Напряжённо-деформированное состояние каменных плотин с асфальтобетонными экранами в пространственной постановке

• Автор: Хоанг Минь Тхуан
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЭКРАНОВ В ГРУНТОВЫХ ПЛОТИНАХ.

1.1. Опыт строительства

1.2. Достоинства и недостатки асфальтовых противофильтрационных конструкций.

1.3 Современные конструкции плотин с асфальтобетонными экранами

1.4. Характеристика работы.

Глава 2. СВОЙСТВА И СОСТАВЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

АСФАЛЬТОБЕТОНОВ.

2.1. Составы асфальтобетонов и требования к исходным материалам

2.2. Физикомеханические свойства гидротехнического асфальтобетона

2.2.1. Прочность асфальтобетона.

Р 2.2.2. Теплоустойчивость асфальтобетона.
2.2.3. Водоустойчивость асфальтобетона
2.2.4. Плотность асфальтобетона.
2.2.5. Химическая стойкость асфальтовых бетонов.
2.2.6. Деформативность асфальтобетона.
2.3. Определение свойств асфальтобетона при различных составах и температурах.
2.3.1. Постановка исследований свойств асфальтобетона
2.3.2. Энергетическая модель материала.
2.3.3. Результаты экспериментальных исследований.
2.3.4. Назначение свойств литого и укатанного асфальтобетонов
Глава 3. Методика расчета напряженнодеформированного состояния каменных плотин с асфальтобетонным экраном в пространственной постановке
3.1. Основы Метода Конечных Элементов.
3.2. Система разрешающих уравнений МКЭ
3.3. О пространственных элементах МКЭ.
3.3.1. Функция перемещений в элементе и функции формы
3.3.2. Деформации в элементе.
3.3.3. Интегрирование в элементе.
3.3.4. Матрица упругости.
3.3.5. Формирование вектора внешних нагрузок.
3.4. Алгоритм решения задачи
3.4.1. Исходные данные для решения статической задачи МКЭ и е результаты.
3.4.2. Последовательность решения задач в МКЭ
3.4.3. Учт поэтапности возведения конструкции и изменения внешних нагрузок.
3.4.4. Принцип решения нелинейных задач
Глава 4. НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛОТИН С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ЭКРАНОМ СЕСАН4 В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПОСТАНОВКЕ
4.1. Постановка и задачи
4.2. Исследование НДС плотин с асфальтобетонным экраном в пространственной задачи.
4.2.1. Влияние на НДС экрана крутизны верхового откоса.
4.2.2. Влияние свойства асфальтобетона на НДС экрана
4.2.3. Влияние грунты тела плотины на НДС каменных плотин с асфальтобетонными экранами.
4.2.4. Влияние толщины экрана на НДС экрана.
4.3. Факторный анализ для обобщения результатов исследований
Глава 5. НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЛОТИН С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ЭКРАНОМ ПРИ РАЗНОЙ ФОРМЕ СТВОРА.
5.1. Постановка и задачи
5.2. Исследование НДС плотин с асфальтобетонным экраном в пространственной задачи
5.2.1. Влияние на НДС плотины напора на экран
5.2.2. Влияние формы створа на НДС каменных плотин с асфальтобетонными экранами.
5.2.3. Влияние коэффициент створа на НДС каменных плотин с асфальтобетонными экранами.
5.2.4. Влияние заложения верхового откоса на НДС экрана.
5.3. Факторный анализ для обобщения результатов исследований
ПРЕДИСЛОВИИЕ
Данная диссертационная работа посвящена исследованию работоспособности экрана каменных плотин на основе исследования их напряжннодеформированного состояния. Эти исследования проводились численным методом МКЭ с учтом нелинейности свойств грунтов по методике и с помощью программного комплекса, разработанного на Кафедре ГС.
Диссертационная работа проводилась в период годов в лаборатории грунтовых плотин на кафедре Гидротехнических Сооружений Московского Государственного Строительного Университета. Она была выполнена под научным руководством профессора, доктора технических наук Леонида Николаевича Рассказова. Автор выражает большую признательность своему руководителю за постоянное внимание и значительную помощь в работе.
Свою благодарность автор выражает также кандидатам технических наук М. П. Саинову, В.В. Толстикову, Бестужевой, Анискину и другим сотрудникам кафедры Гидротехнических Сооружений за помощь в работе над диссертацией.
ВВЕДЕНИЕ


Покрытие практически полностью водонепроницаемо фактическая его проницаемость, по испытанным выбуренным образцам, характеризуется Кф 1,5. Экран сопряжен со стенкой основания напорного откоса при помощи специального узла, основной конструкцией которого является асфальтобетонная заливка. Другим примером сооружения однослойного экрана является плотина Марне. Стремление повысить наджность работы асфальтобетонных облицовок в особо неблагоприятных геологических условиях, а также при наличии противодавлениям, привело к созданию облицовок с промежуточным дренажным слоем. Двухслойный асфальтобетонный экран состоит из слоя плотного асфальтобетона, уложенного на дренажный слой из пористого асфальтобетона. Такие экраны выполнены, например, на плотинах Мариенталь, Лангенпроценльтен, Бостал. Двухслойные экраны применяются в верних водохранилищах ГАЭС, со значительными колебания уровня воды 1 в течениесуток. В г. Подготовкой под экран служит обработанный битум с эмульсией из слоя щебня. Этот тип экрана широко применен при строительстве сначала на плотинах Хенкель, Хенне, Перленбах, Ваанбах, Риверис, Бигге и Штайнбах Германия, затем на плотине Виаден в Люксембурге и плотине Мулунгуши в . Африке. Первое сооружение с этим типом экрана плотина Генкель рис 1. Асфальтобетонный экран плотины Хенне, построенной в г. Асфальтобетон состоял из мелкозернистой минеральной смеси с 8 8,4 битума В, асбестового волокна и добавки тринидадского асфальта, который улучшает физические свойства асфальтобетона. Трехслойный экран был выполнен также на плотине Бигге, построенной в г. Германии. Е асфальтовый экран имеет контрольный дренажный слой и выполнен по общеприятой в Германии и других странах, конструкции 1 асфальтовый биндер чрный щебень, т. Асфальтобетонный экран выполнялся при помощи откосного асфальтоукладчика и уплотнялся двумя виброкатками по 0 кг. Наполнение асфальтоукладчика горячей асфальтовой смесью производилось автосамосвалами. В г. Монтгомери высотой ,4м, длиной 8м в США рис. Конструкция экрана выполнена в виде многослойного покрытия общей толщиною см из плотного асфальтобетона с 8,5 битума типа БН III и известнякового порошка, который укладывался на выравнивающую подготовку из пористого асфальтобетона толщиною до 7,5 см. В дальнейшем экраны такой конструкции были осуществлены на плотинах Смит Моунтен, Гленн Энн , Хоумстейк высотой м и Санта Инез. Морж всего 8 см. Асфальтобетонные экраны сочетают в себе высокую водонепроницаемость с достаточной механической прочностью, что позволило успешно их использовать для противофильтрационного экранирования таких высоких плотин, как, например, ЭльЛимонеро Италия высотой 1 м, ИринЭмда I Алжир ,5 м, Мияма Япония и Негратин Испания ,5 м и ряд других Коэффициент фильтрации через асфальтобетонные противофильтрационные
экраны составляет от до смс, а на гидроаккумулирующем бассейне Глемс даже смс. Суммарный фильтрационный расход из такого бассейна емкостью около 2 млн. Важным конструктивным элементом плотины является узел сопряжения экрана с основанием к настоящему времени. Этот вопрос достаточно хорошо изучен, и разработаны типовые решения сопряжения экрана с основанием , 0, 1. Конструкция примыкания асфальтобетонного экрана с бетонной стенкой в основании и с парапетом на гребне плотины показаны на рис 1. По данным Ю. Н.Касаткина и по материалам, особое внимание должно уделяться соединениям гибкой части экрана с бетоном и особенно со шпунтовыми элементами. При проектировании элементов соединения широкое применение нашли рекомендации, основанные на французском опыте 1, который указывает, что необходимо учитывать вязкоупругие характеристики асфальтобетона под действием длительного гидростатического давления. Экран, уложенный на подстилающий слой, деформируется гораздо больше, чем жесткие конструкции, установленные на скальном основании. Профиль жесткого элемента должен иметь большую площадь опоры для гибкого экрана, контактная поверхность должна быть наклонной, а не вертикальной. В зоне контакта предусматривается дополнительная толщина асфальтобетона, который благодаря своей пластичности заполняет образующиеся пустоты.