ГИДРАВЛИКА. ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Влияние омоноличивания межстолбчатых швов на напряженно-деформированное состояние бетонной плотины Богучанской ГЭС при наполнении водохранилища

Вестник МГСУ 9/2018 Том 13
  • Баклыков Игорь Вячеславович - АО «Институт Гидропроект» ведущий инженер, АО «Институт Гидропроект», 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 2; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Страницы 1133-1142

Монолитность бетонных гравитационных плотин является одной из важных особенностей их строительства. Как показывают натурные наблюдения, практически все бетонные плотины в той или иной мере имеют трещины, при этом успешная эксплуатация гравитационных плотин при наличии большого количества трещин свидетельствует о больших запасах их прочности. В результате возведения бетонной плотины методом столбчатой разрезки технологически предусматривается строительный межстолбчатый шов. Статическая работа столбов в данной схеме возведения получается не монолитная, создание монолитности бетонных столбов в момент наполнения водохранилища выполняется путем цементации данных швов и в этом случае плотину можно считать массивным омоноличенным сооружением. Для наилучшей передачи усилий между столбами, а также последующего качественного омоноличивания указанных швов, в них делается так называемое штрабное зацепление. Рассматривается вопрос влияния омоноличивания межстолбчатых швов со штрабами на напряженно-деформированное состояние (НДС) бетонной плотины при наполнении водохранилища. Для определения НДС учитываются основные нагрузки и воздействия: собственный вес бетона, гидростатическое давление, противофильтрационное давление, а также сезонное изменение температуры. Для расчетов была выбрана характерная секция бетонной плотины Богучанской ГЭС. Анализ натурных наблюдений за раскрытием швов бетонной плотины Богучанской ГЭС показал, что проведенная первичная цементация не в полной мере позволила сделать плотину монолитной. Таким образом часть шва, выходящая на низовую грань плотины, подвергалась знакопеременным температурам окружающего воздуха с достаточно широкой амплитудой. В связи с этим появился и периодический характер состояния швов закрытие - раскрытие. Расчеты, выполненные в рамках данного исследования, подтвердили сезонный характер работы швов, что позволило проконтролировать НДС бетонных столбов при неполной цементации и дать рекомендации по дальнейшему омоноличиванию межсекционных швов. Материалы и методы: анализ НДС, полученного методом конечных элементов. Результат: изучено поведение бетонных столбов гравитационной плотины с учетом неполного омоноличивания межстолбчатых швов путем расчета нестационарной задачи теплопроводности с последующим определением НДС бетонных столбов. Определены сезонные места раскрытия межстолбчатых швов и выявлена их неравномерность раскрытия по высоте шва. Выводы: практическое применение использованных методов учета реальной конфигурации штрабных швов выполненных расчетов позволяет более точно определить напряженно-деформированное состояние бетонных столбов плотины, а также влияние омоноличивания на НДС.

DOI: 10.22227/1997-0935.2018.9.1133-1142

Библиографический список
  1. Дурчева В.Н. Натурные исследования монолитности высоких бетонных плотин. М. : Энергоатомиздат, 1988. 120 с.
  2. Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость массивных бетонных сооружений. М. : Энергоатомиздат, 1986. 272 с.
  3. Эйдельман С.Я. Натурные исследования бетонной плотины Братской ГЭС. 2-е изд., доп. и перераб. Л. : Энергия. Ленингр. отд-ние, 1975. 294 с.
  4. Zhivoderov V.N. Grouting of construction joints and plugs on the submerged openings on the Krasnoyarsk hydroelectric station dam // Power Technology and Engineering. 1971. Vol. 5, pр. 552-555. DOI: 10.1007/bf02377625.
  5. Mays J.R., Roehm L.H. Effect of vertical contraction joints in concrete arch dams // Computers & Structures. 1993. Vol. 47. Issue 4-5. Pp. 615-627.
  6. Волынчиков А.Н., Мгалобелов Ю.Б, Баклыков И.В. Сопряжение бетонной и каменнонабросной плотин Богучанской ГЭС // Гидротехническое строительство. 2014. № 10. С. 2-9.
  7. Yuan A., Dai H., Sun D., Cai J. Behaviors of segmental concrete box beams with internal tendons and external tendons under bending // Engineering Structures. 2013. Issue 48. Pp. 623-634. DOI: 10.1016/j.engstruct.2012.09.005.
  8. Buyukozturk O., Bakhoum M.M., Beattie S.M. Shear behavior of joints in precast concrete segmental bridges // Structural Engineering. 1990. Vol. 116. Issue 12. Pp. 3380-3401. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1990)116:12(3380).
  9. Kaneko Y., Connor J.J., Triantafillou T., Leung C.K. Fracture mechanics approach for failure of concrete shear key. I: Theory // Journal of Engineering Mechanics. 1993. Vol. 119. Issue 4. Pp. 681-700. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1993)119:4(681).
  10. Dong-Hui Yang, Ting-HuaYi. Combined Shear and Bending Behavior of Joints in Precast Concrete Segmental Beams with External Tendons. Journal of Bridge Engineering. 2013, vol. 18, issue 10.
  11. Rombach G., Specker A. Design of joints in segmental hollow box girder bridges // 1st FIB Kongress, Osaka, Japan, 2002. Session 2. Paper E-73. Pp. 1-6.
  12. Jiang H., Chen L., Ma Zh.J., Feng W. Shear behavior of dry joints with castellated keys in precast concrete segmental bridges // Journal of Bridge Engineering. 2015. Vol. 20. Issue 2. Pp. 1-12. DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000649.
  13. Issa M.A., Abdalla H.A. Structural behavior of single key joints in precast concrete segmental bridges // Journal of Bridge Engineering. 2007. Vol. 12. Issue 3. Pp. 315-324. DOI: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2007)12:3(315).
  14. Rabee Shamass, Xiangming Zhou, Giulio Alfano. Finite-element analysis of shear-off failure of keyed dry joints in precast concrete segmental bridges // Journal of Bridge Engineering. 2014. Vol. 20. Issue 6. Pp. 1-12. DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000669.
  15. Guerra Andres. Shear key research project literature review and finite element analysis. U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation Technical Service Center Denver, Colorado, 2007. 90 p.
  16. Volynchikov A.N., Mgalobelov Yu.B., Baklykov I.V. Mating of the concrete and rock-fill dams at the Boguchanskaya HPP // Power Technology and Engineering. 2015. Vol. 48. Issue 6. Pp. 431-438. DOI: 10.1007/s10749-015-0549-7.
  17. Zhao W., Chen W., Zhao K. Laboratory test on foamed concrete-rock joints in direct shear // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 173. Pp. 69-80. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.006.
  18. Tatin M., Briffaut M., Dufour F., Simon A., Fabre J.-P. Statistical modelling of thermal displacements for concrete dams: Influence of water temperature profile and dam thickness profile // Engineering Structures. 2018. Vol. 165. Pp. 63-75. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.03.010.
  19. Tatin M., Briffaut M., Dufour F., Simon A., Fabre J.-P. Thermal displacements of concrete dams: Accounting for water temperature in statistical models // Engineering Structures. 2015. Vol. 91. Pp. 26-39. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.01.047.
  20. Eloisa Castilho, Noemi Schclar, Carlos Tiago, M. Luisa Braga Farinha. FEA model for the simulation of the hydration process and temperature evolution during the concreting of an arch dam // Engineering Structures. 2018. Vol. 174. Pp. 165-177. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.07.065.
  21. Bofang Z. Thermal stresses and temperature control of mass concrete. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2014. Pp. 267-285. DOI: 10.1016/b978-0-12-407723-2.00013-0.
  22. Аргал Э.С. Разработка научно обоснованных методов омоноличивания бетонных плотин цементацией температурно-усадочных швов : дис.. д-ра техн. наук. М., 2007. 252 с.

Скачать статью

Результаты 1 - 1 из 1