Гидротехнические сооружения. Том I

1) давление воды на внешнюю поверхность плотины увеличивается сверху вниз, что выну ждает применять утолщение тела плотины сверху вниз . 2) пролеты арок, получаемых рассечением тела плотины горизонтальными плоскостями, различ ны на различных отметках этих плоскостей; дру гими словами, поперечный профиль ущелья, в >об ще говоря, не прямоугольник, а чаще разносто ронний треугольник или трапеция; 3) нижняя часть тела плотины заделана в осно вании, что должно влиять на напряжения в теле сооружения по крайней мере в н и ж н е й е г о ч а с т и. Пятьдесят лет назад, когда этот вопрос остро стал перед инженерами США, последние, капиту лируя перед сложной задачей теории упругости, пошли двумя путями, всякий раз д л я п р о с т о - т ы применяя тело плотины, в горизонтальном сечении дающее круговую а р к у п о с т о я н н о й т о л щ и н ы от одного берега к другому. П е р в ы й п у . т ь возник при сознании невоз можности решить указанную задачу теории упру гости, а следовательно невозможности учесть за висимость между напряжениями в точках соору жения,, отвечающих разной толщине тела плотины. При таких обстоятельствах пришлось мысленно разрезать сооружение горизонтальными плоско стями на целый ряд арок одной и той лее толщины и рассчитать арки в отдельности на гидростати ческое давление по методу рассчета кривого бру са. Близ основания плотины часто получаются •при этом такие соотношения между толщиной и пролетом арки,что ие приходятся расчитывать их на изгиб з а отсутствием к тому предпосылок. Тем са мым частично сглаживаются затруднения при уче те заделки в основании. Следует указать , что до сего времени не повсеместно осознана необходи мость придать аркам рациональное очертание, а не по дуге круга, а ташке обычно не соблюдена экономия от применения переменной толщины арок от ключа к гіятам. Между тем, при постройке мостов и труб под иасыныо указанная экономия давно выбрана. Теперь о в т о р о м и у т и. В 1888 г. Vischer и Wagoner (Trans , of Techn. Soc . of Pac i f i c Coast, 1888) , стремясь как-то подойти к решению задачи в целом, сделали научно необоснованное, возник шее не из опытов, не из теоретических исследо ваний предположение, что каждый куб. метр тела арочной плотины существует в двух лицах: рабо тает в составе горизонтальной арки (первое лицо) и работает в составе вертикальной подпорной -стенки (второе лицо), причем арка и стенка име ют равные прогибы в радиальном направлении. За 44 года метод этот получил большие насло ения, н е п р и д а в ш и е е м у о д н а к о н а у ч - н о й ц е н и о с т и. Эти наслоения потребовали затраты огромного количества труда за пять десятков лег, откло нив мысль о г на учного направления. Однако в 1931 году передовая ннучно-техіш еская мысль США впервые отмежевывается от метода по при чине его ненаучігостн (см. капитальный труд по проектированию плотин F r ank Наина, The design of dams, 1931, N. Y. , p. 243). Еще более отрица тельно смотрит на Вт т метод математическая мысль США, называя его порбчнмм (см. Corn stock, On the s t resses in arch dams, 1931, N. Y. ) . Вс е же в течение рад i десятилетий было пара лизовано стремление пойти по научному пути. Этим и объясняется то обстоятельство, что вопросы

о рациональном очертании внешней поверхности плотины и о переменной толщине тела сооруже ния от одного берега к друі ому остались затенен ными: мысль пошла по ложному пути. Таким об разом, передовая научно-техническая мысль США перешла с 1931 г. к расчету плотины как ряда горизонтальных арок, работающих каждая под своим гидростатическим давлением. Предварительное исследование показало, что наличие связи в работе соседних арок в общем несколько улучшает условия службы каждой арки; другими словами, сделан вывод, что у п р о щ е - н и е р а с ч е т а и д е т в з а п а с п р о ч н о с т и (Trans. Amer. Soc . Civil. Eng. , vol. 93, p. 1248-1250) . G этого момента открылась возможность глубже изучить вопрос в направлениях расчета отдель ных арок с учетом изгиба, продольных сил и ска лывания; учета переменной кривизны и толщины арки; учета несимметрии арочного кольца, что нередко имеет место в арочных плотинах; расчета „т о и к и х " и „т о л с т ы х " арок; учета много центрепности очертания арки и неравномерности давления воды от ключа к пятам арки. В с е это дано инж. Hanna в его новейшем капитальном труде «The design of dams», 1931, в строго научпой трактовке (стр. 224—327 упомян. труда). Впрочем основные вопросы получили свое разрешение ра нее в труде проф. Guidi, S t a t i ca delle dighe, 1926, Torino, Италия. Особо крупная заслуга итальян ского проф. Гвйди заключается в установлении с и л ь н о г о в л и я й и я н е р а в н о м е р н о г о д а в л е н и я в о д ы от ключа к пятам на н а - п р я ж е н и я в а р о ч н ы х п л о т и н а х с на клонной напорной гранью. Тем не менее оставался в с е же недостаточно выясненным вопрос о б о л е е п о д р о б н о м а н а л и з е связи в работе арочных колец, мыс ленно выделяемых п отдельно рассчитываемых . Здесь опять подходим к задаче, которую немы слимо правильно разрешить без применения основ ных уравнений математической теории упругости. Для научной мысли этот путь единственный. Со вершенно очевидно, чго дальнейшее наступление необходимо развивать пс только в инженерной среде, но с участием видных представителей мате матической мысли. Лишь тогда можно рассчиты вать на успех . Одновременно с выходом в с в е т упомянутого новейшего труда инж. Hanna появилась в печати работа математика Ch. Worthington Comstock под заглавием „On the stresses in ar ch dams " , 1931, июль. Эта работа, небольшая по объему, предста вляет огромную ценность, так как позволяет впер вые после долгих бесплодных исканий уверенно п о д н я т ь с я н а с т у п е н ь в вопросе отыска ния связи в работе отдельных горизонтальных арочных колец. Воспользоваі шись для решения задачи основными уравнениями математической теории упругости, Comstock показал, что мнение о невозможности пользоваться этими последними при анализе вопросов, связанных с решением за дачи об арочной плотине, я в и о о ш и б о ч н о: напряжение мысли и находчивость при хорошем знании теории упругости могут дать ценнейшие результаты. Ch. Comstock взял плотину беско нечно большой высоты в виде изотропного цилин дрического сегмента постоянных радиуса (берега отвесны) и толщины и рассмотрел вопрос о напря жениях в теле сегмента с вертикальной образую щей при действии внешнего давления воды, нор мального к поверхности и постоянного во в с е х ее точках. Никакими произвольными, а следовательно