Арочная плотина - Arch dam

В Katse Dam, бетонная арочная плотина высотой 185 м в г. Лесото.
В Плотина Морроу-Пойнт представляет собой арочную плотину двойной кривизны.

An арочная плотина бетонный плотина которая в плане изогнута вверх по течению.[1] В арка плотина спроектирована так, что сила воды против нее, известная как гидростатическое давление, прижимается к арке, заставляя арку немного выпрямляться и укрепляя конструкцию, когда она вдавливается в ее фундамент или опоры. Арочная плотина больше всего подходит для узких каньоны или же ущелья с отвесными стенами из прочной породы для поддержки конструкции и напряжений.[2] Поскольку они тоньше, чем любой другой тип плотин, для них требуется гораздо меньше строительного материала, что делает их экономичными и практичными в отдаленных районах.

Классификация

Как правило, арочные дамбы классифицируются в зависимости от отношения толщины основания к высоте конструкции (b / h) как:[1]

  • Тонкая, на ч / ч менее 0,2,
  • Средней толщины, для ч / ч от 0,2 до 0,3, и
  • Толстый, при соотношении ч / б более 0,3.

Арочные плотины, классифицируемые по высоте конструкции, включают:[1]

  • Низкие плотины до 100 футов (30 м),
  • Плотины средней высоты между 100–300 футов (30–91 м),
  • Высокие плотины более 300 футов (91 м).

История

Арка Шах Аббаса рядом Куритская плотина - 14 век

История создания арочных плотин началась с Римляне в I веке до нашей эры и после того, как были разработаны несколько дизайнов и техник, в XX веке было достигнуто относительное единообразие. Первая известная арочная плотина, Плотина Гланум, также известная как дамба Валлон-де-Бом, была построена Римляне в Франция и восходит к I веку до нашей эры.[3][4][5] Плотина была около 12 метров (39 футов) в высоту и 18 метров (59 футов) в длину. Его радиус составлял около 14 м (46 футов), и он состоял из двух каменных стен. Римляне построили его для снабжения поблизости Glanum с водой.

Плотина Монте-Ново в Португалия была еще одна ранняя арка плотина, построенная римлянами в 300 г. н.э. Его высота составляла 5,7 метра (19 футов), длина - 52 метра (171 фут), а радиус - 19 метров (62 фута). Изогнутые концы плотины встречались с двумя крылатыми стенами, которые позже поддерживались двумя контрфорсами. Плотина также имела два водовыпуска для перемещения мельниц вниз по течению.[6]

В Дара Дам была еще одна арочная плотина, построенная римлянами, в которой историк Прокопий написал бы о его конструкции: «Этот барьер не был построен по прямой линии, но был изогнут в форме полумесяца, так что кривая, лежащая против течения реки, могла бы оказать еще большее сопротивление сила потока ".[3]

В Монголы также построили арочные дамбы в современном Иране. Самым ранним из них был Кебар плотина построенный около 1300 года, он был 26 м (85 футов) в высоту, 55 м (180 футов) в длину и имел радиус 35 м (115 футов). Их вторая плотина была построена около 1350 года и называется Куритская плотина. После того, как в 1850 году к дамбе было добавлено 4 метра (13 футов), она стала 64 метра (210 футов) в высоту и оставалась самой высокой плотиной в мире до начала 20 века. Куритская плотина была каменной кладкой и построена в очень узком каньоне. Каньон был настолько узким, что длина гребня составляла всего 44% от высоты. Плотина все еще стоит, даже несмотря на то, что часть ее нижней стены вниз по течению отвалилась.[4]

Плотина Эльче в Эльче, Испания Постсредневековая арочная плотина, построенная в 1630-х годах Жоаном дель Темплом и первая в Европе со времен римлян. Плотина была 26 метров (85 футов) в высоту, 75 метров (246 футов) в длину и имела радиус 62 метра (203 фута). Эта арочная плотина также опирается на крылатые стены, служившие упорами.[4]

В ХХ веке первая в мире арочная плотина переменного радиуса была построена на Salmon Creek возле Джуно, Аляска. Верхняя поверхность дамбы Салмон-Крик выпирала вверх по течению, что ослабляло давление на более сильные изогнутые нижние арки возле устоев. Плотина также имела больший носок, который компенсировал давление на пятку плотины, расположенную выше по течению, которая теперь изгибалась больше вниз по течению. Технологические и экономические преимущества плотины Салмон-Крик позволили проектировать более крупные и более высокие плотины. Таким образом, плотина была революционной, и вскоре аналогичные конструкции были приняты во всем мире, в частности Бюро мелиорации США.[4]

В 1920 году швейцарский инженер и проектировщик плотин Альфред Стаки разработал новые методы расчета арочных плотин.[7] введение концепции эластичность при строительстве Montsalvens арочная плотина в Швейцарии, тем самым улучшив профиль плотины в вертикальном направлении за счет использования формы параболической арки вместо круглой формы арки.

Ингури плотина на Кавказе Грузия.

Плотина Пенсакола, завершено в состоянии Оклахома в 1940 году считалась самой длинной многоарочной плотиной в США. Разработано У. Р. Холуэй, имеет 51 арку. и максимальная высота 150 футов (46 м) над руслом реки. Общая длина дамбы и ее секций составляет 6 565 футов (2001 м), в то время как многоарочная секция имеет длину 4284 футов (1306 м), а ее комбинация с участками водосброса составляет 5 145 футов (1568 м). Каждая арка плотины имеет свободный пролет 60 футов (18 м), а каждый контрфорс имеет ширину 24 фута (7,3 м).[8]

Конструкции арочных плотин будут и дальше тестировать новые ограничения и конструкции, такие как двух- и многокривые. Швейцарский инженер Альфред Стаки и Бюро мелиорации США разработало метод распределения веса и напряжения в 1960-х годах, а строительство арочной дамбы в Соединенных Штатах увидело бы свой последний скачок тогда с плотинами, такими как 143-метровая двойная кривая Плотина Морроу-Пойнт в Колорадо, завершено в 1968 году.[9] К концу 20 века конструкция арочных плотин во всем мире достигла относительного единообразия.[4] В настоящее время самая высокая арочная плотина в мире составляет 305 метров (1001 фут). Плотина Цзинпин-И в Китай, который был завершен в 2013 году.[10] Самая длинная арочная арка с контрольной плотиной в мире - это Дэниэл-Джонсон плотина в Квебек, Канада. Это 214 метров (702 футов) в высоту и 1314 метров (4311 футов) в длину по гребню. Он был достроен в 1968 году и сдан в эксплуатацию в 1970 году.[11]

Плотина Пенсакола была одним из последних нескольких типов арок, построенных в Соединенных Штатах. В заявке NRHP говорится, что это произошло из-за того, что три плотины этого типа вышли из строя: (1) плотина Гем-Лейк, Плотина Святого Франциска (Калифорния), Плотина озера Ходжес (Калифорния). Ни один из этих отказов не был вызван конструкцией с несколькими арками.[8]

Дизайн

Проектирование арочной дамбы - очень сложный процесс. Он начинается с первоначального плана плотины, который постоянно совершенствуется, пока проектные цели не будут достигнуты в рамках проектных критериев.[1][12]

Нагрузки

Основными нагрузками, на которые рассчитана арочная плотина, являются:[1][12]

  • Статическая нагрузка
  • Гидростатическая нагрузка, создаваемая пластом и нижним бьефом.
  • Температурная нагрузка
  • Землетрясение нагрузки

Другие различные нагрузки, которые влияют на плотину, включают: ледяные и иловые нагрузки и подъемное давление.[1][12]

В Плотина Идукки в Керала, Индия.

Чаще всего арочная плотина выполняется из бетона и размещается в V-образной долине. Фундамент или опоры для арочной дамбы должны быть очень устойчивыми и пропорциональными бетону. Существует две основных конструкции арочной дамбы: плотины постоянного радиуса, которые имеют постоянный радиус кривизны, и плотины переменного радиуса, которые имеют как восходящие, так и нисходящие кривые, которые систематически уменьшаются в радиусе ниже гребня. Плотина, которая двойная кривая как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях можно назвать купольная плотина. Арочные дамбы с более чем одной смежной аркой или плоскостью описываются как многоарочные плотины. Ранние примеры включают римский Плотина Эспаррагалехо с более поздними примерами, такими как Дэниэл-Джонсон плотина (1968) и Плотина Итайпу (1982). Однако в результате отказа Gleno Dam вскоре после постройки в 1923 г. строительство новых многокарочных плотин стало менее популярным.[13]

Усадочные швы обычно размещаются каждые 20 м в арочной дамбе, а затем заполняются раствор после контроля остывает и застывает.[14]

Типы арочной плотины

  1. Арочная плотина постоянного радиуса
  2. Арочная плотина переменного радиуса
  3. Плотина с постоянным углом арки
  • Арочная плотина постоянного радиуса - верхняя поверхность плотины имеет постоянный радиус, что делает ее лицо линейной формы по всей высоте плотины. Но у внутренних изгибов их радиус уменьшается по мере того, как мы движемся вниз от верхней отметки к нижней, и, таким образом, в поперечном сечении они образуют форму треугольника.
  • Плотина с переменной аркой - радиус внутренней и внешней сторон свода плотины варьируется снизу вверх. Радиус арки наибольший наверху и наименьший на более низких отметках. Центральный угол арки также расширяется по мере продвижения вверх.
  • Арочная плотина с постоянным углом наклона - это самый экономичный в строительстве. Однако для третьего типа арочной плотины требуется более прочный фундамент, так как он имеет выступы на участках примыкания. Арочная плотина с постоянным углом - это такая плотина, в которой центральные углы горизонтальных арочных колец имеют одинаковую величину на всех отметках.

Примеры арочных плотин

Эль-Атазарская плотина, возле Мадрид

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Проектирование арочных плотин - Руководство по проектированию бетонных арочных плотин, Денвер, Колорадо: Бюро мелиорации, 1977 г.
  2. ^ "Силы Арки Дамбы". В архиве из оригинала 5 февраля 2007 г.. Получено 5 февраля 2007.
  3. ^ а б Смит, Норман (1971), История плотин, Лондон: Питер Дэвис, ISBN  0-432-15090-0
  4. ^ а б c d е «Ключевые события в истории арочных плотин». Трещины плотины. SimScience. В архиве из оригинала 28 июля 2012 г.. Получено 20 сентября 2018. из archive.org
  5. ^ Д. Патрик ДЖЕЙМС, Хьюберт ШАНСОН. «Историческое развитие арочных плотин. От каменных арок до современных бетонных конструкций». Barrages.org. Получено 18 июля 2010.
  6. ^ Chaason, Хьюберт. "ОТЛОЖЕНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В АВСТРАЛИИ: ОБЗОР" (PDF). Журнал ресурсов. п. 101. Получено 18 июля 2010.
  7. ^ Чен, Шэн-Хун (09.06.2015). Гидравлические конструкции. Springer. ISBN  9783662473313.
  8. ^ а б "Национальный регистр исторических мест. Плотина Пенсакола". В архиве 2010-06-26 на Wayback Machine По состоянию на 3 января 2016 г.
  9. ^ «Концепции и критерии проектирования арочной плотины». Даремский университет. Получено 18 июля 2010.
  10. ^ «Первая в мире арочная плотина Цзиньпин» (на китайском языке). Сеть Economic Times. 2 сентября 2013 г. Архивировано с оригинал 9 сентября 2013 г.. Получено 9 сентября 2013.
  11. ^ Гимон, Андреан (3 августа 2010 г.). "Manic 5: colossal témoin du génie québécois en hydroélectricité". suite101.fr. Архивировано из оригинал 17 августа 2010 г.. Получено 30 сентября 2010.
  12. ^ а б c Проектирование арочной плотины - Руководство по проектированию EM 1110-2-2201, Вашингтон, округ Колумбия: Инженерный корпус армии США, 1994 г.
  13. ^ Герцог, Макс А. М. (1999). Практический анализ плотины. Лондон: Томас Телфорд Паблишинг. С. 115, 119–126. ISBN  3-8041-2070-9.
  14. ^ «Сокращенные суставы». Арочные дамбы. Даремский университет. Получено 18 июля 2010.

внешняя ссылка