Классификация арочных плотин зависит от их угла, радиуса и кривизны. Существует четыре типа арочных плотин: арочная плотина постоянного радиуса, арочная плотина переменного радиуса, арочная плотина постоянного угла, арочная плотина двойной кривизны.
Арочная плотина – это сплошная стена криволинейной формы, которая обычно строится из цементного бетона. Она предпочтительна там, где образуются речные долины.
По характеру работы арочная плотина напоминает частично консольную подпорную стену и частично арочное действие. Вся изогнутая стена стоит на большом основании и передает нагрузку на два конца плотины с помощью горизонтальной тяги.
Другим важным моментом является то, что несущая способность арочной плотины также зависит от ее кривизны, т.е. чем больше кривизна, тем больше нагрузка. Ниже рассматриваются различные типы арочных плотин, построенных и используемых в мире, и их характеристики.
Типы конструкций арочных плотин
Арочные плотины обычно классифицируются на четыре основных типа:
- Арочная плотина постоянного радиуса
- Арочная плотина переменного радиуса
- Арочная плотина с постоянным углом наклона
- Арочная плотина двойной кривизны
Арочная плотина постоянного радиуса
Арочная плотина постоянного радиуса, в которой внешняя боковая кривая арки строится с постоянным радиусом на всех высотах. В то же время внутренняя кривая арки строится с уменьшающимся радиусом от верха к низу плотины.
Кривая внешней стороны арки называется экстрадос, а внутренняя кривая – интродос. Экстрадос всегда обращен в сторону верхнего течения, а интрадос – в сторону нижнего течения.
Толщина плотины больше у основания, чтобы противостоять гидростатическому давлению воды, и минимальная толщина обеспечивается в верхней части. Поперечное сечение арочной плотины постоянного радиуса выглядит как прямоугольный треугольник, в котором вертикальная линия представляет extrados, а гипотенуза – intrados.
В этом типе арочной плотины все центры круговых кривых интрадо лежат на одной линии, и на этой же линии лежат центры экстрадо. Таким образом, эту плотину можно также назвать арочная плотина с постоянным центром.
Для строительства арочных плотин постоянного радиуса требуется большое количество бетона. Это наиболее распространенные типы арочных плотин, и их обычно предпочитают использовать в следующих случаях U-образные долины.
Центральные углы арочных плотин постоянного радиуса не являются постоянными. Угол, образуемый каждым арочным кольцом в его центре, меняется на разных высотах. Центральный угол максимален в верхней части плотины и минимален в нижней части плотины.
Но есть некоторые рекомендации, в которых самый безопасный угол для арочной плотины выведен как 133o 34′. Но из-за ее формы невозможно обеспечить постоянный угол по всей плотине.
Следовательно, этот самый безопасный угол обеспечивается для среднего арочного кольца. От среднего кольца угол будет увеличиваться к вершине и уменьшаться к основанию плотины. Но в верхней части плотины угол не должен быть больше 150o, поэтому при проектировании угол вершины плотины стараются сделать меньше 150o.
Арочная плотина переменного радиуса
Арочная плотина с переменным радиусом, как видно из названия, радиусы кривых extrados (внешняя сторона) и intrados (внутренняя сторона) изменяются в зависимости от высоты. Радиус максимален в верхней части плотины и минимален у ее основания. В этом случае центральные углы арочных колец также изменяются на разных высотах, поэтому такую плотину называют арочной плотиной с переменным центром.
Центральная линия или линия короны на нисходящей стороне выглядит как вертикальная линия, а обе стороны этой линии выглядят как изломы при виде сверху. На абатментах она также выглядит как вертикальная линия, так же как и со стороны верхнего течения.
Следовательно, можно предусмотреть навесы на венце, а также на примыканиях, которые могут уменьшить проектную толщину плотины, чтобы уменьшить количество бетона и сделать ее экономичной.
В целом, арочная плотина переменного радиуса экономичнее, чем арочная плотина постоянного радиуса. В ней используется только 58% от количества бетона, используемого для арочной плотины постоянного радиуса. Этот тип арочной плотины больше подходит для V-образных долин.
Арочная плотина с постоянным углом наклона
Арочная плотина с постоянным углом наклона – это плотина, в которой центральный угол каждого арочного кольца постоянен по всей высоте арочной плотины. Она получается путем модификации арочной плотины переменного радиуса. В качестве центрального угла в данном случае используется безопасный и оптимальный центральный угол 1330 34′.
Для этого типа арочной плотины необходимо предусмотреть навесы на венце и в абатментах. Навесы также устанавливаются на более прочных основаниях и не подходят для слабых оснований.
Этот тип арочной плотины более экономичен, чем два вышеперечисленных типа, и требует всего 43% от количества бетона, используемого для строительства арочной плотины постоянного радиуса. Арочная плотина с постоянным углом наклона больше подходит для V-образных долин.
Арочная плотина двойной кривизны
Арочная плотина двойной кривизны, в которой кривизна обеспечивается не только в горизонтальном, но и в вертикальном направлении. Это означает, что поперечное сечение двойной кривизны также выглядит как кривая.
Вся плотина имеет вид оболочки, поэтому ее также называют арочная плотина.
Из-за двойной кривизны толщина стенки арки уменьшается. Но эти плотины невертикального типа сложнее строить по сравнению с другими тремя типами. Они также требуют более прочных фундаментов. Оболочечные арочные плотины больше подходят для очень узких долин.
- 21 тип плотин в строительстве.
- Типы арочных конструкций по форме, материалу изготовления, качеству исполнения.
- Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
- Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
- Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
- Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
- Что такое арка? Различные компоненты арки.