Влияние твердости бетона гидрозатвора каменной дамбы на ее напряженно-деформированное состояние

Автор: Саинов Михаил Петрович

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 5 (90), 2020 года.

Бесплатный доступ

Введение. Известно, что при выдерживании длительных нагрузок модуль деформации бетона уменьшается в 2 ÷ 3 раза за счет ползучести. Проведенные автором исследования позволили оценить влияние релаксации напряжений в бетоне противофильтрационной поверхности каменно-насыпной плотины на его напряженно-деформированное состояние (НДС). Материалы и методы. Исследование ССР проводилось с помощью численного моделирования методом конечных элементов. Здесь считалась плотиной высотой 100 м. Расчеты проводились для широкого диапазона изменения значений линейной деформации горной насыпи (от 60 до 480 МПа) и двух значений ее коэффициента Пуассона (0,2 и 0,3). Рассмотрены различные варианты конструктивных решений призабойной зоны. Проведено моделирование снижения характеристик сдвига в контакте забоя с бетонной подстилкой за счет расположения слоя битумной мастики. Результаты. Установлено, что величина линейной деформации бетона Eb по-разному влияет на изгибающие моменты и продольные силы в забое. Уменьшение Eb преимущественно уменьшает изгибающие моменты от поперечных изгибных деформаций лицевой поверхности, но оказывает небольшое влияние на продольные силы в ней и изгибающие моменты от продольных изгибных деформаций. Изгибающие моменты поперечного изгиба почти прямо пропорциональны величине Eb. Выводы. Процессы ползучести и релаксации напряжений в бетоне благоприятно сказываются на сопротивлении торцевым трещинам, так как снижают напряжения в бетоне. Однако величина напряжений в лицевом бетоне не находится в прямой зависимости от значения модуля линейной деформации бетона Eb. Было установлено, что уменьшение Ebby на 60% снижает растягивающие напряжения в лицевом бетоне примерно на 30%. Для снижения риска появления трещин в забое не рекомендуется быстрое заполнение резервуара. При анализе конструктивного решения бетонной забойной каменной наброски плотины вполне оправдано анализ НДС при модуле упругости Eb, соответствующем его начальному значению, без учета ползучести бетона, поскольку этот случай более опасен.

Еще

Каменно-бетонная плотина, напряженно-деформированное состояние, релаксация напряжений, прочность, изгибающий момент, продольная сила, модуль деформации бетона, продольный изгиб

Короткий адрес: https://readera.org/143172545

IDR: 143172545   |   DOI: 10.18720/CUBS.90.5

Список литературы Влияние твердости бетона гидрозатвора каменной дамбы на ее напряженно-деформированное состояние

  • Wen, L., Chai, J., Xu, Z., Qin, Y., Li, Y., Junrui C. A statistical review of the behaviour of concrete face rockfill dams based on case histories. A statistical review of the behaviour of concrete-face rockfill dams based on case histories. Géotechnique. 2018. 68(9). Pp.749-771.
  • Radchenko, V.G., Glagovskij, V.B., Kassirova, N.A., Kurneva, E.V., Druzhinin, M.A. Sovremennoe nauchnoe obosnovanie stroitel'stva kamennonabrosnyh plotin s zhelezobetonnymi jekranami [Modern scientific study of the construction of concrete face rockfill dams] Gidrotehnicheskoe stroitel'stvo [Hydraulic Engineering]. 2004. 3. Pp.2-8.
  • Ma, H.Q., Cao K.M. Key technical problems of extra-high concrete faced rock-fill dam. Science in China. Series E: Technological Sciences. 2007. 50(1). Pp.20-33. 10.1007/s11431-007- 6007-5. DOI: 10.1007/s11431-007-6007-5
  • Li, N.-H., Sun, D.-W., Li, D.-H., Deng, Y.-G., Yang, J. Deformation behavior of 300 m high- concrete face rockfill dams. Yantu Gongcheng Xuebao/Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2009. No.31(2). Pp.155-160.
  • Wang, L.-B., Yan, Q. Analyze on development prospects of 300 m level ultra-high CFRD from Shuibuya high CFRD. Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, APPEEC. 2010. 5448667
  • Arici, Y. Investigation of the cracking of CFRD face plates. Computers and Geotechnics. 2011. 38. Pp.905-916.
  • DOI: 10.1016/j.compgeo.2011.06.004
  • Arici, Y., Özel, H. F. Comparison of 2D versus 3D modeling approaches for the analysis of the concrete faced rockfill Cokal Dam. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2013. 42(15). Pp.2277-2295.
  • DOI: 10.1002/eqe.2325
  • Yu, H., Li, S., Liu, Y., Zhang, J. Non-linear analysis of stress and strain of concrete-faced rockfill dam for sequential impoundment process. Mathematical and Computational Applications. 2010. 15(5). Pp.796-801.
  • DOI: 10.3390/mca15050796
  • 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. Pp.1-10.
  • DOI: 10.1155/2018/2951962
  • Ye, Zhu, Lu, Lu. Nonlinear Static Analysis of Shuibuya Dam in China - World's Highest CFRD. Electronic Journal of Geotechnical Engineering. 2016. 21(4). Pp.1527-1537.
  • Zhang, B., Wang, J.G., and Shi, R. Time-dependent deformation in high concrete-faced rockfill dam and separation between concrete face slab and cushion layer. Computers and Geotechnics. 2004. 31. Pp.559-573.
  • DOI: 10.1016/j.compgeo.2004.07.004
  • Zhou, M.-Z., Zhang B., Jie Y. Numerical simulation of soft longitudinal joints in concrete-faced rockfill dam. Soils and Foundations. 2016. 56(3). Pp.379-390.
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2016.04.005
  • Kartal, M.E., Bayraktar, A., Basaga, H.B. Nonlinear finite element reliability analysis of Concrete- Faced Rockfill (CFR) dams under static effects. Applied Mathematical Modelling. 2012. 36. Pp.5229-5248.
  • DOI: 10.1016/j.apm.2011.12.004
  • Lyapichev, Yu. Static and dynamic analyses of the heightening of concrete face gravel dam Limon (Peru). Structural mechanics of engineering constructions and buildings. 2019. 15(2). Pp.158- 168
  • DOI: 10.22363/1815-5235-2019-15-2-158-168
  • Sainov, M.P. Vliyanie formy stvora na napryazhennoe sostoyanie zhelezobetonnogo ekrana kamenno-nasypnoy plotiny [Impact of dam site configuration on 3D stress-strain state of concrete faced rockfill dam]. Magazine of Civil Engineering. 2016. 3. Pp.16-39.
  • DOI: 10.5862/MCE.63.2
  • Sainov, M.P., Egorov, I.M., Pak, K.V. Impact of rockfill dam structure heterogeneity on reinforced concrete face stress-strain state. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie [Construction: Science and Education]. 2019. 9(2):5. URL: http:nso-journal.ru.
  • DOI: 10.22227/2305-5502.2019.2.5
  • Sainov, M.P. Impact of rockfill deformation on stress-strain state on dam reinforced concrete face. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2015. 3. Pp.69- 78.
  • DOI: 10.22227/1997-0935.2015.3.69-78
  • Podvysotckii, A.A., Sainov, M.P., Soroka, V.B., Lukichev, R.V. Role of transverse joints in regulation of the reinforced concrete face stress-strain state. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2018. 12. Pp.1533-1545. 10.22227/1997- 0935.2018.12.1533-1545.
  • DOI: 10.22227/1997-0935.2018.12.1533-1545
  • Sainov M.P., Shigarov A.Y., Iasafova S.A. Reinforcement impact on the stress-deformation state of concrete faced rockfill dam. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2019. 14(3). Pp.347-355.
  • DOI: 10.22227/1997-0935.2019.3.347-355
  • Sainov, M, Zatonskikh, M. Structural cracks initiation in reinforced concrete faces of rockfill dams. Construction of Unique Buildings and Structures. 2018. 10(73). Pp. 16-27.
  • DOI: 10.18720/CUBS.73.2
  • Ma, H., Chi, F. Technical progress on researches for the safety of high concrete-faced rockfill dams. Engineering. 2016. 2. Pp.332-339.
  • Sainov, M.P. Vychislitelnaya programma po raschetu napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya gruntovykh plotin: opyt sozdaniya, metodiki i algoritmy [Computer program for the calculation of the stress-strain state of soil dams: the experience of creation, techniques and algorithms]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2013. 9(4). Pp.208-225.
  • Soroka V.B., Sainov M.P., Korolev D.V. Concrete-faced rockfill dams: experience in study of stress strain state. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2019. 14(2). Pp.207-224.
  • DOI: 10.22227/1997-0935.2019.2.207-224
  • 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. 21(7). Pp.91-105.
  • Johannesson, P., Tohlang, S.L. Lessons learned from Mohale. The International Water Power & Dam Construction. 2007. 59(8). pp.16-18+20-22+24-25.
Еще
Статья научная