В учебном пособии рассмотрены инженерно-геологические и геотехнические характеристики скальных оснований бетонных плотин, сейсмические воздействия на плотины, подготовка и способы улучшения оснований береговых примыканий плотин, материалы для бетонных плотин, термический режим и обеспечение монолитности бетонной кладки, различные типы и конструкции бетонных плотин - гравитационных, арочных и контрфорсных, а также приведены расчётов прочности и устойчивости этих плотин. Учебное пособие предназначено для студентов строительных вузов, обучающихся по специальности гидротехническое строительство, а также для инженеров - проектировщиков и строителей.

Предисловие

Раздел I. Общие условия работы плотин

Глава 1. Инженерно-геологические условия строительства бетонных плотин на скальных основаниях
§ 1. Классификация типов скальных оснований плотин
§ 2. Влияние структурных особенностей скальных оснований на работу плотин

Глава 2. Сейсмические явления и их воздействия на плотины
§ 3. Строение Земли и природа землетрясений
§ 4. Сейсмические волны и интенсивность землетрясений
§ 5. Сейсмическое районирование
§ 6. Сейсмические колебания оснований плотин
§ 7. Определение сейсмических нагрузок на плотины

Глава 3. Скальные основания плотин, их подготовка и улучшение
§ 8. О статическом расчете скальных оснований плотин
§ 9. Использование моделирования для учета напряженного состояния скальных неоднородных оснований
§ 10. Исследования оснований и подготовка их к сооружению плотин
§ 11. Способы улучшения скальных оснований
§ 12. Роль подземных вод в скальных массивах и регулирование их воздействий

Глава 4. Материалы для бетонных плотин
§ 13. Виды гидротехнического бетона и их особенности
§ 14. Основные свойства гидротехнического бетона и требования к ним
§ 15. Материалы для приготовления гидротехнического бетона
§ 16. Подбор состава гидротехнического бетона

Глава 5. Термический режим и обеспечение монолитности бетонных плотин

А. Характер температурных воздействий и их учет
§ 17. Значение температурных воздействий для бетонных плотин
§ 18. Воздействия, вызывающие температурные напряжения в бетонных сооружениях
§ 19. Некоторые сведения из теории теплопроводности
§ 20. Некоторые сведения из теории термоупругости
§ 21. Влияние старения и ползучести на температурные напряжения

Б. Термический режим бетонных плотин в строительный период
§ 22. Характер напряженного состояния бетонного массива вне зоны контакта с основанием
§ 23. Характер напряженного состояния бетонного массива в зоне контакта с основанием
§ 24. Меры, предотвращающие появление температурных трещин в бетонных плотинах

В. Термический режим бетонных плотин в эксплуатационный период
§ 25. Постановка задачи
§ 26. Расчет температурных напряжений в плоских конструкциях
§ 27. Расчет температурных напряжений в арочных конструкциях
§ 28. Тепловое и термонапряженное состояние бетонных плотин в эксплуатационный период

Раздел II. Гравитационные бетонные плотины

Глава 6. Массивные бетонные плотины, их формы и конструкции
§ 29. Типы плотин, их формы и условия работы
§ 30. Основание плотины и ее примыкания к берегам
§ 31. Регулирование фильтрации воды в основании плотины и в берегах
§ 32. Бетонная кладка тела плотины
§ 33. Швы в плотинах и их уплотнение
§ 34. Дренажные и смотровые устройства в теле плотины
§ 35. Облицовка граней плотины и устройство ее гребня
§ 36. Водосбросные сооружения
§ 37. Сопряжение бетонной плотины с берегами, земляными плотинами и другими сооружениями

Глава 7. Расчеты прочности и устойчивости гравитационных бетонных плотин
§ 38. Нагрузки, действующие на плотину
§ 39. Расчет напряжений в гравитационной плотине методом сопротивления материалов
§ 40. Расчет напряженного состояния плотины треугольного профиля методом теории упругости (основной случай — действие собственного веса и гидростатического давления на одну из граней)
§ 41. Расчет плотины треугольного профиля методом теории упругости на равномерно распределенные и сосредоточенные нагрузки
§ 42. Расчет напряженного состояния плотины трапецеидального профиля
§ 43. Расчеты плотин треугольного профиля на прочие нагрузки
§ 44. Напряжения в плотине, вызываемые деформациями основания и условиями ее пространственной работы
§ 45. Влияние фильтрации воды, влажностных и температурных колебаний в бетоне на напряженно-деформативное состояние плотины
§ 46. Напряжения в плотине, вызываемые отверстиями в ней и разнородностью ее материала     
§ 47. Обеспечение прочности и долговечности плотины
§ 48. Устойчивость плотины и прочность основания

Глава 8. Облегченные бетонные плотины
§ 49. Типы облегченных плотин
§ 50. Бетонные гравитационные плотины с расширенными (широкими) швами
§ 51. Плотины с продольными полостями
§ 52. Плотины с предварительным напряжением бетона (заанкеренные)
§ 53. Прочие пути облегчения и удешевления гравитационных бетонных плотин

Раздел III. Арочные плотины

Глава 9. Типы и конструкции арочных плотин
§ 54. Классификация арочных плотин и основные их типы
§ 55. Общие сведения об арочных плотинах и их развитии. Области применения
§ 56. Основные вопросы проектирования арочных плотин
§ 57. Конструкции основных элементов арочных плотин
§ 58. Улучшения основания арочной плотины и бортов ущелья в месте ее расположения
§ 59. Некоторые новые, редко встречающиеся, неосуществленные и комбинированные конструкции арочных плотин

Глава 10. Расчеты прочности и устойчивости арочных плотин
§ 60. Существующие методы и способы расчета арочных плотин
§ 61. Учет податливости основания в расчетах арочных плотин
§ 62. Метод «независимых арок». Расчет арок с учетом податливости основания
§ 63. Метод «арок — центральной консоли»
§ 64. Метод «арок — консолей». Метод «пробных нагрузок»
§ 65. Расчет арочных плотин по теории оболочек
§ 66. Расчеты арочных плотин на сейсмические воздействия
§ 67. Расчет устойчивости береговых упоров арочных плотин

Раздел IV. Контрфорсные плотины

Глава 11. Типы и конструкции контрфорсных плотин
§ 68. Принципиальные схемы контрфорсных плотин и идея, положенная в основу конструкций плотин контрфорсного типа
§ 69. Классификация контрфорсных плотин
§ 70. Общие сведения о контрфорсных плотинах и развитии их типов
§ 71. Напорные перекрытия и водосливные плиты
§ 72. Контрфорсы и элементы жесткости
§ 73. Сопряжение плотины с основанием и методы его улучшения
§ 74. Возведение контрфорсных плотин в несколько очередей
§ 75. Влияние пропуска строительных расходов воды на конструкцию плотины
§ 76. Условия и перспективы применения различных конструкций контрфорсных плотин

Глава 12. Расчеты прочности и устойчивости контрфорсных плотин
§ 77. Предварительное определение основных размеров элементов контрфорсных плотин
§ 78. Общие замечания о расчетах прочности и устойчивости контрфорсных плотин
§ 79. Расчет напорных перекрытий и водосливных плит
§ 80. Расчет контрфорсов на прочность
§ 81. Расчет контрфорсов на устойчивость (при продольном изгибе)
§ 82. Расчет контрфорсных плотин на сдвиг
§ 83. Замечания о расчете контрфорсных плотин на сейсмические воздействия

Приложение 1. Данные о некоторых арочных и арочно-гравитационных плотинах
Приложение 2. Данные о некоторых арочных плотинах, построенных в сложных или недостаточно благоприятных геологических условиях
Приложение 3. Таблицы Льеранса для расчета круговых арок постоянной толщины на равномерно распределенную радиальную нагрузку
Приложение 4. Данные о некоторых контрфорсных плотинах
Список литературы

Предисловие

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. сказано: «В гидроэнергетике осуществлять преимущественно сооружение гидроузлов, позволяющих комплексно решать задачи производства электроэнергии, орошения земель, обеспечения народного хозяйства водой, развития судоходства и рыболовства». Современные плотины являются основными сооружениями комплексных гидроузлов, и техническому прогрессу в плотиностроении должно быть уделено большое внимание. С этой целью и написан настоящий коллективный труд.

Существующая отечественная литература довольно хорошо освещает вопросы плотиностроения на мягких (нескальных) основаниях. В этой области, как известно, в Советском Союзе достигнут большой прогресс. Строительство плотин на скальных основаниях, необходимых для возведения сооружений высоких напоров, стало интенсивно развиваться в нашей стране только после Великой Отечественной войны, главным образом в 60—70-х годах, и если высокие плотины из земли и камня уже получили освещение в монографиях С.Н. Моисеева, А.А. Ничипоровича и статьях других исследователей, то такой монографии по высоким бетонным плотинам пока еще «нет. Предлагая вниманию читателей эту книгу, авторы имеют в виду восполнить в известной мере этот пробел.

Книга составлена как учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся ,по специальности гидротехническое строительство, в развитие имеющихся учебников, но материал книги может быть полезен также и инженерам — проектировщикам и строителям.

В разделе I книги сообщаются сведения, необходимые для лучшего усвоения материала последующих разделов, посвященных собственно бетонным плотинам: гравитационным, арочным и контрфорсным. Это — вопросы роли геологического строения и учета сейсмических явлений при проектировании плотин, вопросы особенностей скальных оснований и их подготовки для возведения плотин. Далее здесь же даются краткие сведения о бетоне как материале для плотин и о термическом режиме бетонных плотин, играющем существенную роль как при производстве бетонных работ, так и при эксплуатации бетонных плотин.

Разделы II, III и IV посвящены проектированию плотин — методам статических расчетов и конструированию их. К сожалению, ограниченный объем книги не позволил осветить эти вопросы с большой подробностью. По-видимому, каждый тип плотины — гравитационный, арочный и контрфорсный — заслуживает отдельной монографии, как и вопросы организации и производства работ по бетонным плотинам вообще.

Книга написана коллективом авторов. Программа ее была составлена М.М. Гришиными Н.П. Розановым, ими же написаны основные главы, а именно: М.М. Гришиным — главы 3, 6, 7 и 8; Н.П. Розановым — главы 9, 11 и 12. Авторами остальных глав являются Л.Д. Белый — глава 1, П.И. Гордиенко — глава 2, О.А. Гершберг — глава 4, П.И. Васильев — § 17—24 главы 5, В.Г. Орехов — § 25—28 главы 5, В.Ф. Иванищев — § 60—66 главы 10 и Ю. Б. Мгалобелов — § 67 главы 10.

В целях увязки материала отдельных глав их общее редактирование проведено М.М. Гришиным.