Математическое моделирование и расчет гидротехнических сооружений типа плотины-пластины с учетом сейсмической нагрузки и гидродинамического давления воды

В Узбекистане имеется ряд водохранилищ, устроенных в долинах рек путем возведения водоподпорных сооружений, для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве. Примером могут служить такие водохранилища, как Чарвакское, Пачкамарское, Каракумское, Андижанское и т. д. Большинство из них сооружены из грунта, а откосы укреплены бетонными плитами. Андижанское водохранилище является контрфорсной бетонной плотиной арочной формы. Проблема обеспечения сейсмостойкости таких сооружений при проектировании и строительстве в сейсмических районах является весьма актуальной, так как опыт разрушительных землетрясений показал, что сооружения типа плотин, построенные без учета сейсмического фактора, нередко подвергались частичному или полному разрушению [1]. При сейсмических воздействиях основание может приходить в движение, поэтому при динамическом расчете массивных и бетонных сооружений приходится рассматривать движение плотины и жидкости совместно, как единую механическую систему. Большое значение также имеет учет гидродинамической нагрузки воды, возникающей при землетрясении.

В литературе имеется ряд работ, посвященных решению рассматриваемой проблемы. В работе [1] исследуется вопрос о давлении воды на наклонную напорную грань плотины, совершающую поступательные горизонтальные колебания. В этой работе учтено влияние вертикальной компоненты сейсмического движения основания. Вода принята несжимаемой, невязкой, а плотина — абсолютно жесткой. Волновым характером воды на свободной поверхности пренебрегают. Инерционное влияние жидкости не изучается.

В работе [2] излагаются основные положения теории сейсмостойкости упругой системы в воде, приводится общий ход решения задачи для определения частот собственных колебаний с учетом совместной работы плотины и воды, как единой системы. При моделировании данной задачи принято допущение о малой величине и линейности деформаций сооружений.