Арка плотина является конкретной плотиной , которая изогнута вверх по течению в плане. [1] арка плотины разработана таким образом , что сила воды против нее, известной как гидростатического давления , давит на арку, в результате чего дуги немного выправить и укрепление структуры , как она толкает в ее фундамент или упоры. Арочная плотина больше всего подходит для узких каньонов или ущелий с крутыми стенами из прочной скальной 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 удаленных районах.
Классификация [ править ]
Как правило, арочные дамбы классифицируются на основе отношения толщины основания к высоте конструкции (b / h) следующим образом: [1]
- Тонкая, на ч / ч менее 0,2,
- Средней толщины, для ч / ч от 0,2 до 0,3, и
- Толстый, при соотношении ч / з более 0,3.
Арочные плотины, классифицируемые по высоте конструкции, следующие: [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 [ править ]
Развитие арочных плотин на протяжении всей истории началось с римлян в 1 веке до нашей эры, и после того, как были разработаны несколько конструкций и методов, в 20 веке было достигнуто относительное единообразие. Первая известная арочная плотина, плотина Гланум , также известная как плотина Валлон-де-Бом, была построена римлянами во Франции 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, чтобы снабжать близлежащий Гланум водой.
Плотина Монте-Ново в Португалии была еще одной ранней арочной плотиной, построенной римлянами в 300 году нашей эры. 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]
Дара Плотина была еще одна арка дамба , построенная римлянами , в котором историк Прокопий бы написать его конструкции: «Этот барьер не был построен по прямой линии, но была согнута в форме полумесяца, так что кривая, лежа против течения реки, возможно, сможет оказать еще большее сопротивление силе потока ". [3]
В монголах также построены арочные плотины в современном Иране. Самой ранней из них была плотина Кебар, построенная около 1300 года, которая была 26 м (85 футов) в высоту, 55 м (180 футов) в длину и имела радиус 35 м (115 футов). Их вторая плотина была построена около 1350 года и называется Куритской плотиной . 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 его гребень составлял всего 44% высоты. Плотина все еще стоит, хотя часть ее нижней стены в нижнем течении отвалилась. [4]
Плотина Эльче в Эльче , Испания, была арочной плотиной, построенной в 1630-х годах Хоаннесом дель Темплом и первой 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 начале 20 века первая в мире арочная плотина с переменным радиусом была построена на реке Салмон-Крик недалеко от Джуно , Аляска . Верхняя часть дамбы Салмон-Крик выпирала вверх по течению, что уменьшало давление на более сильные изогнутые нижние арки возле устоев. У дамбы также был более крупный носок, который компенсировал давление на пятку дамбы 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], введя концепцию упругости во время строительства арочной плотины Монтсальвенс в Швейцарии, тем самым улучшив профиль плотины в вертикальном направлении с помощью параболическая форма арки вместо круглой формы арки.
Плотина Пенсакола , построенная в штате Оклахома в 1940 году, считалась самой длинной многоарочной плотиной в Соединенных Штатах. Разработанный WR Holway , он 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 фута (1306 м), а ее комбинация с секциями водосброса составляет 5 145 футов (1568 м). Каждая арка плотины имеет свободный пролет 60 футов (18 м), а каждый контрфорс - 24 фута (7,3 м) в ширину. [8]
Конструкции арочной плотины будут продолжать испытывать новые ограничения и конструкции, такие как двух- и многокривые. Швейцарский инженер Альфред Стаки и Бюро мелиорации США разработали метод распределения веса и напряжения в 1960-х годах, и строительство арочной дамбы в Соединенных Штатах увидело бы свой последний скачок тогда с плотинами, такими как 143-метровая точка Морроу с двойной кривизной. Плотина в Колорадо, завершена в 1968 году. [9] К концу 20-го века конструкция арочной плотины достигла относительного единообразия во всем мире. [4] В настоящее время самой высокой арочной плотиной в мире является 305- метровая плотина Цзинпин-И в Китае , строительство которой было завершено в 2013 году. [10]Самый длинный множественный арк с трапециевидной плотиной в мире является Daniel Johnson-Dam в Квебеке , Канада . Это 214 метров (702 футов) в высоту и 1314 метров (4311 футов) в длину по гребню. Он был завершен 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 Джем-Лейк, плотина Св. Франциска (Калифорния), плотина озера Ходжес (Калифорния). Ни один из этих отказов не был вызван конструкцией с множеством арок. [8]
Дизайн [ править ]
Проектирование арочной дамбы - очень сложный процесс. Он начинается с первоначального плана плотины, который постоянно улучшается до тех пор, пока проектные цели не будут достигнуты в рамках проектных критериев. [1] [12]
Нагрузки [ править ]
Основными нагрузками, на которые рассчитана арочная плотина, являются: [1] [12]
- Мертвая нагрузка
- Гидростатическая нагрузка, создаваемая резервуаром и нижним бьефом.
- Температурная нагрузка
- Землетрясение нагрузки
Другие различные нагрузки, которые влияют на плотину, включают: ледяные и иловые нагрузки, а также подъемное давление. [1] [12]
Чаще всего арочная плотина сооружается 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 плотины: плотины постоянного радиуса с постоянным радиусом кривизны и плотины с переменным радиусом , у которых есть изгибы как вверх, так и вниз по течению, которые систематически уменьшаются в радиусе ниже гребня. Плотину, имеющую двойную кривизну как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, можно назвать купольной плотиной . Арочные плотины с более чем одной смежной аркой или плоскостью описываются как многоарочные плотины . Ранние примеры включают римскую плотину Эспаррагалехо с более поздними примерами, такими какДамба Дэниела-Джонсона (1968 г.) и плотина Итайпу (1982 г.). Однако в результате обрушения плотины Глено вскоре после ее строительства в 1923 году строительство новых многоарочных плотин стало менее популярным. [13]
Усадочные швы обычно размещаются через каждые 20 м в арочной дамбе и позже заполняются раствором после охлаждения и затвердевания контрольного элемента. [14]
Типы арочной плотины [ править ]
- Арочная плотина постоянного радиуса
- Арочная плотина переменного радиуса
- 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 верхнего уровня к низу, и, таким образом, в поперечном сечении он образует форму треугольника.
- Плотина с изменяемой аркой - радиус внутренней и внешней сторон арки 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 - самая экономичная в строительстве. Однако для третьего типа арочной плотины требуется более прочный фундамент, так как он включает выступы на участках примыкания. Арочная плотина с постоянным углом - это плотина, в которой центральные углы горизонтальных арочных колец имеют одинаковую величину на всех отметках.
Примеры арочных дамб [ править ]
- Плотина Бьюкенен (пример многоарочного типа)
- Contra Dam
- Дэниэл-Джонсон плотина
- Плотина Деринер
- Эль-Атазарская плотина
- Ингури плотина
- Плотина Пылающего ущелья
- Плотина Глен-Каньон
- Hartbeespoort Dam
- Плотина Идукки
- Плотина Кариба
- Карун-3 Плотина
- Luzzone Dam
- Плотина Мовуазен
- Плотина Мратине
- Новая плотина Буллардс Бар
- Плотина Пенсакола
- Плотина Святого Франциска
- Виктория Дам
- Плотина Ксилуоду
- Плотина Гувера
См. Также [ править ]
- Арочно-гравитационная плотина
- Гравитационная плотина
- Параболическая арка
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e f Проектирование арочных дамб - Руководство по проектированию бетонных арочных дамб , Денвер, Колорадо: Бюро мелиорации, 1977 г.
- ^ "Силы Арки Плотины" . Архивировано 5 февраля 2007 года . Проверено 5 февраля 2007 года .
- ^ a b Смит, Норман (1971), История плотин , Лондон: Питер Дэвис, ISBN 0-432-15090-0
- ^ a b c d e "Ключевые события в истории арочных плотин" . Взламывание плотин . SimScience. Архивировано 28 июля 2012 года . Проверено 20 сентября 2018 года . из archive.org
- ^ Патрик ДЖЕЙМС, Хьюберт ЧАНСОН. «Историческое развитие арочных плотин. От каменных арок до современных бетонных конструкций» . Barrages.org . Проверено 18 июля 2010 года .
- ^ Chaason, Хьюберт. «ОТЛОЖЕНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В АВСТРАЛИИ: ОБЗОР» (PDF) . Журнал ресурсов . п. 101 . Проверено 18 июля 2010 года .
- ^ Чэнь Шэн-Хун (2015-06-09). Гидравлические конструкции . Springer. ISBN 9783662473313.
- ^ а б «Национальный регистр исторических мест. Плотина Пенсакола». Архивировано 26 июня 2010 г. в Wayback Machine, доступ осуществлен 3 января 2016 г.
- ^ "Концепции и критерии проектирования арочной плотины" . Даремский университет . Проверено 18 июля 2010 года .
- ^ «Первая в мире арочная плотина Цзиньпин» (на китайском языке). Сеть Economic Times. 2 сентября 2013 г. Архивировано из оригинала 9 сентября 2013 года . Проверено 9 сентября 2013 года .
- ^ Guimont, Andréanne (3 августа 2010). "Manic 5: colossal témoin du génie québécois en hydroélectricité" . suite101.fr. Архивировано из оригинального 17 августа 2010 года . Проверено 30 сентября 2010 года .
- ^ a b c Проектирование арочной плотины - Руководство по проектированию EM 1110-2-2201 , Вашингтон, округ Колумбия: Инженерный корпус армии США, 1994 г.
- Перейти ↑ Herzog, Max AM (1999). Практический анализ плотины . Лондон: Томас Телфорд Паблишинг. С. 115, 119–126. ISBN 3-8041-2070-9.
- ^ «Сокращение суставов» . Арочные дамбы . Даремский университет . Проверено 18 июля 2010 года .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме арочных плотин . |
- PBS.org: Основы плотины
- Историческое развитие арочных плотин. От каменных арок до современных бетонных конструкций
- Ключевые события в истории арочных плотин , с сайта archive.org
