Гравитационная плотина
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2019 г. ) |
Гравитационная плотина — это плотина, построенная из бетона или каменной кладки и предназначенная для удержания воды за счет использования только веса материала и его сопротивления фундаменту. Гравитационные плотины спроектированы таким образом, что каждая секция плотины устойчива и независима от любой другой секции плотины. [1] [2]
Характеристики
[ редактировать ]Гравитационные плотины обычно требуют жесткого каменного фундамента с высокой несущей способностью (от слегка выветрившегося до свежего), хотя в редких случаях они строятся на грунте.
Устойчивость плотины в первую очередь обусловлена диапазоном углов нормальных сил, эффективно создаваемых фундаментом. Кроме того, жесткая конструкция гравитационной плотины плохо выдерживает дифференциальную осадку фундамента , поскольку это может привести к растрескиванию конструкции плотины.
Основным преимуществом гравитационных плотин перед насыпями является устойчивость бетона к размыву , которая защищает от повреждений небольшими переливными потоками. Неожиданные большие потоки воды по-прежнему представляют собой проблему, поскольку они могут размыть фундамент плотины. Недостатком гравитационных плотин является то, что их большие бетонные конструкции подвержены дестабилизирующему давлению подъема относительно окружающей почвы. Давление подъема можно снизить с помощью систем внутреннего дренажа и дренажа фундамента.
Во время строительства экзотермическое отверждение бетона может выделять большое количество тепла. Плохо проводящий бетон затем удерживает это тепло в конструкции плотины на десятилетия, расширяя пластичный бетон и делая его склонным к растрескиванию при охлаждении. Задача дизайнера — не допустить этого.
Дизайн
[ редактировать ]Гравитационные плотины строятся путем отрезания большой части земли на одном участке реки, что позволяет воде заполнять пространство и храниться. После того, как земля будет отрезана, почву необходимо проверить, чтобы убедиться, что она выдержит вес плотины и воды. Важно убедиться, что почва со временем не подвергнется эрозии, что позволит воде прорваться вокруг плотины или под ней. Иногда почвы достаточно для достижения этих целей; однако в других случаях требуется кондиционирование путем добавления опорных камней, которые усилят вес плотины и воды. Для определения прочности фундамента можно провести три различных теста: подходы Вестергаарда, Эйлера и Лагранжа. [3] Как только фундамент станет пригодным для строительства, можно начинать строительство плотины. Обычно гравитационные плотины строятся из прочного материала, такого как бетон или каменные блоки, и имеют треугольную форму, чтобы обеспечить максимальную поддержку. [4]
Классификации
[ редактировать ]Наиболее распространенная классификация гравитационных плотин по материалам, из которых состоит конструкция:
- Бетонные плотины включают в себя
- массивные бетонные плотины, изготовленные из:
- кладка : Асуанская плотина , плотина Следопыт , плотина Чизман.
- полые гравитационные плотины из железобетона: Плотина Брэддок
Композитные плотины представляют собой комбинацию бетонных и насыпных плотин . [5] Строительные материалы композитных плотин те же, что и бетонные и насыпные плотины.
Гравитационные плотины можно классифицировать по плану (форме):
- Большинство гравитационных плотин прямые ( Grand Coulee Dam ).
- Некоторые каменные и бетонные гравитационные плотины имеют изогнутую ось плотины ( плотина Шаста , плотина Чизман ), чтобы добавить устойчивости за счет действия арки . [6]
Гравитационные плотины можно классифицировать по конструктивной высоте:
- Низкий, до 100 футов.
- Средневысокий, от 100 до 300 футов.
- Высокий, более 300 футов.
Землетрясения
[ редактировать ]Гравитационные плотины построены так, чтобы выдерживать сильнейшие землетрясения . Несмотря на то, что фундамент гравитационной плотины построен так, чтобы выдерживать вес плотины и всей воды, он достаточно гибок, поскольку поглощает большое количество энергии и отправляет ее в земную кору. Он должен быть способен поглощать энергию землетрясения, потому что, если плотина прорвется, огромное количество воды хлынет вниз по течению и разрушит все на своем пути. Землетрясения представляют наибольшую опасность для гравитационных плотин, поэтому каждый год и после каждого сильного землетрясения их необходимо проверять на наличие трещин, долговечность и прочность. Хотя ожидается, что гравитационные плотины прослужат от 50 до 150 лет, их необходимо обслуживать и регулярно заменять. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Проект гравитационных плотин, Бюро мелиорации, 1976 г.
- ^ Проектирование малых плотин, Бюро мелиорации, 1987 г.
- ^ Проектирование гравитационных плотин: Руководство по проектированию бетонных гравитационных плотин . Денвер, Колорадо: Министерство внутренних дел США. 1976.
- ^ Хосрави, С (2015). Проектирование и модальный анализ гравитационных плотин с помощью языка параметрического проектирования ANSYS . Накхонситхаммарат, Таиланд: Журнал науки и технологий Валайлак.
- ^ «Обсудите своими словами по крайней мере три основных преимущества гравитационной плотины перед плотинами насыпного типа. Какова общая слабость…» Quora . Проверено 16 октября 2023 г.
- ^ Проектирование гравитационной плотины, Инженерный корпус армии США, EM 1110-2-2200, июнь 1995 г.
- ^ Люциан, Дж. (1986). Анализ землетрясений и реакция бетонных гравитационных плотин . Инженерный корпус армии США. ISBN 0943198070 .
Библиография
[ редактировать ]- Коллгаарданд, Е.Б.; Чедвик, WL (1988). Развитие строительства плотин в США . Комитет США Международной комиссии по большим плотинам.
- Плотины США — иллюстрированная экспозиция достопримечательных плотин . Денвер, Колорадо: Общество США по плотинам. 2013.
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
