Влияние формы створа на напряженное состояние железобетонного экрана каменно-насыпной плотины

В статье рассмотрены результаты численного моделирования пространственного напряженно-деформированного состояния (НДС) плотины высотой 100 м с железобетонным экраном. Показано, что при расположении плотины в ущелье любой формы железобетонный экран сжат в направлении от борта к борту, а в направлении вдоль откоса может испытывать растяжение. Образование в экране растягивающих напряжений вызвано возникновением растягивающих усилий при смещениях каменной насыпи, а также изгибными деформациями. Изгиб экрана делает наиболее вероятным образование растяжения на низовой грани. Во всех вариантах створа происходит раскрытие периметрального шва. Большое влияние на формирование НДС экрана оказывает последовательность возведения и загружения плотины. При возведении плотины в две очереди НДС экрана оказывается более благоприятным, чем при возведении в одну очередь: прогибы экрана, растягивающие и изгибающие усилия в нем становятся меньше, а уровень сжатия в направлении и от борта к борту растет. Однако при возведении в две очереди верхняя часть экрана первой очереди будет испытывать неблагоприятные изгибные деформации из-за неравномерности протекания осадок каменной насыпи. По указанным причинам сверхвысокие каменно-насыпные плотины с железобетонным экраном (высотой 150 м и более) могут иметь крайне неблагоприятное НДС. По результатам численного моделирования увеличение высоты плотины в 2 раза привело к росту перемещений в 3.5 раза, а напряжений в экране – в 2 раза. В экранах сверхвысоких плотин могут возникать значительные растягивающие и сжимающие напряжения, которые могут вызвать нарушение прочности бетона. Сверхвысокие плотины должны возводиться в несколько очередей, чтобы улучшить надежность работы их железобетонного экрана.