ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Гидравлика. Геотехника. Гидротехническое строительство

Влияние армирования на напряженно-деформированное состояние железобетонного экрана каменно-набросной плотины

  • Саинов Михаил Петрович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Шигаров Андрей Юрьевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Ясафова Софья Андреевна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.3.347-355
Страницы: 347-355
Введение. Рассмотрены результаты исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонного экрана с учетом наличия арматуры. На некоторых сверхвысоких каменно-набросных плотинах с железобетонным экраном происходило образование поперечных (горизонтальных) трещин в противофильтрационном элементе. Предполагается, что причина трещинообразования в экране - высокие по величине растягивающие напряжения. В связи с этим высказываются мнения о необходимости усиления армирования экрана. Однако в реальных плотинах, в соответствии с опытом, арматура, как правило, устраивается в один ряд с процентом армирования 0,35…0,5 %. Актуальным вопросом исследований каменно-набросных плотин с железобетонным экраном является оценка влияния усиленного армирования железобетонного экрана на повышение их надежности. Материалы и методы. Исследование осуществлялось для различных вариантов деформативных свойств каменной наброски тела плотины на примере каменно-набросной плотины высотой 100 м. Железобетонный экран был принят широким (толщиной 1 м). Армирование принималось двухрядным, процент армирования - 1,5 %. Использовался метод конечных элементов. Арматура моделировалась с помощью стержневых конечных элементов. Результаты. Для выявления роли арматуры расчеты НДС проводились для двух случаев. В одном из них принималось, что арматура отсутствует, а в другом - учитывалось наличие в экране стальной арматуры. Анализировались величины напряжений, возникающих в бетоне и стальной арматуре. Рассматривались напряжения, действующие в направлении вдоль верхового откоса. Выводы. Выявлено, что за счет армирования железобетонного экрана стержневой стальной арматуры невозможно обеспечить снижение растягивающих напряжений в бетоне экрана до допустимого уровня. Существенную роль в формировании НДС экрана арматура может играть только в момент образования в бетоне экрана поперечных трещин, однако такой случай является недопустимым.
  • каменно-набросная плотина с железобетонным экраном;
  • напряженно-деформированное состояние;
  • численное моделирование;
  • арматура;
  • модуль деформации;
  • прочность;
Литература
  1. Радченко В.Г., Глаговский В.Б., Кассирова Н.А., Курнева Е.В., Дружинин М.А. Современное научное обоснование строительства каменнонабросных плотин с железобетонными экранами // Гидротехническое строительство. 2004. № 3. C. 2-8.
  2. Chartrand C., Claisse M., Beauséjour N., Briand M.-H., Bouzaiene H., Boisjoly C. et al. Toulnustouc Dam // Canadian Consulting Engineer. 2006. Vol. 47. Issue 6. P. 51.
  3. Song W., Sun Y., Li L., Wang Y. Reason analysis and treatment for the 1st phase slab cracking of Shuibuya CFRD // Journal of Hydroelectric Engineering. 2008. No. 3 (27). Pp. 33-37.
  4. Sobrinho J.A., Xavier L.V., Albertoni S.C., Pereira R.F. Performance and concrete face repair at Campos Novos // The International Journal on Hydropower & Dams. 2007. Issue 14 (2). Pp. 39-42.
  5. Pinto N.L., Marques P.L. Estimating the maximum face slab deflection in CFRDs // The International Journal on Hydropower & Dams. 1998. Vol. 5. Issue 6. Pp. 28-30.
  6. Freitas M.S.Jr. Concepts on CFRDs leakage control - cases and current experiences // ISSMGE Bulletin. 2009. Vol. 3. Issue 4. Pp. 11-18.
  7. Johannesson P., Tohlang S.L. Lessons learned from Mohale // The International Water Power & Dam Construction. 2007. Vol. 59. Issue 8. Pp. 16-18, 20-22, 24-25.
  8. Саинов М.П. Влияние деформируемости каменной насыпи на напряженно-деформированное состояние железобетонного экрана плотины // Вестник МГСУ. 2015. № 3. С. 69-78. DOI: 10.22227/1997-0935.2015.3.69-78
  9. Саинов М.П. Работа железобетонного экрана каменной плотины в пространственных условиях по результатам численного моделирования // Приволжский научный журнал. 2015. № 3 (35). С. 25-31.
  10. Bin Xu, Degao Zou, Huabei Liu. Three-dimensional simulation of the construction process of the Zipingpu concrete face rockfill dam based on a generalized plasticity model // Computers and Geotechnics. 2012. Vol. 43. Pp. 143-154. DOI: 10.1016/j.compgeo.2012.03.002
  11. Сорока В.Б., Саинов М.П., Королев Д.В. Каменно-набросные плотины с железобетонным экраном: опыт исследований напряженно-деформированного состояния // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 2. С. 207-224. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.2.p1-p2
  12. Arici Y. Investigation of the cracking of CFRD face plates // Computers and Geotechnics. 2011. Vol. 38. Issue 7. Pp. 905-916. DOI: 10.1016/j.compgeo.2011.06.004
  13. Arici Y., Özel H.F. Comparison of 2D versus 3D modeling approaches for the analysis of the concrete faced rock-fill Cokal Dam // Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2013. Vol. 42. Issue 15. Pp. 2277-2295. DOI: 10.1002/eqe.2325
  14. Alemán Velásquez J.D., Pantoja Sánchez A., Villegas Lesso S. Geotechnical studies and design of La Yesca Dam // 14th PanAmerican Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 2011. URL: http://geoserver.ing.puc.cl/info/conferences/PanAm2011/panam2011/pdfs/EO11Paper813.pdf
  15. Hu K., Chen J., Wang D. Shear stress analysis and crack prevention measures for a concrete-face rockfill dam, advanced construction of a first-stage face slab, and a first-stage face slab in advanced reservoir water storage // Advances in Civil Engineering. 2018. Vol. 2018. Pp. 1-10. DOI: 10.1155/2018/2951962
  16. Silva da A.F., Assis de A.P., Farias de M.M., Neto M.P.C. Three-dimensional analyses of concrete face rockfill dams: Barra Grande Case Study // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. 2015. Vol. 20. Bund 14. Pp. 6407-6426.
  17. Mohsen Ghadrdan, Seyed Amirodin Sadrnejad, Tahereh Shaghaghi, Kazem Ghasimi. Numerical evaluation of concrete-faced rockfill dam upon multiplane damage model // ROMAI Journal. 2015. Vol. 11. No. 1. Pp. 47-67.
  18. Sukkarak R., Pramthawee P., Jongpradist P., Kongkitkul W., Jamsawang P. Deformation analysis of high CFRD considering the scaling effects // Geomechanics and Engineering. 2018. Vol. 14. Issue 3. Pp. 211-224. DOI: 10.12989/gae.2018.14.3.211
  19. Li S., Shangguan Z., Wang J. Computer simulation of sequential impoundment process of concrete-faced rockfill dam // Journal of Computers. 2012. Vol. 7. Issue 8. Pp. 1801-1808. DOI: 10.4304/jcp.7.8.1801-1808
  20. Ye Zhu, Lu Lu. Nonlinear static analysis of Shuibuya dam in China - World’s Highest CFRD // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. 2016. Vol. 21. Bund 04. Pp. 1527-1537.
  21. Zhang B., Wang J.G., Shi R. Time-dependent deformation in high concrete-faced rockfill dam and separation between concrete face slab and cushion layer // Computers and Geotechnics. 2004. Vol. 31. Issue 7. Pp. 559-573. DOI: 10.1016/j.compgeo.2004.07.004
  22. Zhou M.-Z., Zhang B., Jie Y. Numerical simulation of soft longitudinal joints in concrete-faced rockfill dam // Soils and Foundations. 2016. Vol. 56. Issue 3. Pp. 379-390. DOI: 10.1016/j.sandf.2016.04.005
  23. Zhu Y., Chi S. The application of MsPSO in the rockfill parameter inversion of CFRD // Mathematical Problems in Engineering. 2016. Vol. 2016. Pp. 1-11. DOI: 10.1155/2016/1096967
  24. Park H.G., Kim Y.-S., Seo M.-W., Lim H.-D. Settlement behavior characteristics of CFRD in construction period. Case of Daegok dam // Journal of the Korean Geotechnical Society. 2005. Vol. 21. Issue 7. Pp. 91-105.
  25. Саинов М.П. Полуэмпирическая формула для оценки осадок однородных грунтовых плотин // Приволжский научный журнал. 2014. № 4 (31). С. 108-115.
  26. декабря 2018 г.
СКАЧАТЬ (RUS)