновесия, т.е. соблюдается условие

tтах< tlim= Риаtgj+ c,

где tтах - наибольшее касательноенапряжение под понуром, МПа;

tlim- касательное напряжение под понуром,соответствующее состоянию предельного равновесия, МПа;

Риа - интенсивность вертикального давления на понур, МПа;

j,с - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения, град, иудельного сцепления грунта основания, МПа.

В расчетах допускаетсяпринимать tтах = 0,8 tlim.

6.55. По методу коэффициента сдвига горизонтальную силу, МН, воспринимаемуюсекцией понура, в зависимости от характера распределения площади сеченияарматуры по длине понура следует определять при распределении по:

треугольнику - по формуле

Q¢ua =                                                (7)

прямоугольнику

Q¢u¢a=                                           (8)

трапеции

Q¢u¢a¢= Q¢ua + (Q¢u¢a - Q¢ua)                                               (9)

где Q- полнаясдвигающая сила, действующая на секцию плотины, МН;

Kx,K1,x - коэффициентыпостели при сдвиге для грунтов основания соответственно понура и плотины, МН/м3;

lа, b- соответственнодлина понура и ширина подошвы плотины, м;

I0, I1 - бесселевы функции чисто мнимого аргумента;

 - площадь сечения арматуры соответственно в конце и вначале (в месте примыкания к плотине) понура, м2;

a - величина, характеризующая упругие свойства понура и его основания,определяемая по формуле

                                                       (10)

здесь Еs - модуль упругости арматуры,МПа, принимаемый в соответствии со СНиПII-56-77;

bda- ширинарасчетного участка понура, равная длине секции плотины.

Коэффициент постели присдвиге, МН/м3, определяется по формуле

Кх = Кy,                                                                  (11)

где Ку - коэффициент постели при сжатии,МН/м3;

v- коэффициентПуассона грунта;

y - коэффициент, зависящий от соотношения стороны подошвы фундамента(понура или плотины) в направлении действия сдвигающей силы (la или b)к длине секцииплотины la,принимаемый по табл.9.

Таблица 9

Соотношение сторон подошвы фундамента

Коэффициент y

0,10

0,73

0,20

0,68

0,33

0,63

0,50

0,59

1,0

0,50

2,0

0,41

3,0

0,37

5,0

0,32

10

0,27

Величину коэффициентапостели при сжатии Куследует определять с учетом данных полевых исследований.

6.56. Величину горизонтальной силы, воспринимаемой понуром, следуетучитывать при проверке устойчивости плотины на сдвиг при определении расчетногозначения обобщенной силы предельного сопротивления.

7. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПЛОТИНЫ НА СКАЛЬНЫХОСНОВАНИЯХ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

7.1. Конструирование гравитационных плотин и их элементов следуетвыполнять в соответствии с разд. 3 и указаниями настоящего раздела.

7.2. При проектировании гравитационных плотин на скальных основаниях (черт. 9) следует рассматриватьтехническую возможность и экономическую целесообразность применения наряду смассивными гравитационных плотин облегченных видов, приведенных на черт. 1, б - д.

Для массивных гравитационныхплотин следует рассматривать возможность применения для внутренних зон малоцементногожесткого бетона.

А-А

Черт. 9. Отдельные части и элементыгравитационных плотин на скальном основании

а - глухая плотина, б - водосливная плотина; 1- гребень; 2 - противофильтрационные уплотнения; 3 - температурные швы; 4- паз ремонтного заграждения; 5- паз рабочего затвора; 6 - промежуточный бык водосливнойплотины; 7 - гребень водослива; 8 - водосливная грань; 9- смотровые галереи; 10 -дрены тела плотины; 11 -носок-трамплин; 12 - подошва; 13- разгрузочная полость; 14* - дренажная галерея; 15 - противофильтрационная (обычноцементационная) завеса; 16 - низовой клин; 17 - дренажныескважины основания; 18 - верховойклин; 19* - цементационная галерея; 20 - напорная грань; 21- низовая грань

__________

* Допускается производить устройство цементационной завесы и дренажаиз одной галереи.

7.3. Для створов, в которых lch/h £ 5 (где lch - ширина ущелья по хорде на уровне гребня плотины, h- высота плотины), следует рассматриватьцелесообразность применения наряду с плотинами с постоянными температурнымишвами (разрезные плотины) плотин с частично или полностью омоноличеннымипоперечными температурными швами или без швов (неразрезные плотины).

7.4. Исходный поперечный профиль гравитационной плотины должен иметь формутреугольника с вершиной на отметке нормального подпорного уровня воды в верхнембьефе.

7.5. Для снижения фильтрационного противодавления в основаниигравитационных плотин следует предусматривать устройство дренажа основания, апри необходимости и местных разгрузочных полостей по подошве плотины (см. черт. 9). В плотинах с расширеннымишвами ширина полости шва должна составлять не более половины ширины секцииплотины.

7.6.* В тех случаях, когда основание плотины сложено грунтами со средним коэффициентомфильтрации К ³ 0,1 м/сут, в составе подземного контура плотины следуетпредусматривать противофильтрационные устройства (цементационная завеса, понур)и дренаж.

При этом расстояние отнапорной грани платины до оси цементационной завесы должно быть, как правило(0,05 - 0,1) В (где В - ширина подошвы плотины), если подземныйконтур плотины состоит только из цементационной завесы и дренажа.

Расстояние между дренажнымии цементационными скважинами должно быть больше радиуса цементации и не менее 4м.

Применение понура иразмещение в этом случае цементационной завесы необходимо обосноватьрезультатами фильтрационных исследований и расчетов прочности.

В тех случаях, когда грунты,слагающие основание плотины, водонепроницаемы или слабоводопроницаемы (К< 0,1 м/сут), включение в состав подземного контура наряду с дренажомцементационной завесы должно быть обосновано результатами фильтрационныхисследований. Если устройство цементационной завесы не предусматривается,следует рассмотреть необходимость укрепительной цементации зоны контактаплотины с основанием.

7.7. Глубину заделки крупных разрывных нарушений в скальном основанииследует определять по результатам расчета напряженного состояния плотинысовместно со скальным основанием с учетом неоднородности основания (при этомдолжны выполняться условия прочности п. 7.18), а также специальныхисследований.

7.8. Проектирование гравитационных плотин на основаниях из полускальныхгрунтов выполняется так же, как плотин на основаниях из скальных грунтов, но врасчеты таких плотин должны вводиться соответствующие характеристикиполускальных грунтов.

7.9. Основные схемы сопряжения бьефов водосбросных гравитационных плотинвсех классов в зависимости от высоты сооружения и ширины створа принимаются по табл. 10.

Таблица 10

Относительная ширина створа

высота плотины, м

Схема сопряжения бьефов

lch/h > 3

До 40

Донный гидравлический прыжок

Незатопленный поверхностный прыжок*

Св. 40

Отброс струй носками-трамплинами

lch/h £ 3

Любая

Донный гидравлический прыжок

* Сопряжение бьефов с помощью незатопленного поверхностного прыжка для плотин высотой более 40 м допускается при гидравлическом обосновании.

7.10. Конструкцию водобоя для плотин I и II классов высотой более40 м следует обосновывать результатами гидравлических расчетов иэкспериментальных исследований: водобои плотин всех классов высотой до 40 мдопускается проектировать на основании результатов гидравлических расчетов ианалогов.

Водобойные стенки обтекаемойформы, водобойные колодцы или безэрозионные гасители надлежит применять вкачестве гасителей энергии для плотин I, II, IIIклассов высотой более 25 м. Для плотин всех классов высотой до 25 м допускаетсяпредусматривать гасители, указанные в п.6.12.

Для уменьшения толщины плитводобоя следует предусматривать:

анкерное крепление плит коснованию - независимо от высоты плотины;

устройство в плитахдренажных колодцев - в плотинах высотой до 25 м, а при гидравлическомобосновании - в плотинах высотой до 40 м.

7.11. Для улучшения напряженного состояния в приконтактной зоне плотины и восновании и для предотвращения температурного трещинообразования следуетрассматривать целесообразность устройства одного или нескольких горизонтальныхшвов-надрезов со стороны верховой грани с постановкой в швах уплотнений.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

7.12. Расчеты плотины и ее элементов на прочность, устойчивость итрещиностойкость, а также ее железобетонных конструкций на раскрытие трещиннадлежит выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-56-77, СНиП II-16-76, разд. 5 и указаниями настоящегораздела.

7.13. Расчеты гравитационных плотин разрезной конструкции, имеющих плоскиепостоянные поперечные швы, на прочность и устойчивость следует производить посхеме плоской задачи, рассматривая отдельно одну секцию или условно вырезанный1 м плотины. Напряженное состояние плотины следует определять отдельно длякаждого вида секций (глухих, водосливных, станционных) с учетом специфики ихвозведения и статической работы.

Расчеты устойчивости неразрезныхплотин допускается проводить для сооружения в целом. Расчеты неразрезных плотинна прочность допускается выполнять аналогично расчетам арочных плотин согласноуказаниям разд.6, а также методами решения объемной задачи теории упругости.

Напряженное состояниенеразрезных плотин, работающих в сложных пространственных условиях(несимметричность створа, действующих нагрузок и реакции основания, в том числеот береговых упоров), следует определять как для пространственной задачиэкспериментальными или расчетными методами.

7.14. Расчеты общей прочности бетонных гравитационных плотин, как правило,выполняются на полный состав нагрузок и воздействий основных и особыхсочетаний.

Допускается рассчитывать насокращенный состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетаний плотинывысотой более 60 м на начальных стадиях проектирования, а плотины высотой менее60 м - на всех стадиях проектирования.

7.15. В расчетах плотин на полный состав нагрузок и воздействий учитываютсянагрузки и воздействия в соответствии с указаниями пп. 4.2 - 4.5. При этом:

в качестве температурныхвоздействий рассматриваются изменения температурного состояния сооружения,определенные с учетом начального режима твердения бетона, температуры замыканиястроительных швов, полного остывания бетонной кладки до среднемноголетнихэксплуатационных температур, сезонных колебаний температуры наружного воздуха иводы в водохранилище и наличия эксплуатационного подогрева сооружения (еслиподогрев предусматривается);

силовое воздействиефильтрующейся воды в теле плотины и основании принимается в виде объемных иповерхностных сил согласно указаниям п. 4.13;

сейсмические воздействияопределяются согласно указаниям СНиП II-7-81 для двух- илитрехмерных схем расчета в соответствии со схематизацией, принятой в расчетахсооружения на статические воздействия.

При обосновании в полныйсостав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода для основного и особыхсочетаний допускается включать воздействия набухания бетона верховой граниплотины.

7.16. Расчеты общей прочности плотин на полный состав нагрузок и воздействийследует производить:

а) для начального периодаэксплуатации построенного сооружения, когда его остывание до среднемноголетнихэксплуатационных температур еще не произошло;

б) для установившегосяпериода эксплуатации сооружения, когда оно полностью остыло досреднемноголетних температур.

Проверка условий общейпрочности плотины в обоих случаях выполняется, как правило, для февраля иавгуста.

7.17. Расчеты плотин на полный состав нагрузок ивоздействий эксплуатационного периодавыполняются методами теории упругости с учетом возможного раскрытиястроительных швов у низовой грани сооружения.

Глубина раскрытия швов унизовой грани определяется расчетом в соответствии с указаниями п.5.11.

Материал у верховой граниплотины, а также в основании сооружения условно принимается сплошным, авозможность раскрытия швов на верховой грани плотины, включая контактноесечение, косвенно учитывается в критериях прочности назначением соответствующихпредельных глубин зоны растяжения.

7.18. Условия прочности гравитационных плотин, рассчитываемых на полныйсостав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода, следует принимать по табл. 11,

где gn, glc, gcd - коэффициенты, принимаемые согласно п. 5.13;

sз - максимальные главные сжимающие напряжения, МПа;

Rb- расчетноесопротивление бетона сжатию, МПа;

b- ширинаплотины по основанию, м;

bd- ширинарасчетного горизонтального сечения, м;

dt- глубина зоны растяжения в горизонтальныхсечениях тела плотины и контактном сечении, определенная в предположении работыбетона у верховой грани плотины на растяжение, м;

t - размер секции в направленииоси плотины, м;

t1 -  толщинастенки секций в пределах расширенных швов (толщина контрфорсов), м;

bh- толщинаоголовка секции с расширенными швами по торцевому сечению, м;

а1 - расстояние от верховой грани до дренажа тела плотины, м;

а2 - расстояние отверховой грани плотины до оси цементационной завесы, м;

а3 - расстояниеот верховой грани плотины до первого ряда дренажных скважин в основании, м;

 - безразмерный коэффициент.

Таблица11

Во всех точках тела плотин всех видов при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и воздействий gn glc sз£ gcd Rb*

У верховой грани сооружения

Конструктивные особенности плотин и расчетные сечения

Основные сочетания нагрузок

Особые сочетания нагрузок

не включающие сейсмические воздействия

включающие сейсмические воздействия

А. Плотины без расширенных швов

Горизонтальные сечения тела плотины без гидроизоляционного экрана на верховой грани

dt £ 0,167bd

dt £ 0,286bd**

То же, с гидроизоляционным экраном на верховой грани

dt £ 0,167bd

dt £ 0,200bd

dt £ 0,286bd**

Контактное сечение без гидроизоляции контакта верховой грани плотины с основанием

dt £ 0,300a2***

dt £ 0,083b

dt £ 0,200b

То же, с гидроизоляцией контакта верховой грани плотины с основанием

dt £ 0,083b

dt £ 0,125b

dt £ 0,200b

Б. Плотины с расширенными швами

Горизонтальные сечения тела плотины

Контактное сечение

dt £ 0,300ha2***

***

***

* При проверке прочности у низовой грани допускается осреднять величину sз на участке расчетного горизонтального сечения шириной 4,0 м.

** При невыполнении указанных условий надлежит руководствоваться указаниями п. 7.22.

*** В тех случаях, когда подземный контур плотины не содержит цементационной завесы, вместо а2 принимается а3 для плотин без расширенных швов и bh для плотин с расширенными швами.

7.19. В расчетах прочности плотин на сокращенный составнагрузок и воздействий температурные воздействия исключаютсяиз рассмотрения, сейсмические определяются по линейно-спектральной теории всоответствии со СНиП II-7-81 для случая расчетасооружения по одномерной (консольной) схеме, а силовое воздействиефильтрующейся воды учитывается только в виде сил противодавления, приложенныхна контакте бетон-скала.

В тех случаях, когдаамплитуда сезонных колебаний температуры наружного воздуха в районерасположения плотины превышает 17 °С, следует учитывать уменьшение ширинырасчетных горизонтальных сечений тела плотины или по ее подошве за счетраскрытия строительных швов у низовой грани сооружения под влиянием указанныхизменений температуры воздуха.

С целью сниженияматериалоемкости сооружений плотины всех классов высотой до 60 м, возводимые врайонах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружного воздуха более 17°С, следует рассчитывать методами теории упругости на полный состав нагрузок ивоздействий, обеспечивая выполнение условий прочности, приведенных в табл. 11.

7.20. В расчетах прочности плотин на сокращенный состав нагрузок ивоздействий эксплуатационного периода напряжения определяются методамисопротивления материалов, причем значения напряжений, МПа, на верховой инизовой гранях сооружения (черт. 10) следует определять по формулам:

                                                          (12)

                                            (13)

                                                    (14)

                                             (15)

                                                              (16)

;                 (17)

                                                           (18)

                                                 (19)

                                                     (20)

                                                               (21)

                                                     (22)

где , , ,  - нормальные напряжения погоризонтальным и вертикальным площадкам соответственно у верховой и низовойграней, МПа;

,  - касательные напряжения погоризонтальным и вертикальным площадкам соответственно у верховой и низовойграней, МПа;

, , ,  - максимальные растягивающие имаксимальные сжимающие главные напряжения соответственно у верховой и низовойграней плотины, МПа;

 - нормальные напряжения, действующие по площадкамконтактного сечения у верховой грани, МПа;

М - моментсил, приложенных к плотине выше расчетного сечения, относительно центра тяжестиэтого сечения, МН×м;

N -  нормальнаясила, равная сумме проекций на нормаль к расчетному сечению всех сил,действующих на плотину выше расчетного сечения, МН;

bd- ширинарасчетного сечения, м;

gw - удельный вес воды, МН/м3;

, , h- соответственно напоры над расчетным сечением состороны верхнего и нижнего бьефов и напор над контактным сечением у верховойграни со стороны верхнего бьефа, м;

mu,mt -  соответственно наклоны верховой и низовой граней на уровнерасчетного сечения;

a - угол между плоскостью напорной грани плотины и вертикальнойплоскостью, град;

d  - угол между плоскостью подошвы плотины игоризонтальной плоскостью, град.

В приведенных формулахнормальные растягивающие силы и напряжения приняты со знаком «плюс», сжимающие- со знаком «минус»; изгибающий момент по часовой стрелке принят со знаком«плюс», против часовой стрелки - со знаком «минус».

     

Черт. 10. Обозначения к расчету плотины на прочность

а - массивной; б - с расширенными швами иконтрфорсной; h - высота плотины: b - ширина плотины по основанию; t- длина секции; t1 - толщина секции впределах расширенных швов (толщина контрфорса); bh - толщина торцевого сеченияоголовка; а1 - расстояние от дренажа тела плотиныдо верховой грани; а2 - расстояние от оси цементационнойзавесы до верховой грани; а3- расстояние от дренажа основания до верховой грани; Hd - напор над расчетным сечением; bd - ширинарасчетного сечения; mu, mt - уклоны граней плотины соответственноверховой и низовой; , ,  -соответственно нормальные напряжения, действующие по горизонтальным площадкам уверховой грани, по площадкам, перпендикулярным к низовой грани, по площадкамконтактного сечения плотины с основанием у верховой грани.

7.21. Условия прочности гравитационных плотин, рассчитываемых насокращенный состав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода,принимаются по табл. 12, где gn, glc, gcd, sз, Rb, b, bd, dt, t, t1, bh, а1, а2, а3,  - см. п. 7.18; , , gw, - см. п. 7.20.

7.22. В тех случаях, когда при расчете общей прочности гравитационныхплотин на особые сочетания нагрузок, включающие сейсмические воздействия,глубина растянутой зоны у верховой грани тела плотины dt, превышает ее предельноезначение, равное 0,286 bd, надлежит:

при 0,286 < dt< 0,320bd- оцениватьпрочность сооружения в сечении по условию gn glcsз £ gcdRb с определением значенийнапряжений sз без учета работы бетона на растяжение у верховойграни плотины;

при dt >0,320bd - армировать верховую граньсооружения, рассматривая сечение тела плотины как железобетонное и обеспечениемпрочности бетона сжатой зоны по условию gnglcsз £ gcdRb.

Для плотин, рассчитываемыхна сокращенный состав нагрузок и воздействий методами сопротивления материалов,максимальные главные сжимающие напряжения на низовой грани сооружения привыходе из работы бетона растянутой зоны допускается определять по формуле

где                                  , , тt  - см. п. 7.20.                                                  (23)

Для облегчения напряженногосостояния плотины при сейсмических воздействиях и уменьшения количестваарматуры на верховой грани сооружения надлежит предусматривать конструктивныемероприятия, в том числе снижение массы оголовка плотины.

7.23. При выборе условия прочности из числа приведенных в табл. 11 и 12 наличие гидроизоляцииверховой грани учитывается в том случае, если предусмотрена защитагидроизоляционного экрана от внешних механических повреждений или возможен егоремонт, а дренаж тела плотины предусмотрен непосредственно за экраном; наличиегидроизоляции контакта учитывается в том случае, если понур имеет длину неменее 0,166 h, а напорная грань плотины защищена противофильтрационным экраном,сопряженным с понуром, на высоту от подошвы не менее 0,166b и не менее 2a1 (см. черт. 10).

Таблица 12

Во всех точках тела плотин всех видов при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и воздействий: gn glc sз£ gcd Rb

У верховой грани сооружения

Конструктивные особенности плотин и расчетные сечения

Основные сочетания нагрузок

Особые сочетания

не включающие сейсмические воздействия

включающие сейсмические воздействия

А. Плотины без расширенных швов

Горизонтальные сечения тела плотины без гидроизоляционного экрана на верховой грани

 < 0*

 ³ 0,25 gw,

dt £ 0,133bd

dt £ 0,286bd**

То же, с гидроизоляционным экраном на верховой грани

dt £ 0,133bd

dt £ 0,167bd

dt £ 0,286bd**

Контактное сечение плотины без гидроизоляции контакта верховой грани плотины с основанием

 < 0

dt £ 0,300a2***

dt £ 0,200b

То же, с гидроизоляцией контакта верховой грани плотины с основанием

dt £ 0,071b

dt £ 0,083b

dt £ 0,200b

Б. Плотины с расширенными швами

Горизонтальные сечения тела плотины

 < 0*

 ³ 0,25 gw,

dt £ 0,133hbd

dt £ 0,286hbd

Контактное сечение

 < 0

dt £ 0,300ha2

dt £ 0,200hb

* Если на некоторой части напорной грани плотины не выполняются данные условия прочности, то на этом участке верховой грани следует предусматривать дополнительные меры по гидроизоляции и предотвращению недопустимого раскрытия строительных швов.

** При невыполнении указанных условий прочности надлежит руководствоваться указаниями п. 7.22.

*** В тех случаях, когда подземный профиль плотины не содержит цементационной завесы, вместо a2, принимается a3, для плотин без расширенных швов и bh для плотин с расширенными швами.

7.24. Местные напряжения в теле плотины вокруг отверстий, проемов иполостей определяются расчетами методом теории упругости или по результатамэкспериментальных исследований.

Концентрация напряжений вовходящих углах проемов не учитывается при оценке прочности тела плотины иназначении количества арматуры.

7.25. При проектировании поверхностных и глубинных водосбросных отверстийплотин следует выполнять расчет прочности опорных конструкций затворов (пазов,консолей и т. п.). Расчеты прочности этих конструкций следует выполнятьметодами теории упругости с учетом совместной работы стальных опорных деталей ибетонного основания.

При интенсивности нагрузкина опорный рельс паза, превышающей 2500 кН/м, кроме расчетов прочности пазовыхконструкций рекомендуется выполнять экспериментальные исследования на моделяхэтих конструкций.

7.26. Расчет устойчивости гравитационных плотин на сдвиг выполняется всоответствии со СНиП II-16-76. Следуетрассматривать устойчивость плотины как по контакту сооружения с основанием, таки по другим возможным расчетным поверхностям сдвига, полностью или частичнопроходящим ниже подошвы плотины и определяемым наличием в основании слабыхпрослоек, полого падающих трещин, зон размыва, размещением в нижнем бьефеплотины каких-либо сооружений и т.д.

Наряду с расчетомустойчивости на сдвиг необходимо рассматривать устойчивость по схемепредельного поворота с разрушением основания в зоне низовой грани плотины.

Для сооружений из бетона спониженными характеристиками прочности на сдвиг, в том числе для плотин,возводимых из укатанного бетона или без специальной обработки горизонтальныхстроительных швов, следует производить проверку устойчивости на сдвиг построительным швам.

7.27. При проверке устойчивости плотины следуетучитывать совместную с ней работу на сдвиг здания ГЭСили других массивных сооружений, непосредственно примыкающих к плотине состороны нижнего бьефа. Доля общего сдвигающего усилия, приходящаяся на зданиестанции или другое сооружение, определяется расчетом напряженного состоянияконтакта плотины и примыкающего к ней сооружения.

В расчетной схеме поопределению сдвигающего усилия для здания станции следует учитывать конструкциюсопряжения здания станции с низовой гранью плотины. Для сооружений I и IIклассов высотой более 60 м при сложных инженерно-геологических условиях вдополнение к расчету, как правило, надлежит проводить исследования на моделях.

7.28. Расчеты устойчивости неразрезных плотин следует выполнять как длявсего сооружения в целом, так и для отдельных его частей, определяемых взависимости от неоднородности геологического строения основания, особенностейконструкции и условий возведения плотины. В расчетах необходимо учитыватьвозможность сдвига совместно с сооружением и части скального основания, а такжереакцию береговых упоров.

7.29. При расчете плотин на нагрузки и воздействия строительного периода вовсех точках тела плотины должны выполняться условия прочности:

gn glc sз £ gcd Rb;

gn glc s1 £ gcd Rbt,

где gn, glc, gcd- коэффициенты,определяемые согласно указаниям п. 5.13;

sз, Rb - см. п. 7.18;

s1 - максимальное главноерастягивающее напряжение, МПа;

Rbt- расчетноесопротивление бетона растяжению, МПа.

На всех этапах строительствадолжна быть обеспечена устойчивость на сдвиг и опрокидывание отдельныхэлементов (в частности, столбов) плотины.

При возведении плотиныочередями ее прочность должна быть обеспечена, как правило, без омоноличиваниястроительных швов между очередями.

7.30. Расчет плотин всех классов по образованию трещин от температурныхвоздействий выполняется для всех бетонных поверхностей, подверженныхтемпературным воздействиям наружного воздуха в эксплуатационный период, а такжедля блоков бетонирования на температурные воздействия строительного периода.

Расчеты трещиностойкостивыполняются с применением методов механики хрупкого разрушения и сиспользованием характеристик бетона, полученных путем испытанийкрупномасштабных образцов. Для плотин I и II классов на начальныхстадиях проектирования, а для плотин III и IV классов - на всехстадиях проектирования оценку трещиностойкости бетонных конструкций притемпературных воздействиях допускается производить в соответствии со СНиПII-56-77.

При определении глубиныраскрытия швов на низовой грани плотины следует принимать в расчетахкоэффициент линейного расширения для промороженного бетона.

8. КОНТРФОРСНЫЕ ПЛОТИНЫ НА СКАЛЬНЫХОСНОВАНИЯХ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

8.1. Конструирование контрфорсных плотин и их элементов следует выполнятьв соответствии с разд. 3 и указаниями настоящего раздела.

8.2. При выборе вида контрфорсной плотины предпочтение следует отдаватьмассивно-контрфорсным плотинам (черт. 11).

Черт. 11. Отдельные части и элементымассивно-контрфорсной плотины

1 - гребень; 2- контрфорс; 3 - низовое перекрытие; 4- противофильтрационные уплотнения; 5 - массивный оголовок; 6- полости; 7 - низовой клин; 8 - перекрытия полостей; 9- смотровые галереи; 10 - дренажная галерея; 11- дренаж основания; 12 - противофильтрационная (обычноцементационная) завеса; 13 - цементационная галерея; 14- верховой клин; 15 - дренаж плотины

Плотины с плоскимперекрытием следует проектировать высотой не более 50 м.

8.3. Верховые оголовки массивно-контрфорсных плотин, как правило,необходимо проектировать с плоской напорной гранью; в теле оголовка долженпредусматриваться дренаж.

Напорные перекрытиямногоарочных плотин следует проектировать неразрезными в виде сводов, жесткосоединенных с оголовком контрфорса.

Плоские напорные перекрытия,как правило, надлежит проектировать разрезными в виде плит, свободно опертых наоголовке контрфорсов.

Толщина напорного перекрытияконтрфорсных плотин должна определяться из условий обеспечения прочности,ограничения градиента напора фильтрационного потока допустимым пределом,размещения противофильтрационных устройств. При этом толщину напорногоперекрытия допускается принимать переменной по высоте с сохранениемнепрерывного очертания верховой грани.

8.4. В случаях, когда необходимо создание поверхностных водосливов илиобеспечение в замкнутой полости между контрфорсами положительных температур,следует предусматривать устройство низового перекрытия.

Допускается использованиенизового перекрытия также для поддержания напорных водоводовгидроэлектростанции.

8.5. Толщину контрфорсов t1 следует назначать:

для массивно-контрфорсныхплотин t1 = (0,25 - 0,50) t, где t -размер секции в направлении оси плотины;

для плотин с арочным илиплоским перекрытием t1 = (0,15 - 0,25) t,но не менее 0,06 аcd, где аcd - расстояние расчетного сечения от гребня плотины.

При выполнении указанныхтребований расчет устойчивости контрфорсов на продольный изгиб допускается непроизводить.

8.6. Для контрфорсных плотин, располагаемых в сейсмических районах, взависимости от местных условий следует предусматривать конструктивные решения,повышающие жесткость сооружения в направлении поперек потока: балки и ребражесткости, попарное омоноличивание контрфорсов и т.д.

8.7. Цементационную завесу в основании контрфорсных плотин следуетпроектировать, если основание сложено породами со средним коэффициентомфильтрации К ³ 0,1 м/сут;если породы, слагающие основание, практически водонепроницаемы илислабоводопроницаемы (К < 0,1 м/сут), то устройствоцементационной завесы допускается только при специальном обосновании.

В случае отказа отустройства цементационной завесы следует предусматривать цементацию контактаплотины с основанием в зоне верховой грани сооружения.

Включение в составподземного контура контрфорсной плотины дренажа основания должно бытьобосновано фильтрационными исследованиями.

8.8. В плотинах I и II классов для устройствапротивофильтрационной завесы следует предусматривать в нижней части напорногоперекрытия цементационную галерею. Проектами плотин III и IV классов, а в отдельных случаях и плотин II класса должнапредусматриваться возможность выполнения цементационной завесы без устройствацементационной галереи непосредственно из полостей между контрфорсами.

8.9. При проектировании разрезки контрфорсов плотины строительными шваминадлежит рассматривать возможность применения как цементируемых, так и объемныхбетонируемых швов.

8.10. Для контрфорсных плотин допускается проектирование водосбросов посхемам сопряжения бьефов для гравитационных плотин в соответствии с п. 7.9.

Для водосбросов,расположенных в пределах контрфорсов, следует предусматривать носки-трамплиныдля распределения струи по площади русла в нижнем бьефе.

Низовые перекрытияконтрфорсных плотин, используемые для пропуска сбросных расходов, должныпроектироваться с учетом кавитационных воздействий и пульсационных нагрузок отсливающейся струи.

8.11. Проектирование конструкции водобоев контрфорсных плотин следуетвыполнять в соответствии с п. 7.10.

8.12. В случае пропуска строительных расходов воды через полости междуконтрфорсами в зависимости от крепости скальных грунтов, слагающих основание,надлежит рассматривать необходимость крепления бетоном поверхности основаниямежду контрфорсами. При этом в бетонном креплении следует предусматриватьустройство дренажных колодцев.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

8.13. Расчеты плотин и их элементов на прочность, устойчивость итрещиностойкость, а также железобетонных конструкций - на раскрытие трещиннадлежит выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-56-77, СНиП II-16-76, разд. 5 и указаниями настоящегораздела.

8.14. При проектировании контрфорсных плотин следует рассчитыватьконтрфорсы на общую прочность при их работе вдоль и поперек потока, а такженапорные перекрытия.

8.15. В расчетах контрфорсов на общую прочность в плоскости вдоль потока (черт. 12) следует рассматривать:

для массивно-контрфорсныхплотин - отдельно стоящую секцию:

для плотин с неразрезнымнапорным перекрытием, монолитно соединенным с контрфорсом - контрфорс спримыкающей к нему частью напорного перекрытия в пределах половины пролета скаждой стороны контрфорса;

для плотин с разрезнымнапорным перекрытием - отдельно стоящий контрфорс.

Черт. 12. Схемы к расчетуконтрфорсов на прочность вдоль потока

а - для массивно-контрфорсных плотин; б - для плотин снеразрезным арочным напорным перекрытием; в - для плотин с разрезным напорнымперекрытием; t1 - толщина контрфорса; t - длина секции; bd - ширинарасчетного сечения

8.16. Расчеты общей прочности контрфорсов, как правило, выполняются наполный состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетаний.

Допускается рассчитывать насокращенный состав нагрузок и воздействий основного и особых сочетанийконтрфорсы плотин высотой более 60 м на начальных стадиях проектирования ивысотой менее 60 м - на всех стадиях проектирования.

8.17. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах по полному их составу,определяются в соответствии с пп. 4.2 - 4.5.

8.18. Расчет контрфорсов на полный состав нагрузок эксплуатационногопериода следует выполнять в соответствии с пп. 7.16 и 7.17; условия прочностиконтрфорсов принимаются по табл. 13, где gn, glc, gcd, sз, Rb, dt, t, t1, bh, а2 - см. п. 7.18; , ,  - см. п. 7.20.

Таблица 13

Во всех точках тела контрфорса при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и воздействий: gnglcsз £ gcd Rb*

У верховой грани сооружения

Конструктивные особенности плотин и расчетные сечения

Основные сочетания нагрузок

Особые сочетания

не включающие сейсмические воздействия

включающие сейсмические воздействия

А. Массивно-контрфорсные плотины

Горизонтальные сечения тела плотины

 £ 0

Контактное сечение

 £ 0

**

**

Б. Плотины с арочными и плоскими напорными перекрытиями

Горизонтальные сечения тела плотины

 £ 0

 £ 0

 £ 0

Контактное сечение

 £ 0

 £ 0

 £ 0

* При проверке прочности у низовой грани допускается осреднять значение напряжения sз на участке расчетного горизонтального сечения шириной 4,0 м от низовой грани.

** В тех случаях, когда подземный контур платины не содержит цементационной завесы, вместо а2принимается bh.

8.19. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах по сокращенному ихсоставу, определяются в соответствии с п.7.19. При этом следует учитыватьуменьшение ширины расчетных горизонтальных сечений контрфорса или по егоподошве при возведении плотин в районах с амплитудой сезонных колебанийтемпературы наружного воздуха более 17 °С.

Плотины всех классов высотойдо 60 м, возводимые в районах с амплитудой сезонных колебаний температуры наружноговоздуха более 17 °С, следует рассчитывать методами теории упругости на полныйсостав нагрузок и воздействий, обеспечивая выполнение условий прочности,приведенных в табл. 13.

8.20. В расчетах прочности контрфорса на сокращенный состав нагрузок ивоздействий напряжения следует определять методами сопротивления материалов.При этом значения нормальных напряжений, МПа, в горизонтальных сеченияхконтрфорса на верховой и низовой гранях (см. черт. 10)  и  надлежит определять сучетом величин модуля упругости бетона в отдельных частях плотины по формулам:

                                               (24)

                                               (25)

где Ared,Ired -  соответственно площадь, м2, и момент инерции, м4,приведенного горизонтального сечения контрфорса;

xu,xt- расстояния отцентра тяжести приведенного сечения контрфорса соответственно до верховой инизовой граней, м;

Eb1, Eb2, Eb3, - модули упругости бетонасоответственно контрфорса, верхового и низового оголовков, МПа, принимаемые всоответствии с пп.5.17, 5.18;

N, М- см. п .7.20.

Размеры приведенного сеченияконтрфорса (черт.13) определяются из условий:

в направлении вдоль потокаразмеры приведенного и действительного сечения контрфорса равны;

в направлении поперек потокаразмеры приведенного сечения контрфорса ti,red, м, определяются по формуле

ti,red = ,                                                               (26)

где ti и еb1 - соответственно толщина, м, и модуль упругостибетона, МПа, отдельных частей контрфорса.

Черт. 13. Схема к определению размеровприведенного сечения контрфорса

1 - контур приведенных сечений оголовков в случае приведенияих модулей упругости бетона еb2и еb3 к модулю упругости бетона контрфорса еb1 (при еb3 > еb2 > еb1)

В формулах (24) и (25) нормальные растягивающие силы и напряжения приняты сознаком «плюс», сжимающие - со знаком «минус»; изгибающий момент по часовойстрелке принят со знаком «плюс» против часовой стрелки - со знаком «минус».

8.21. Условия прочности контрфорсов плотин, рассчитываемых на сокращенныйсостав нагрузок и воздействий эксплуатационного периода, даны в табл. 14, где: gn, glc, gcd, sз, Rb - см. п. 7.18; , , , gw, - см. п. 7.20.

Таблица 14

Во ветх точках тела контрфорса при основных и всех особых сочетаниях нагрузок и воздействий: gnglcsз £ gcd Rb*

У верховой грани сооружений

Конструктивные особенности плотин и расчетные сечения

Основные сочетания нагрузок

Особые сочетания

не включающие сейсмические воздействия

включающие сейсмические воздействия

А. Массивно-контрфорсные плотины

Горизонтальные сечения тела плотины

 < 0*

 ³ 0,25 gw,

 £ 0

 £ 0

Контактное сечение

 £ 0

 £ 0

 £ 0

Б. Плотины с арочными и плоскими напорными перекрытиями

Горизонтальные сечения тела плотины

 < 0*

 ³ 0,25 gw,

 < 0*

 ³ 0,25 gw,

 £ 0

Контактное сечение

 £ 0

 £ 0

 £ 0

* Если на некоторой части напорной грани плотины не выполняются указанные условия прочности, то на этом участке верховой грани следует предусматривать дополнительные меры по гидроизоляции и предотвращению недопустимого раскрытия строительных швов.

8.22. Расчет напорных перекрытий на прочность в зависимости от класса и высотыконтрфорсной плотины следует выполнять на те же нагрузки и воздействия и ихсочетания, что и расчет прочности контрфорсов.

При расчете верховогооголовка массивно-контрфорсной плотины на прочность методом сопротивления материаловпринимается, что к оголовку на участке его примыкания к контрфорсуприкладываются равномерно распределенные нормальные силы, уравновешивающиевнешнюю нагрузку на оголовок; при расчете методами теории упругости оголовокрассматривается как жестко защемленный в тело контрфорса.

В расчетах арочногонапорного перекрытия на прочность методами сопротивления материаловрассматривается однопролетная арка, жестко заделанная в контрфорсы, а прирасчете методами теории упругости - однопролетная цилиндрическая оболочка,заделанная в контрфорсы.

Плоские напорные перекрытияследует рассматривать при расчете методам и сопротивления материалов какоднопролетную, свободно опертую на контрфорсы балку, а при расчете методамитеории упругости - как однопролетную, свободно опертую плиту.

8.23. При расчетах оголовков массивно-контрфорсных плотин на прочность,независимо от высоты сооружения, во всех точках оголовка должны выполнятьсяусловия прочности:

при расчете на основное иособые сочетания нагрузок и воздействий, не включающие сейсмическиевоздействия:

gn glc sz £ 0,75gcd Rbt;

gn glc sz £ 0,75gcd Rbt;

при расчете на особыесочетания нагрузок и воздействий, включающие сейсмические воздействия:

gn glc sz £ gcd Rbt;

gn glc sz £ gcd Rb,

где sz-  нормальные напряжения, МПа, действующие повертикальным площадкам, перпендикулярным к продольной оси плотины;

gn, glc, gcd, Rb - см. п. 7.18;

Rbt - см. п. 7.29.

Условия прочности арочных иплоских напорных перекрытий следует принимать согласно указаниям СНиПII-56-77.

В зонах оголовка массивно-контрфорснойплотины, испытывающих растяжение в направлении оси плотины, следуетпредусматривать конструктивное армирование.

8.24. Расчет контрфорса на прочность в направлении поперек потокапроизводится на сейсмические воздействия, направленные вдоль оси плотины, и нагидростатическую нагрузку, если между контрфорсами плотины располагаютсяводосбросы.

Контрфорсы плотин в расчетахна прочность при изгибе в направлении поперек потока рассматриваются каквертикальные треугольные плиты, защемленные в основание. При расчете контрфорсана основное и особые сочетания нагрузок и воздействий, не включающиесейсмические, верховая и низовая грани плиты принимаются свободными; прирасчете на особое сочетание нагрузок, содержащее сейсмические воздействия, верховаягрань, а при наличии низового перекрытия - и низовая грань плитырассматриваются как свободно опертые. Жесткость плиты определяется с учетомверхового и низового оголовков.

При расчете контрфорсов напрочность в плоскости поперек потока независимо от высоты и класса сооружениядля боковых граней контрфорсов следует соблюдать условия прочности:

при расчете на основные иособые сочетания нагрузок и воздействий, не включающие сейсмическиевоздействия,

sy £ 0;

при расчете на особоесочетание нагрузок и воздействий, включающее сейсмическое воздействие,

dt £ 0,2 t1,

где sy-    суммарные нормальные напряжения по горизонтальнымплощадкам, определенные расчетами прочности контрфорса в плоскости вдоль потокаи в плоскости поперек потока:

dt- глубина зоны действиярастягивающих напряжений у боковой грани контрфорса;

t1 - толщина контрфорса.

В схемах расчета контрфорсовна изгиб в плоскости поперек потока следует учитывать конструкцию водосбросныхустройств и других элементов, повышающих жесткость сооружения в этомнаправлении.

8.25. Расчет элементов контрфорсной плотины на местную прочность следуетпроизводить на те же сочетания нагрузок и воздействий, что и расчет общейпрочности плотины.

Расчет местной прочностиводосливного носка, быков, конструкций водоприемных отверстий турбинныхводоводов и элементов строительных и эксплуатационных водосбросов, определениеместных напряжений вокруг отверстий и других проемов в контрфорсах долженвыполняться в соответствии с п.7.24.

Расчет консольных выступовконтрфорсов плотин с арочными и плоскими перекрытиями на местную прочность, атакже расчет плит низового перекрытия надлежит производить согласно указаниям СНиПII-56-77.

8.26. Расчет устойчивости контрфорсных плотин надлежит производить всоответствии с пп. 7.26, 7.27.

Для массивно-контрфорсныхплотин следует выполнять расчет устойчивости отдельно стоящих секций; дляплотин с арочными и плоскими перекрытиями - отдельно стоящих контрфорсов.

8.27. Глубину заделки крупных разрывных нарушений в скальном основанииследует определять по результатам расчета напряженного состояния плотинысовместно со скальным основанием с учетом неоднородности основания, при этомдолжны выполняться условия прочности п. 8.18.

8.28. Расчет прочности контрфорсных плотин и их элементов в строительныйпериод следует выполнять в соответствии с п. 7.29.

8.29. Бетонные конструкции контрфорсных плотин всех классов, независимо от высотысооружений, следует рассчитывать по образованию трещин от температурныхвоздействий в соответствии с п. 7.30.

9. АРОЧНЫЕ ПЛОТИНЫ

КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛОТИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

9.1. Конструирование арочных плотин и их элементов следует выполнять всоответствии с указаниями разд. 3 и настоящего раздела.

9.2. На начальных стадиях проектирования выбор конструкции и формы плотиныследует проводить на основании приближенных методов расчета и аналогов.

9.3. Кривизна арочной плотины в вертикальном направлении определяетсяустойчивостью отдельно стоящих секций (столбов) в строительный период с учетомсхемы возведения плотины, сроков замоноличивания швов, подъема уровня воды вверхнем бьефе.

9.4. Арочные плотины следует проектировать:

при lch/h< 2 (где lch - длина хордыарки по гребню плотины, h - высотаплотины) и треугольной форме ущелья - с арками кругового очертания постояннойтолщины или с местными утолщениями у пят;

при 2 £ lch/h £ 3, при трапецеидальной илиблизкой к ней форме ущелья - двоякой кривизны с арками переменной толщины икривизны;

при lch/h> 3 -арочные и арочно-гравитационные плотины, при этом кривизна в вертикальномнаправлении выбирается из условия получения оптимального напряженного состоянияплотины;

в несимметричных створах ина неоднородных основаниях - с арками некругового очертания переменной толщины.

9.5. В конструкции арочной плотины следует предусматривать разрезку плотинына секции строительными швами, которые необходимо омоноличивать передзаполнением водохранилища. Строительные швы арочных плотин должны быть, какправило, вертикальными и иметь штрабы. Последовательность омоноличивания итемпература замыкания швов должны определяться с учетом напряженного состоянияплотины.

9.6. При сопряжении плотины с основанием в необходимых случаях следуетпредусматривать:

заделку разломов, сбросов,крупных трещин и пустот путем устройства бетонных или железобетонных решеток,пробок, шпонок или сплошных бетонных массивов, цементации;

устройство подземныхжелезобетонных стенок, контрфорсов для передачи усилия от плотины в глубьскального массива с повышенными прочностными характеристиками;

применение предварительнонапряженных или ненапряженных анкеров, подпорных стен или их сочетания.

9.7. Опирание плотины на основание следует принимать по поверхности,нормальной к осям арок плотины. При этом по контуру плотины при необходимостинадлежит предусматривать устройство конструкций, улучшающих условия опирания(береговые устои, седло, пробка, незамоноличенные строительные швы в верхнейчасти береговых секций плотины и др.). Допускается очертание пяты аркипринимать криволинейным или полигональным.

Для уменьшения напряжений наконтакте плотины с основанием следует рассматривать устройство местногоутолщения плотины по опорному контуру. Арочную часть плотины необходимоотделять конструктивным швом от пробки, расположенной в наиболее узкойщелевидной части ущелья.

9.8. При проектировании сопряжения плотины с основанием в случаевозникновения растягивающих напряжений на контакте плотины с основанием завесыследует предусматривать устройство:

шва-надреза, цементируемогопри промежуточном уровне верхнего бьефа;

выносной цементационнойзавесы, короткого бетонного понура с гидроизоляцией. Сопряжение его с напорнойгранью плотины следует выполнять в соответствии с требованиями п. 6.34.

9.9. Водосбросные устройства арочных и арочно-гравитационных плотинследует проектировать в соответствии с требованиями пп. 3.29 - 3.36, 5.28 - 5.31.

РАСЧЕТЫ ПЛОТИН НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

9.10. Расчеты арочных и арочно-гравитационных плотин следует производить всоответствии с разд. 4 и 5 и указаниями настоящего раздела.

9.11. Напряженно-деформированное состояние, величины и направление усилий,передающихся от плотины на основание, прочность и устойчивость плотины иоснования определяются расчетами и экспериментальными исследованиями намоделях.

Для плотин I и IIклассов высотой более 60 м, а также для плотин всех классов высотой до 60 м вособо сложных инженерно-геологических условиях и при применении новыхконструктивных решений, не испытанных в эксплуатации, проведениеэкспериментальных исследований является обязательным.

9.12. Расчет напряженно-деформированного состояния арочных иарочно-гравитационных плотин следует производить с учетом последовательностивозведения плотины, смоноличивания швов и наполнения водохранилища, применяя:метод арок-консолей (метод пробных нагрузок) при сращивании перемещений арок иконсолей не менее трех видов; метод конечных элементов в трехмерных условиях;метод суперэлементов и др.

Расчеты плотин III и IVклассов, а также предварительные расчеты плотин всех классов допускаетсявыполнять упрощенными методами (метод арки - центральной консоли, метод пробныхнагрузок, по теории тонких оболочек и др.).

В необходимых случаяхвыполняются расчеты с учетом раскрытия строительных швов и трещин.

9.13. При расчете арочных плотин с учетом раскрытия строительных швов итрещин оценка прочности сооружения производится по прочности бетона сжатойзоны.

9.14. Расчеты прочности и устойчивости плотин на сейсмические воздействияследует производить в соответствии с пп. 7.15, 7.19 для наиболеенеблагоприятного направления этих воздействий, при этом прочность плотиныследует проверять согласно требованиям п.5.14 с введением в условие прочностикоэффициента условий работ gcda, принимаемого по табл. 15.

Таблица 15

Виды расчетов

Коэффициент условий работы gcda

1. Расчеты общей прочности арочных и арочно-гравитационных плотин:

 

по растяжению

gtcda,1 = 2,4

по сжатию

gccda,1 = 0,9

2. Расчеты устойчивости береговых упоров плотин при учете нагрузок основного и особого сочетания без сейсмических воздействий

gcda,2 = 1,0

3. Расчеты общей устойчивости плотин в широких створах при учете нагрузок основного и особого сочетания без сейсмических воздействий

gcda,3 = 1,1

4. Расчеты устойчивости береговых упоров и обшей устойчивости плотин при учете сейсмических воздействий

gcda,4 = 1,1

Примечание. При наличии нескольких факторов, действующих одновременно, в расчет вводится произведение соответствующих коэффициентов условий работы (например, при расчетах общей устойчивости плотин в широких створах с учетом сейсмических воздействий gcda = gcda,4, gcda,4 = 1,1×1,1 = 1,21).

При проектировании плотин насейсмические воздействия следует выполнять расчеты прочности с учетом раскрытиястроительных швов и трещин.

9.15. Для арочных плотин следует выполнять расчеты устойчивости береговыхскальных упоров; для плотин в широких створах (при lch/h > 3), крометого, надлежит также выполнять расчет общей устойчивости плотины совместно соскальным основанием.

9.16. При расчете устойчивости береговых упоров инапряженно-деформированного состояния основания плотин учитываются следующиенагрузки и воздействия: усилия, передающиеся от плотины, собственный весскального блока, силовое воздействие воды и сейсмические воздействия.

9.17. Расчет устойчивости береговых упоров следует производить исходя изанализа предельного состояния отдельных скальных блоков, выделяемых с учетомгеологических и топографических условий. Устойчивость берегового упораопределяется по результатам расчета наименее устойчивого скального блока.

9.18. Расчет общей устойчивости арочной нарочно-гравитационной плотиныследует производить исходя из наиболее вероятной кинематической схемыперемещения плотины совместно с основанием в предельном состоянии.

9.19. При расчетах прочности и устойчивости арочных и арочно-гравитационныхплотин, кроме коэффициента условий работы gcd, приведенного в табл. 6, следует учитыватькоэффициент условий работыgcda, приведенный в табл. 15.

9.20. При расчете плотины следует учитывать влияние на ее несущуюспособность водоприемных и водосбросных сооружений, расположенных в телеплотины.

При расчете арочной плотинына общую прочность без учета особенностей работы отдельных элементов (быки,гребень водослива, элементы водоприемника, напорные трубопроводы и др.)указанные элементы необходимо рассчитывать на местную прочность.

9.21. Расчеты напряженно-деформированного состояния и местной прочностиоснования арочных плотин I и II классов следуетпроизводить в соответствии со СНиП II-16-76. При этом учитываетсявозможность образования областей пластических деформаций в береговыхпримыканиях плотины. Если условия прочности для поверхностей ослабленияскального массива не выполняются, следует предусматривать мероприятия согласно п. 9.6.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

A - площадь подошвы секции плотины;

Ared- площадь приведенногогоризонтального сечения контрфорса;

Аs - площадь сечения арматуры;

Eb - начальный модуль упругости бетона;

Ebd- расчетноезначение модуля деформации бетонной кладки;

Еs - модуль упругости арматуры;

F- расчетноезначение обобщенного силового воздействия;

Нu - напор со стороны верхнего бьефа;

Нt - напор со стороны нижнего бьефа;

Hd- напор надрасчетным сечением;

Hdr- остаточныйфильтрационный напор по оси дренажа;

Нas - остаточный фильтрационный напор по осицементационной завесы;

Icr,m - критическийсредний градиент напора;

Iadm- допускаемый градиент напора;

Ired- момент инерции приведенного горизонтальногосечения контрфорса;

М - момент силы, изгибающий момент;

N - нормальная сила;

Pws- давлениенаносов со стороны верхнего бьефа;

Q- сила сдвига;

R- расчетноезначение обобщенной несущей способности;

рb - расчетное сопротивление бетона сжатию;

рbt - расчетное сопротивлениебетона осевому растяжению;

Urot- полноепротиводавление воды на подошву плотины;

Uf-фильтрационное противодавление на отдельных участках подземного контураплотины;

Uv- взвешивающеепротиводавление;

Wx,Wy- моментысопротивления сечения относительно осей х-х и у-у;

adr- расстояние отнапорной грани плотины до оси дренажа;

b- ширина плотиныпо основанию;

d- ширина секцииплотины;

dt- глубина зонырастяжения в горизонтальных сечениях тела плотины и контактном сечении;

dt,lim - предельная глубина зонырастяжения у верховой грани плотины;

g- ускорениесвободного падения;

h- высотаплотины;

hws- высотананосов перед плотиной;

К - коэффициент фильтрации;

Кy - коэффициент постели грунтов при сжатии;

Кх - коэффициент постели грунтов при сдвиге;

lu - расчетная длина действиядавления воды со стороны верхнего бьефа;

lt- расчетная длинадействия давления воды стороны нижнего бьефа;

mи, mt- наклоныверховой и низовой граней плотины на уровне расчетного сечения;

a2 - коэффициент эффективной площади противодавления;

glc - коэффициент сочетаниянагрузок;

gn - коэффициент надежности поназначению сооружения;

gcd - коэффициент условий работыплотин;

gcda - коэффициент условий работыарочных плотин;

gws - удельный вес грунта наносовво взвешенном состоянии;

rw - плотность воды;

v - коэффициент Пуассонагрунта;

s - нормальные напряжения;

t - касательные напряжения.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1

Натурные наблюдения и исследования. 3

2. Требования к строительным материалам.. 4

3. Общие конструктивные требования. 6

Деформационные швы плотин и их уплотнение. 8

Водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения. 10

Сопряжение бетонных и железобетонных плотин с основанием.. 12

4. Нагрузки, воздействия и их сочетания. 12

5. Основные положения по расчетам плотин. 18

Расчеты плотин на прочность и устойчивость. 18

Фильтрационные расчеты плотин. 21

Гидравлические расчеты плотин. 22

6. Бетонные и железобетонные плотины на нескальных основаниях. 22

Конструирование плотин и их элементов. 22

Подземный контур. 25

Понуры.. 25

Шпунты.. 26

Зубья и противофильтрационные завесы.. 26

Дренажные устройства. 27

Расчеты плотин на прочность и устойчивость. 27

Расчет плотины на общую прочность. 28

Расчет анкерного понура. 28

7. Гравитационные плотины на скальных основаниях. 30

Конструирование плотин и их элементов. 30

Расчеты плотин на прочность и устойчивость. 32

8. Контрфорсные плотины на скальных основаниях. 38

Конструирование плотин и их элементов. 38

Расчеты плотин на прочность и устойчивость. 39

9. Арочные плотины.. 43

Конструирование плотин и их элементов. 43

Расчеты плотин на прочность и устойчивость. 44

Приложение. Основные буквенные обозначения. 46

 

6
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.