Аннотация

Цель: комплексная оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) щитовой стены здания Загорской ГАЭС-2, подвергшейся значительным непроектным осадкам, и разработка проектных решений по ее усилению с применением углеродных композитных материалов и «прибетонки». 

Материалы и методы. Натурные обследования железобетонной конструкции с фиксацией характера трещинообразования, измерением ширины их раскрытия и протяженности, а также инструментальные испытания методом «разгрузки арматуры» для определения фактических напряжений в арматуре. Дополнительно выполнено численное моделирование на основе пространственной конечно-элементной модели сооружения, учитывающее геологические условия основания, конструктивные особенности здания, фактическое армирование и зоны дефектов. 

Результаты. Трещины имеют наклон от вертикального в верхних отметках до 45° в нижних, что свидетельствует о комбинированном действии изгибающих моментов и поперечных сил; ширина раскрытия составила 0,15–0,30 мм, при этом максимальные напряжения в арматуре достигали 164 МПа, что не превышает нормативных значений. Сравнение результатов натурных испытаний и численных расчетов показало удовлетворительное совпадение, что подтверждает достоверность модели и корректность выбранного подхода. На основании анализа предложены проектные решения по усилению щитовой стены: применение углеродных композитных лент с внутренней стороны и устройство «прибетонки» толщиной 300 мм с внешней, что обеспечивает повышение несущей способности, трещиностойкости и долговечности конструкции. 

Выводы. Комплексный подход, включающий полевые обследования, инструментальные испытания и расчетные исследования методом конечных элементов, является эффективным инструментом для оценки фактического состояния и разработки мероприятий по усилению железобетонных гидротехнических сооружений.

doi: 10.31774/2712-9357-2025-15-4-317-337

Для цитирования

Анализ напряженно-деформированного состояния напорной стены здания гидроаккумулирующей электростанции при проектировании усиления прибетонкой и композитами / А. В. Александров, М. Г. Зерцалов, И. В. Баклыков, М. А. Смирнова, Ч. Цзюньхао // Мелиорация и гидротехника. 2025. Т. 15, № 4. С. 317–337. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2025-15-4-317-337.

Список литературы

1. Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС / Н. И. Серебрянников, В. Г. Родионов, А. П. Кулешов, В. И. Магрук, В. С. Иванущенко. М.: Изд-во «НЦ ЭНАС», 2000. 355 с. ISBN: 5-93196-024-4.

2. Синюгин В. Ю., Магрук В. И., Родионов В. Г. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике: монография. М.: ЭНАС, 2008. 352 с. ISBN: 978-5-93196-917-6. EDN: SUPSDZ.

3. Ликвидация последствий осадки здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 и восстановительные работы / А. В. Александров, Е. Н. Беллендир, С. Я. Лащенов, Р. Ш. Альжанов // Гидротехническое строительство. 2016. № 7. С. 2–10. EDN: WHPWUX.

4. Беллендир Е. Н., Лисичкин С. Е., Рубин О. Д. Обоснование эксплуатационного состояния здания станционного узла Загорской ГАЭС-2 // Гидротехническое строительство. 2020. № 10. С. 5–13. EDN: ILATSL.

5. Расчетная оценка напряженно-деформированного состояния левого блока здания Плявинской ГЭС с учетом данных натурных наблюдений / О. Д. Рубин, С. Е. Лисичкин, И. Э. Шакарс, С. П. Новиков // Гидротехническое строительство. 1998. № 2. С. 47–53.

6. Akishin P., Kovalovs А., Kulakov V., Arnautov A., 2014. Finite element modelling of slipage between FRP rebar and concrete in pull-out test. Proceedings of the International Conference “Innovative Materials, Structures and Technologies”, pp. 6-11, DOI: 10.7250/iscconstrs.2014.01.

7. Vanlalruata J., Marthong C., 2021. Effect of cold joint on the flexural strength of RC beam. Journal of Structural Integrity and Maintenance, vol. 6, no. 1, pp. 28-36, DOI: 10.1080/24705314.2020.1823556, EDN: CJTURT.

8. Рубин О. Д., Баклыков И. В. Расчеты напряженно-деформированного состояния и прочности сложных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на основе пространственных конечно-элементных моделей // Современные проблемы гидравлики и гидротехнического строительства: сб. тез. докл. V Всерос. науч.-практ. семинара, г. Москва, 25 мая 2022 г. М.: Изд-во МИСИ – МГСУ, 2022. С. 13–14. ISBN: 978-5-7264-3111-6. EDN: PBMKYQ.

9. Анализ характера трещинообразования стен здания станционного узла ГАЭС и стен батопорта сухого дока с разработкой мероприятий по усилению / О. Д. Рубин, Е. Н. Беллендир, К. Е. Фролов, И. В. Баклыков, Ю. А. Ильин, С. Е. Лисичкин // Природообустройство. 2022. № 4. С. 63–74. DOI: 10.26897/1997-6011-2022-4-63-74. EDN: FBAMPY.

10. Расчетное обоснование технического решения по усилению железобетонного перекрытия машинного зала ГЭС / О. Д. Рубин, А. С. Антонов, С. Е. Лисичкин, И. В. Баклыков, Н. В. Бекин, К. Е. Фролов // Строительство: наука и образование. 2019. Т. 9, № 1(31). С. 1–16. DOI: 10.22227/2305-5502.2019.1.4. EDN: ZYDXID.

11. Numerical calculation and analysis of vibration responses of plant structure in Luoning pumped storage power station / X. Liu, G. Liu, Y. Pang, L. Li, L. Xu // Journal of Physics: Conference Series. 2025. Vol. 3005. Article number: 012013. DOI: 10.1088/1742-6596/3005/1/012013.

12. Ma K., Tang Ch. Microseismic Monitoring and Stability Analysis of Underground Powerhouse in Pumped Storage Power Station // Microseismic Monitoring and Stability Analysis of Large Rock Mass Engineering. Singapore: Springer, 2025. Р. 315–373. DOI: 10.1007/978-981-96-6483-2_5.

13. Александров А. В. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния здания стационарного узла в случае неравномерной осадки и при выравнивании его положения // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2018. Т. 19, № 2. С. 190–202. DOI: 10.22363/2312-8143-2018-19-2-190-202. EDN: UULXTY.

14. Pendhari S. S., Kant T., Desai Y. M. Application of polymer composites in civil construction: Ageneral review // Composite Structures. 2008. Vol. 84, no. 2. P. 114–124. DOI: 10.1016/j.compstruct.2007.06.007. EDN: KUKZRR.

15. Einde L.V.D., Zhao L., Seible F. Use of FRP composites in civil structural application // Construction and Building Materials. 2003. Vol. 17. P. 389–403. DOI: 10.1016/S0950-0618(03)00040-0.

16. Duell J. M., Wilson J. M., Kessler M. R. Analysis of a carbon composite overwrap pipeline repair system // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2008. Vol. 85, no. 11. P. 782–789. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2008.08.001.

17. Mohitpour M., Golshan H., Murray A. Pipeline design & construction: a practical approach. New York: ASME Press, 2003. P. 499–520.