CC BY
7К недостаткам можно отнести следующие факторы:
- трудоемкость реализации данного метода, которая заключается в том, что песок соответствующей крупности должен заблаговременно заготавливаться на береговых складах, позволяющих практически круглосуточно осуществлять его доставку к конкретным створам реки;
- значительные единовременные и последующие затраты;
- отсутствие возможности увеличения судоходной глубины;
- возможная интенсификация процесса размыва и посадки уровня воды в случае прекращения подпитки потока наносами.
Список литературы
[1] Векслер А. Б., Доненберг В. М. Переформирования русла в нижних бьефах крупных ГЭС. -М.: Энергоатомиздат, 1983.-216 с.
[2] Векслер А.Б., Доненберг В.М. Опыт оценки трансформации русла рек в нижних бьефах гидроузлов. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, том 230. С-Пб.,1997.
[3] Фролов Р.Д. Русловой режим нижних бьефов ГЭС. Современное состояние водных путей и проблемы русловых процессов. Сборник статей. - М.: 1999.
[4] Kuhl, D. 14 years artificial grain feeding in the Rhine downstream the barrage lffezheim Federal Waterway and Shipping Administration, Waterway and Shipping Office Freiburg, Germany// 5th international symposium on river sedimentation, Karlsruhe 1992.
FEATURES BED OF PROCESSES AND METHODS STABILIZATION OF THE CHANNEL ON SITES BOTTOM POOL HYDROELECTRIC POWER STATION
M. V. Shestova
In the given work results of the analysis bed rearrangements in bottom lock pooI three hydrounits are resulted: the Nizhniy Novgorod hydroelectric power station (river Volga). Novosibirsk hydroelectric power station (river Ob) and the Volgograd hydroelectric power station (river Volga). The basic features of a hydrological mode and the organization of navigation on researched sites are marked. Methods of stabilization of a channel on sites bottom pool hydroelectric power station are considered in view of foreign experience.
УДК 627.8:691.32
В.П. Куликов, к.т.н., доцент.
Р.П. Лобанцев, аспирант, ВГАВТ.
603005, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕТОНА В СВОБОДНО ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПЛИТЕ КОНТРФОРСНОЙ ПЛОТИНЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОРОВОЙ ВЛАГИ
Рассматривается возможность определения напряженного состояния бетона, путем получения аналитических зависимостей для расчета напряжений в бетоне плиты при воздействии давления поровой влаги (воды и льда).
Плиты напорных перекрытий контрофорсных плотин находятся в сложных условиях эксплуатации. В теплый период года вода фильтрует через бетон из верхнего
бьефа в нижний. Зимой плита промерзает со стороны нижнего бьефа, вода в порах бетона замерзает, увеличивает свой объем примерно на 10 % и вытесняется льдом из пор бетона в водохранилище. Изменение давления воды в порах бетона ведет к изменению напряженного состояния плиты и к разрушению бетона.
Цель данной работы - получить аналитические зависимости для расчета напряжений в бетоне плиты при воздействии давления поровой влаги (воды и льда).
Рассматриваемые ниже исследования выполнены при следующих допущениях:
- модуль упругости бетона не меняется при фазовых переходах поровой влаги;
- лед способен передавать гидростатическое давление на скелет бетона (лед обладает свойствами жидкости);
- изменение относительной деформации бетона (талого или мерзлого) не зависит от величины порового давления влаги;
- величина давления поровой влаги известна из решения фильтрационной задачи.
Влияние давления поровой влаги на напряженное состояние бетона можно оценить при рассмотрении условий равновесия элементарного параллелепипеда с гранями параллельными координатным плоскостям и ребрам длиной с!х, Ау, сЬ, вырезанного из тела, нагруженного равномерным давлением по всей его поверхности. Для того, чтобы такая оценка стала возможной, необходимо в дополнение к принятым выше допущениям, условиться в том, что воздействие порового давления на скелет бетона одинаково по всему объему параллелепипеда. Это условие накладывает определенные требования к характеру распределения пор в бетоне и к размерам рассматриваемого параллелепипеда. В частности, распределение пор по объему бетона должно быть равномерным, а сечение параллелепипеда должно включать сечение поры. С учетом принятых допущений параллелепипед можно рассматривать как однородное изотропное и сплошное тело, нагруженное равномерным поровым давлением Рп.
Согласно [1] параллелепипед будет находиться в равновесии, если
Рвн = Рп (1)
где Рвн - внешнее давление на поверхности параллелепипеда.
Любое нарушение этого равновесия ведет к деформациям параллелепипеда и появлению напряжений, в бетоне. Компоненты напряжения деформации и перемещения каждой точки тела выражаются зависимостями (2) - (4) приведенными в табл. 1.
Зависимости (2) - (4) позволяют определить напряженное состояние конструктивного элемента только в случае равномерно распределенного порового давления по всей толщине бетона при равномерно распределенном давлении по всей наружной поверхности конструктивного элемента. В процессе эксплуатации сооружения давление влаги в порах бетона постоянно меняется. В этом случае напряженное состояние конструкции станет более сложным и может быть определено из условия совместности деформаций всех элементарных параллелепипедов, слагающих конструкцию (плиту) (рис. 1).
Силовое воздействие на рассматриваемый элементарный параллелепипед «1» со стороны окружающей среды будет складываться из порового давления влаги на его наружные поверхности. В условиях одномерной фильтрации внешние гидростатическое давление будет действовать только на поверхности параллелепипеда, ориентированные нормально к координатной оси ОХ. На поверхностях, нормальных к координатным осям ОУ и ОЪ внешнее гидростатическое давление отсутствует.
При таких условиях внешнего силового воздействия, компоненты напряжения в каждой точке параллелепипеда, согласно (2) табл. 1 определяются зависимостями:
= ~(Рпч<=
°у., = =РП,1
* ху., = *уг,< = = 0
(5)
Разница
ДЛ» ,/ = ^-(Рл - Рп ,,+ 1 )
2 (6)
обусловленная градиентом напора вызовет перемещение каждой точки параллелепипеда «Ь> в направлении оси ОХ и будет представлять собой величину составляющей полного гидростатического давления, действующего на весь объем параллелепипеда «Ь> в направлении движения фильтрационного потока. Суммарное значение таких составляющих по всей толщине плиты будет представлять собой нагрузку интенсивностью ях, действующую на плиту в расчетном сечении на глубине Нверх:
Ч, = 7Е АРп„ = (?п>1-1-Рп >м)
,=1 '=' , Мпа (7)
при 1=1 и и величины Рга-1 и Рш+1 соответственно равны интенсивности давления воды со стороны водохранилища:
Рп ’« = °’01 г-Н “<» , Мпа (8)
и давлению воздуха со стороны нижнего бъефа:
Рп .**, = 0 .>Мпа (9)
В зависимостях (5) выражения для определения напряжений справедливо только для случая движения фильтрационного потока из верхнего бъефа в нижний, когда направление фильтрации совпадает с направлением координатной оси ОХ. В случае смены направления движения фильтрационного потока в сторону верхнего бъефа (отжатие воды льдом в сторону водохранилища) выражение для стх,1 примет вид:
°= "(Л,.-. - рп.,) Мпа (Ю)
Решение (2) обеспечивает совместность деформаций элементарных параллелепипедов в направлении координатной оси ОХ. Для обеспечения совместности деформаций в направлении осей ОУ и ОЪ можно воспользоваться решением задачи термоупругости [2], получить общее решение задачи по отысканию напряжений в плите от воздействия порового давления влаги.
В общем виде решение задачи по определению составляющих напряжений ах,р, сту,р,ст2,р,тху,р,ту7.,р,тгх,р может быть получено на основе решения уравнения Пуассона:
?-о. <■;НО*
('--И. (п)
при следующих граничных условиях:
ах,р = ау,р = аг,р =0
при
и=У=Ш=0 (12)
— Поправление фильтрации
^Т^Тгт - Эпюра распределения парового дарения
Рис 1 СилоЬое йоздеист&ир пор ой ого давления
на систему параллелепипедов слагающих плиту
а) фрагмент плиты-,
б) фрагмент системы параллелепипедов
В (11) Ф - функция упругого потенциала.
Следуя известной методике [1,3] выражение для функции упругого потенциала, при одномерной фильтрации, можно записать в виде:
Ф=(1 'Л| (1 - V)
(13)
ху = х----
где 2 > получить зависимости для определения напряжений свободно
деформируемой плите от воздействия порового давления влаги:
х.р
1-1/
Р -£.-111 " б 8г
(1+^;
" д 8Ъ
тху,р = туг,р = тгх.р = О
где
ы
1-1
, Мпа м
Площадь эпюры порового давления:
/ = 1
, Мпа м2
(14)
(15)
(16)
Статический момент инерции эпюры порового давления относительно нейтральной оси, проходящей через центр тяжести площади поперечного сечения плиты в направлении осей X и У; 8’х- МПа - величина напряжения, определяемая по зависимостям (2) или (10).
Решение уравнений (14) - (16) позволяет определить напряженное состояние свободно деформируемой плиты от воздействия порового давления влаги.
Таблица
Зависимости для определения и деформированного состояния конструктивного элемента при равномерном распределении давления влаги в порах бетона /3/
Составляющая Расчетная формула Номер формулы
Напряжений <тх,р = оу,р = сге,р= -(Рвн -Рп); тху,р = туг,р = тгх,р = 0 (2)
Деформаций У" 0 2у) еху.р = еуг,р = егх.р = 0 (3)
Перемещений Р — Р и= "" , " -(1 2у) х К о = -ц/ = 0 (4)
Список литературы
[1] Васильев П.И.. Кононов Ю.И. Температурные напряжения в бетонных массивах. Курс лекций. - Л.: Изд-во лаборатории полиграфических машин ЛПИ им. М.И. Калинина. 1969 - 120 с.
[2] Гинзбург Ц.Г., Литвинова Р.Е., Судаков В.Б. Влияние замораживания на физикомеханические свойства гидротехнического бетона и основные мероприятия по обеспечению его морозостойкости // Второй международный симпозиум по зимнему бетонированию. - 1975. -Т. 1,-С. 42-50.
[3] Папкович П.Ф. Теория упругости. - М-Л.: Оборонгиз, 1939. - 640 с.
INTENSE CONDITION OF CONCRETE IN FREELY DEFORMABLE PLATE BUTTRESS DAMFROM INFLUENCE OF PRESSURE INTERSTITIAL WATER
V.P. Kulikov, R.P. Lobantsev
The opportunity of definition of an intense condition of concrete is considered, by reception of analytical dependences for calculation of pressure in concrete of a plate at influence of pressure interstitial water.
УДК 627.059.14:691.32
Р.П. Лобанцев, аспирант.
В. П. Куликов, к.т.н, доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
О ТЕХНИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СУДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ
В статье рассматривается состояние бетона конструктивных элементов судоходных шлюзов расположенных на р. Волга. Проведен анализ данных натурных исследований стен камер шлюзов. На основании анализа выявлены наиболее характерные зоны разрушения бетона.
Большинство гидротехнических сооружений на р. волга построено в 50-70 года прошлого века. Таким образом продолжительность работы сооружений составлеет от 30 до 50 лет. Бетонные конструкции гидротехнических сооружений находящиеся в процессе длительной эксплуатации подвержены воздействию многочисленных разрушающих факторов. Последствия воздействия этих факторов можно оценить путем анализа данных натурных обследований, стен камер судоходных шлюзов, проведенных специалистами Волжского ГБУВПиС (табл. 1).
Анализ данных обследований позволяет выделить пять основных зон разрушения бетона по высоте стен камер шлюзов (рис 1):
1. Для этой зоны характерны разрушения в виде истирания плит, появления тре-шин и сколов. Разрушения наблюдаются на небольших площадях.
2. В этой зоне происходит увеличение площадей истирания поверхности плит оболочек, образуются раковины, сколы, появляются участки шелушения и отслаивания бетона, большее количество трещин.
3. Наблюдаются наибольшие площади разрушения, появление большого количества трещин, раковин сколов, происходит шелушение и отслаивание поверхностного слоя бетона, а так же разрушение плит оболочек как без обнажения так и с обнажением арматуры.
4. Происходит постепенное уменьшение площадей разрушения, но сохраняется значительное количество участков с присутствием всех вышеперечисленных типов разрушений.
5. Разрушение плит оболочек на небольших площадях в виде истирания, трещин, сколов, раковин.
Количество разрушений приходящееся на каждую из зон в процентном соотношении ко всему объему разрушений приведено на рис. 2.
Данное распределение зон разрушения характерно для всех сооружений Волжского ГБУВПиС.
