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 лучше всего подходит для узких каньонов или ущелий с крутыми стенами из прочной скальной породы для поддержки конструкции и напряжений. [2] Так как 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) как: [1]
- Тонкие, 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 дамба Валлон-де-Бом, была построена римлянами во Франции и датируется 1 веком 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 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, была арочной плотиной, построенной в 1630-х годах Хоаннесом дель Темплем, 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 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. Поэтому 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 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 арочной плотины будут продолжать испытывать новые ограничения и конструкции, такие как двух- и многокривная. 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 кривой. Плотина в Колорадо, завершена в 1968 году. [9] К концу 20-го века конструкция арочной дамбы достигла относительного единообразия во всем мире. [4] В настоящее время самой высокой арочной плотиной в мире является 305- метровая (1001 фут) 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 совершенствуется, пока проектные цели не будут достигнуты в рамках проектных критериев. [1] [12]
Нагрузки [ править ]
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]
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 плотины: плотины постоянного радиуса с постоянным радиусом кривизны и плотины с переменным радиусом , которые имеют 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 плоскостях, можно назвать купольной плотиной . Арочные дамбы с более чем одной смежной аркой или плоскостью описываются как многоарочные дамбы . 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 внутренние изгибы, их радиус уменьшается по мере того, как мы движемся вниз от верхнего уровня к низу, и, таким образом, в поперечном сечении они образуют форму треугольника.
- Плотина с переменной 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 предполагает 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 дамб [ править ]
- Плотина Бьюкенен (пример многоарочного типа)
- Contra Dam
- Дэниэл-Джонсон плотина
- Деринер плотина
- Эль-Атазарская плотина
- Ингури плотина
- Плотина Пылающего ущелья
- Плотина Глен-Каньон
- Hartbeespoort Dam
- Плотина Идукки
- Плотина Кариба
- Карун-3 плотина
- Luzzone Dam
- Мовуазен плотина
- 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
- Перейти ↑ Herzog, Max AM (1999). Практический анализ плотин . 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
