СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ВЫСОТЫ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ СЕГМЕНТНОГО ЗАТВОРА НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ГИДРОСООРУЖЕНИИ Российский патент 1999 года по МПК E02B7/42 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для реконструкции действующих гидросооружений при повышении нормального подпорного уровня в верхнем бьефе.

Известны затворы, пролетное строение которых увеличено путем наращивания дополнительной секции сверху, см. Гебель В.Г. Затворы гидротехнических сооружений. Альбом конструкций. Л.: Изд. управления водного хозяйства, 1928, черт. 35.

Это техническое решение характеризуется большой стоимостью и металлоемкостью и значительными трудозатратами вследствие необходимости усиления конструкции всего существующего пролетного строения на воздействие дополнительной гидростатической нагрузки.

От этих недостатков свободен сегментный затвор гидросооружения, включающий основное пролетное строение, сопряженное с гидросооружением посредством укрепленных на нем основных опорных шарниров, и наращенную снизу к основному пролетному строению дополнительную секцию пролетного строения, опорные шарниры которой расположены на ногах основного пролетного строения. Пролетное строение дополнительной секции жестко связано с основным пролетным строением. Это техническое решение приведено в тексте описания изобретения по а. с. N 1006583 по кл. E 02 B 7/42 от 07.08.91.

Данный способ применен и детально разработан при создании проекта увеличения высоты пролетного строения Вилюйской ГЭС черт. N 233 МБ 4139572 В.О. "Схемы последовательности монтажа оборудования" СКБ "Ленгидросталь", 1980.

Согласно проекту предложены следующая методика и очередность основных операций при производстве работ.

На берегу монтируется башенный кран большой грузоподъемности, с его помощью в нижнем бьефе под защитой основного сегментного затвора монтируется эстакада, на которую устанавливается подъемное оборудование, в частности пневмоколесный подъемный кран. На эстакаде на подвижных тележках собирается дополнительное пролетное строение с ногами и выполняются элементы шарнирного соединения с ногами основного сегментного затвора. Верхний бьеф перегораживается (перекрывается) нарощенным защитным заграждением.

Откачивается вода между защитным заграждением и сегментным затвором, и производится его подъем. Собранное дополнительное пролетное строение на тележках перемещается под сегментный затвор и монтируется в рабочем положении. После чего основной сегментный затор опускается на дополнительное пролетное строение, и производится их скрепление. Заполняется водой пространство между защитным заграждением и сегментным затвором и демонтируются защитное заграждение и эстакада с подъемным оборудованием.

Данный способ наращивания сегментного затвора принят за прототип.

Недостатками этого технического решения являются большие трудозатраты и длительные сроки проведения работ, обусловленные необходимостью монтажа дополнительного грузоподъемного оборудования, монтажа эстакады в нижнем бьефе, монтажа защитного заграждения значительной массы и размеров, а также откачки и закачки воды.

Целью настоящего изобретения является снижение трудозатрат и сроков проведения работ.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению в верхнем бьефе, например на понтонах, собирают дополнительное пролетное строение с шарнирно прикрепленными к нему ногами, к дополнительному пролетному строению крепят элемент перекрытия с уплотнениями, элемент перекрытия снабжают балками, шарнирно соединенными с верхней частью основного пролетного строения, при этом балки выполняют с кривизной, соответствующей кривизне поверхности основного пролетного строения, и устанавливают с возможностью перемещения вдоль основного пролетного строения, затем собранную таким образом конструкцию опускают до сопряжения балок с основным пролетным строением, причем размеры балок и элемента перекрытия выбирают из условия образования между элементом перекрытия и наружной поверхностью основного пролетного строения в их сопряженном положении замкнутой полости с объемом, достаточным для размещения в ней дополнительного пролетного строения со сложенными вдоль него ногами, после чего приподнимают основное пролетное строение на высоту, несколько превышающую высоту дополнительного пролетного строения, открепляют дополнительное пролетное строение от элемента перекрытия и перемещают его в рабочее положение, выводят ноги из сложенного положения и крепят их в предварительно выполненных шарнирных узлах на ногах основного пролетного строения, опускают основное пролетное строение до контакта с дополнительным пролетным строением и скрепляют их друг с другом.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, либо особые условия его использования, а именно элемент перекрытия выполнен полым внутри, а опускание собранной конструкции осуществляется путем заполнения полости водой, и также балки могут быть снабжены элементами качения, посредством которых они сопрягаются в опущенном состоянии с пролетным строением основного сегментного затвора.

Заявляемое техническое решение является новым, т.к. характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в резком уменьшении сроков производства работ и снижении их трудоемкости вследствие того, что перекрывается малая часть толщи воды, достаточная для осуществления операции по наращиванию сегментного затвора, таким образом, исключен монтаж тяжелого громоздкого защитного заграждения и его предварительное наращивание, сборка в верхнем бьефе элементов конструкции более удобна и осуществляется с использованием штатного кабель-крана, тем самым исключена необходимость монтажа башенного крана большой грузоподъемности и монтажа эстакады с подъемным оборудованием в нижнем бьефе, и кроме того, не надо перекачивать большую массу воды.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как наращивание сегментного затвора путем сборки в нижнем бьефе на эстакаде дополнительного пролетного строения и его крепления к нижней кромке сегментного затвора под защитой заграждения, монтируемого в верхнем бьефе, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в т.ч. таких полностью новых признаков, как перекрытие только части толщи воды, совместная сборка в верхнем бьефе дополнительного пролетного строения со сложенными вдоль него ногами и элемента перекрытия, сопряженных с сегментным затвором балками, имеющими одинаковую кривизну с рабочей поверхностью сегментного затвора, шарнирно соединение балок с верхней кромкой сегментного затвора с возможностью перемещения балки вдоль рабочей поверхности сегментного затвора.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых полезных свойств, а именно исключается необходимость задействования и монтажа дополнительного стационарного подъемного оборудования, большой грузоподъемности, значительно упрощается и облегчается сборка дополнительного пролетного строения, т.к. может быть осуществлена на берегу верхнего бьефа с последующим перемещением конструкции в русло и установкой, например, на понтонах с использованием самоходных кранов.

Эта сборка может быть произведена заранее, не внося никаких нарушений в работу гидросооружения, что значительно сокращает общие сроки производства работ.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен этап подготовительных работ, а именно монтаж и сборка конструкции в верхнем бьефе, на фиг. 2 показан узел I на фиг. 1, на фиг. 3 представлено положение конструкции в опущенном состоянии до сопряжения с основным пролетным строением, на фиг. 4 показан вид А на фиг. 3, на фиг. 5 представлено приподнятое положение основного пролетного строения сегментного затвора и подготовка дополнительного пролетного строения к монтажу в рабочее положение, на фиг. 6 показан узел II на фиг. 5, на фиг. 7 показано дополнительное пролетное строение в рабочем положении и на фиг. 8 показан наращенный сегментный затвор с демонтированным элементом перекрытия.

На фиг. 9 представлен вариант конструкции, снабженной элементами качения, посредством которых может быть осуществлено сопряжение балок с поверхностью сегментного затвора, пункт 2 формулы.

Заявляемый способ включает сборку дополнительного пролетного строения 1, фиг. 1, например, на понтонах с шарнирно закрепленными на нем ногами 2 в сложенном вдоль него положении, установку и закрепление на дополнительном пролетном строении элемента перекрытия 3, жесткое крепление к элементу перекрытия балок 4, выполнение элементов 5 шарнирного соединения балок на верхней части основного пролетного строения.

Указанные работы осуществляются с помощью штатного кабель-крана и полиспастных механизмов, осуществляющих подъем основного пролетного строения, либо другого самоходного подъемного оборудования.

При этом балки 4 выполнены с кривизной, соответствующей кривизне поверхности основного пролетного строения 6, а на концах шарнирного крепления снабжены пазами, обеспечивающими возможность перемещения балок вдоль пальцев 5, установленных на верхней части основного пролетного строения.

Конструкции сопряжений основного пролетного строения с закладными частями могут быть различными, см. "Гидротехнические сооружения" под ред. Н.П. Розанова. М.: Агропромиздат, 1985, стр. 276-279, в зависимости от этого выбирается местоположение балок по длине элемента перекрытия и форме их поперечного сечения, так, в частности, балки могут быть установлены в крайних точках элемента перекрытия и снабжены уплотнительными элементами, обеспечивающими уплотнение балок как в сопряжении с основным пролетным строением, так и с закладными частями одновременно.

После завершения сборки конструкции понтоны выводятся из-под нее, и конструкция опускается до сопряжения балок 4 с основным пролетным строением и элемента перекрытия 3 с дном русла, фиг. 2, при этом шарнирно закрепленные на верхней части основного пролетного строения 6 балки 4 обеспечивают полное сопряжение элемента перекрытия 3 с дном русла и закладными частями, в результате образуется полость между элементом перекрытия 3 и нижней частью основного пролетного строения 6 сегментного затвора, в которой размещается дополнительное пролетное строение 1, изолированное от гидростатического давления воды верхнего бьефа.

Следующим этапом производства работ по предложенному способу является подъем посредством штатных полиспастных механизмов основного пролетного строения на некоторую высоту, фиг. 3, достаточную для вывода дополнительного пролетного строения 1 под основное пролетное строение 6. Под дополнительное пролетное строение 1 подводятся, например, тележки, открепляют его от элемента перекрытия 3 и транспортируют под основное пролетное строение 6, выводят ноги 2 из сложенного положения, поднимают свободные концы и крепят их на ногах основного пролетного строения 6, опускают основное пролетное строение 6 до сопряжения с дополнительным пролетным строением 1 и производят их скрепление, после чего демонтируют элемент перекрытия 3 с балками 4, фиг. 5.

Кроме того, с целью упрощения операции по опусканию конструкции и исключения необходимости использования дополнительного подъемного оборудования, элемент перекрытия 3 может быть выполнен полым внутри, что обеспечит опускание конструкции без подъемных механизмов путем заполнения полых емкостей водой, пункт 1 формулы.

С целью уменьшения усилия прижатия верхней части элемента перекрытия 3 к основному пролетному строению 6 под действием гидростатического давления, препятствующего подъему основного пролетного строения 6, на балках 4 могут быть установлены элементы качения 7, фиг. 6, пункт 2 формулы.

Предложенный способ наращивания основного пролетного строения может быть применен на любом действующем гидросооружении и не требует специального подъемного оборудования. Использование заявляемого способа по сравнению с известным способом аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества.

Способ позволяет исключить такие трудоемкие операции, как возведение эстакады в нижнем бьефе с монтажом для этой цели башенного крана на берегу, установка на эстакаде пневмоколесного крана для сборки металлоконструкции дополнительного пролетного строения в значительно стесненных условиях нижнего бьефа, так как рабочая площадка ограничена береговыми устоями и элементами металлоконструкции сегментного затвора, наращивание и установка защитного заграждения большой массы в верхнем бьефе, а также откачка большой массы воды между защитным заграждением и сегментным затвором, которая при подъеме сегментного затвора неизбежно разрушила бы эстакаду с оборудованием и металлоконструкцией.

Согласно предлагаемому способу сборка металлоконструкции дополнительного пролетного строения осуществляется на берегу верхнего бьефа, подготовительные работы по сборке и креплению к нему элемента перекрытия могут быть выполнены также на берегу, либо на понтонах в русле с использованием штатного кабель-крана или другими самоходными кранами, не нарушая работы сегментного затвора гидросооружения.

Перекрывается только придонная часть русла, таким образом, масса элемента перекрытия много меньше, чем масса защитного заграждения в прототипе, одновременно с перекрытием осуществляется транспортировка дополнительного пролетного строения к месту его монтажа в рабочее положение, при этом обеспечивается точная его доставка, поскольку балки шарнирно закреплены на верхней части сегментного затвора.

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для реконструкции сегментных затворов на действующем гидросооружении при повышении нормального подпорного уровня в верхнем бьефе. Способ включает изготовление дополнительного пролетного строения со сложенными вдоль ногами, его монтаж, например, на понтонах в верхнем бьефе и крепление на нем элемента перекрытия с балками, шарнирно закрепленными на верхней части основного пролетного строения, и спуск собранной конструкции на дно русла. При этом дополнительное пролетное строение размещают между элементом перекрытия и наружной поверхностью основного пролетного строения, что обеспечивается длиной балок и их кривизной, соответствующей кривизне наружной поверхности основного пролетного строения. После чего приподнимают основное пролетное строение и подводят под него дополнительное пролетное строение, выводят ноги последнего из сложенного положения и крепят их в шарнирных узлах на ногах основного пролетного строения. Затем опускают основное пролетное строение до сопряжения с дополнительным пролетным строением и скрепляют их вместе, после чего демонтируют элемент заграждения о балками. Все работы осуществляются штатными подъемными механизмами. Данный способ позволяет упростить производство работ по увеличению высоты пролетного строения при реконструкции сегментных затворов и сократить сроки их проведения. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ увеличения высоты основного пролетного строения сегментного затвора на действующем гидросооружении, включающий установку в верхнем бьефе элемента перекрытия с уплотнениями и сборку дополнительного пролетного строения затвора с ногами, подъем основного пролетного строения, подведение и крепление дополнительного пролетного строения к нижней кромке основного пролетного строения, отличающийся тем, что в верхнем бьефе, например, на понтонах, собирают дополнительное пролетное строение с шарнирно прикрепленными к нему ногами, к дополнительному пролетному строению крепят элемент перекрытия с уплотнениями, элемент перекрытия снабжают балками, шарнирно соединенными с верхней частью основного пролетного строения, при этом балки выполняют с кривизной, соответствующей кривизне поверхности основного пролетного строения, и устанавливают с возможностью перемещения вдоль основного пролетного строения, затем собранную таким образом конструкцию опускают до сопряжения балок с основным пролетным строением, причем размеры балок и элемента перекрытия выбирают из условия образования между элементом перекрытия и наружной поверхностью основного пролетного строения в их сопряженном положении замкнутой полости с объемом, достаточным для размещения в ней дополнительного пролетного строения со сложенными вдоль него ногами, после чего приподнимают основное пролетное строение на высоту, несколько превышающую высоту дополнительного пролетного строения, открепляют дополнительное пролетное строение от элемента перекрытия и перемещают его в рабочее положение, выводят ноги из сложенного положения и крепят их в предварительно выполненных шарнирных узлах на ногах основного пролетного строения, опускают основное пролетное строения до контакта с дополнительным пролетным строением и скрепляют их друг с другом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что элемент перекрытия выполняют полым внутри, а опускание собранной конструкции осуществляют путем заполнения полости элемента перекрытия водой. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что балки в местах сопряжения в опущенном состоянии с основным пролетным строением снабжают элементами качения, взаимодействующими с наружной поверхностью основного пролетного строения.