СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ ТУРБИННЫЙ НАПОРНЫЙ ВОДОВОД Российский патент 2004 года по МПК E02B9/06 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при строительстве напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям.

Известен турбинный напорный водовод, выполненный из толстолистового металла, примененный на ряде гидроэлектростанций (Архипов А.М. Турбинные водоводы со стальной оболочкой. - ЛО, Энергия, 1973, с. 5-20).

Недостатками указанного водовода являются необходимость защиты его от коррозии, высокая стоимость и недостаточная надежность водоводов большого диаметра.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сталежелезобетонный турбинный напорный водовод, состоящий из металлической облицовки, обеспечивающей герметичность водовода и воспринимающей часть гидростатического и гидродинамического давления, и железобетонной оболочки, воспринимающей остальную часть гидростатического и гидродинамического давления, а также защищающей металлическую облицовку от коррозии и от обледенения в суровых климатических условиях при вынесении турбинных напорных водоводов на низовые грани плотин или грунтовые склоны (М.Г.Александров, Г.А.Кузина, Д.П.Левених и др. Прочностные расчеты водоподводящего тракта блока турбины. / Сб. Научные исследования для Саяно-Шушенской ГЭС. Материалы научно-технической конференции. - ЛО, Энергия, 1978, с. 222-226).

Преимуществами таких водоводов являются: возможность использования металлических облицовок небольшой толщины даже при больших диаметрах водоводов и больших напорах, что позволяет осуществить надежное соединение сваркой обечаек из листовой стали друг с другом, значительно более высокая экономичность по сравнению с металлическими водоводами и высокая надежность и безопасность ГЭС при локальном разрыве стальной облицовки водоводов.

Однако существенным недостатком сталежелезобетонного водовода-прототипа является недостаточная долговечность его железобетонной оболочки, работающей в сложном напряженно-деформированном состоянии, если она подвергается атмосферным воздействиям в условиях сурового и особо сурового климата. Как показал опыт длительной эксплуатации вынесенных на низовые грани плотин известных водоводов, например Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС, их железобетонные оболочки постепенно разрушаются под воздействием многократного замораживания-оттаивания и неблагоприятного перераспределения влаги в них из-за возникающих термовлажностных градиентов. Вода попадает в бетон железобетонных оболочек через внешнюю поверхность при атмосферных осадках, причем значительная ее часть не испаряется, а конденсируется на поверхности холодной металлической облицовки. Вода попадает в бетон также и изнутри, в случае протечек в металлической оболочке. При том высоком уровне растягивающих напряжений, при котором работает бетон железобетонных оболочек напорных водоводов, бетон обладает резко пониженной морозостойкостью при насыщении его водой.

Предлагаемый турбинный напорный водовод устраняет этот недостаток.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, обеспечивающей высокую долговечность железобетонной оболочки, подвергающейся при эксплуатации атмосферным воздействиям с многократными замораживаниями-оттаиваниями.

Указанный технический результат достигается тем, что в сталежелезобетонном турбинном напорном водоводе, содержащем внутреннюю металлическую облицовку и железобетонную оболочку, в железобетонной оболочке выполнены вентиляционные каналы, площадь поперечного сечения которых составляет от 1 до 10% площади поперечного сечения железобетонной оболочки в зависимости от ее параметров.

Вентиляционные каналы могут быть выполнены в монолитном бетоне железобетонной оболочки; в сборных железобетонных плитах-оболочках, находящихся на внешней поверхности сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, которые одновременно являются несъемной опалубкой при бетонировании железобетонной оболочки; а также они могут быть выполнены как в сборных железобетонных плитах-оболочках, так и в монолитном бетоне железобетонной оболочки.

Внешняя поверхность сталежелезобетонного турбинного напорного водовода может быть образована железобетонными плитами-оболочками. При этом на внутреннюю поверхность сборных железобетонных плит-оболочек может быть нанесен слой гидроизоляции, например битумной мастики, а стыки между этими плитами-оболочками герметизированы.

Отличительным признаком предложенного сталежелезобетонного турбинного напорного водовода является наличие в железобетонной оболочке вентиляционных каналов, благодаря движению воздуха в которых бетон железобетонной оболочки, во время эксплуатации, находится в воздушно-сухом состоянии, чем обеспечивается высокая долговечность предлагаемого водовода.

При высоком уровне напряжений в арматуре и монолитном бетоне железобетонной оболочки на внутреннюю поверхность сборной железобетонной плиты-оболочки наносят слой гидроизоляции и, таким образом, предотвращают негативное влияние напряженного состояния сталежелезобетонного турбинного напорного водовода на морозостойкость сборной железобетонной плиты-оболочки.

Предлагаемая конструкция сталежелезобетонного турбинного напорного водовода иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показано поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода с вентиляционными каналами в монолитной железобетонной оболочке.

На фиг.2 - поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода с вентиляционными каналами в сборных железобетонных плитах-оболочках.

На фиг.3 - поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода с вентиляционными каналами и в сборных железобетонных плитах-оболочках, и в монолитной части железобетонной оболочки.

На фиг.4 - поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, внешняя поверхность которого образована железобетонными плитами-оболочками, с вентиляционными каналами в монолитной части железобетонной оболочки

Позициями на чертежах обозначены:

1 - внутренняя металлическая облицовка;

2 - железобетонная оболочка;

3 - арматура;

4 - вентиляционные каналы;

5 - сборные железобетонные элементы железобетонной оболочки;

6 - слой гидроизоляции.

В сталежелезобетонном турбинном напорном водоводе с монолитной железобетонной оболочкой (фиг.1) внутренняя металлическая облицовка 1 обеспечивает герметичность и воспринимает часть статического и гидродинамического давления, железобетонная оболочка 2, армированная кольцевой и продольной арматурой 3, воспринимает остальную часть гидростатического и гидродинамического давления и защищает внутреннюю металлическую облицовку от коррозии, содержит вентиляционные каналы 4, благодаря которым бетон железобетонной оболочки все время находится в воздушно-сухом состоянии.

На фиг.2 представлен сталежелезобетонный турбинный напорный водовод, внешний контур которого образован сборными железобетонными плитами-оболочками 5, содержащими вентиляционные каналы 4, причем на внутреннюю поверхность железобетонных плит-оболочек нанесен слой гидроизоляции 6, например битумной мастики, препятствующий проникновению атмосферной влаги внутрь железобетонной оболочки 2 и дающий возможность сборным железобетонным плитам-оболочкам 5, выполненным из высокоморозостойкого бетона, воспринимать воздействие замораживания-оттаивания в ненапряженном состоянии.

В сталежелезобетонном турбинном напорном водоводе (фиг.3) вентиляционные каналы 4 устроены и в сборных железобетонных плитах-оболочках 5, расположенных по внешнему контуру такого водовода, и в монолитной части железобетонной оболочки 2.

В сталежелезобетонном турбинном напорном водоводе (фиг.4) вентиляционные каналы 4 устроены в монолитной части железобетонной оболочки 2, внешний контур которой образован сборными железобетонными плитами-оболочками 5 с гидроизоляцией на внутренней поверхности.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает высокую долговечность сталежелезобетонного турбинного напорного водовода и высокую стойкость железобетонной оболочки к воздействию многократного замораживания-оттаивания, так как благодаря движению воздуха в вентиляционных каналах бетон оболочки во время эксплуатации находится в воздушно-сухом состоянии.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при строительстве напорных водоводов, подвергающихся атмосферным воздействиям. Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод содержит внутреннюю металлическую облицовку и железобетонную оболочку, в которой выполнены вентиляционные каналы. Площадь поперечного сечения вентиляционных каналов составляет от 1 до 10% площади поперечного сечения железобетонной оболочки в зависимости от ее параметров. Вентиляционные каналы могут быть выполнены в монолитном бетоне железобетонной оболочки; сборных железобетонных плитах-оболочках, находящихся на внешней поверхности сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, которые одновременно являются несъемной опалубкой при бетонировании железобетонной оболочки или одновременно и в сборных железобетонных плитах-оболочках, и в монолитном бетоне железобетонной оболочки. На внутреннюю поверхность сборных железобетонных плит-оболочек может быть нанесен слой гидроизоляции, например битумной мастики, а стыки между этими плитами-оболочками герметизированы. Изобретение обеспечивает высокую долговечность железобетонной оболочки, подвергающейся многократным замораживаниям и оттаиваниям. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод, содержащий внутреннюю металлическую облицовку и железобетонную оболочку, отличающийся тем, что в железобетонной оболочке выполнены вентиляционные каналы, площадь поперечного сечения которых составляет от 1 до 10% от площади поперечного сечения железобетонной оболочки в зависимости от ее параметров.2. Водовод по п.1, отличающийся тем, что вентиляционные каналы выполнены в монолитном бетоне железобетонной оболочки.3. Водовод по п.1, отличающийся тем, что вентиляционные каналы выполнены в сборных железобетонных плитах-оболочках, находящихся на внешней поверхности сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, которые одновременно являются несъемной опалубкой при бетонировании железобетонной оболочки.4. Водовод по п.1, отличающийся тем, что вентиляционные каналы выполнены и в сборных железобетонных плитах-оболочках, и в монолитном бетоне железобетонной оболочки.5. Водовод по п.2, отличающийся тем, что внешняя поверхность сталежелезобетонного турбинного напорного водовода образована железобетонными плитами-оболочками.6. Водовод по п.3, или 4, или 5, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность сборных железобетонных плит-оболочек нанесен слой гидроизоляции, например битумной мастики.7. Водовод по п.6, отличающийся тем, что стыки между железобетонными плитами-оболочками герметизированы.