ГИБКОЕ СОПРЯГАЮЩЕЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2005 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения для предотвращения донной эрозии на реках и каналах.

Известен водосброс [1], содержащий водослив, между бычками которого устроены углубления и консоли либо трамплины, которыми поток разделяется на струи, падающие рядами на струеотражатели с гребнями при вершине. Боковые поверхности струеотражателей направляют их в камеры, где они соударяются. Струеотражатели примыкают к водобойному порогу.

Недостатками данного технического решения являются:

- крепление с течением времени может разрушаться в результате гидродинамических воздействий потока на конструкцию быстротока;

- жесткость конструкции быстротока негативно влияет на работу и может подвергать сильному разрушению в процессе эксплуатации;

- конструкция быстротока не применима на просадочных грунтах;

- долговечность таких конструкций мала.

Наиболее близким техническим решением является система запруд [2], состоящая из водосливной плотины с понуром и водобоем.

Недостатками данного технического решения являются:

- сопрягающие сооружения с течением времени могут разрушаться в результате гидродинамических воздействий потока на конструкцию из-за действия фильтрационного потока;

- жесткость конструкции сопрягающего сооружения негативно влияет на работу и может подвергать сильному разрушению в процессе эксплуатации;

- конструкция сооружения не применима на просадочных грунтах.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы, а также прочности и устойчивости сооружения от динамического и статического давления потока воды.

Поставленная цель достигается тем, что водослив собирается из отдельных блоков, которые заблаговременно изготавливаются индустриальным методом на железобетонных заводах. Толщина отдельных блоков зависит от возможной статической и динамической нагрузки и может быть равной 0,3÷0,7 м, а высота определяется расчетами, в зависимости от длины и уклона реки или канала, и составляет 2÷6 м. В блоках предусматриваются закладные элементы, к которым можно будет при монтаже водослива закрепить плетеную сетку. Гребень водослива для усиления износостойкости против действия наносов укреплен металлическим швеллером. Плетеная сетка представляет собой рулоны длиной 10 м и шириной 1,5÷2,5 м, которые укладываются путем их разматывания. Рулоны разматываются в продольном направлении от водослива, укладываются в нахлест и скрепляются между собой соединительной проволокой. Так, с верховой стороны к закладным элементам водослива закрепляется плетеная сетка, которая покрывается высокопрочным бетоном. Толщина проволоки плетеной сетки 5÷7 мм, а толщина укладываемого высокопрочного бетона может быть в пределах 0,1÷0,4 м. Таким образом, сооружается армобетонный понур, длина которого определяется расчетом из условия гашения фильтрационного потока, чтобы предотвратить возможную фильтрационную суффозию и выпор армобетонного водобоя.

Армобетонный понур может укладываться с заглублением в направлении от водослива, что усилит устойчивость сооружение от действия активных сил. В процессе эксплуатации армобетонный понур заносится наносами, и это станет дополнительной нагрузкой усиливающей степень закрепление его в грунте.

С низовой стороны водослива к закладным элементам так же путем разматывания рулонов в продольном направлении от водослива соединяется плетеная сетка, которая покрывается высокопрочным бетоном. Таким образом, сооружается армобетонный водобой. Количество слоев плетеной сетки может быть равно и двум для усиления несущей способности на действие динамической нагрузки от воды. Армобетонный водобой закрепляется к водосливу по высоте ниже, чем армобетонный понур, так что появляющиеся реактивные усилия образуют реактивный момент, обратный действию активных статических и динамических сил от потока воды. Активными силами являются силы гидростатического и фильтрационного давления воды, а также динамического давления набегающего потока воды на гребень водослива. Толщина армобетонного водобоя может достигать 0,5÷0,7 м. Глубина водобойного колодца определяется расчетом из условия сопряжения в нижнем бьефе в форме надвинутого гидравлического прыжка при расходе расчетной обеспеченности.

Армобетонный водобой может укладываться и с обратным уклоном, что улучшит условия работы при сопряжении и устойчивость на действие активных сил.

У водослива предусмотрены конструктивно-деформационные швы, которые придают гибкость сооружению и безопасность на действие температурных колебаний. Толщина швов зависит от максимального перепада температур и физико-механических свойств грунта основания. Швы делаются герметичными.

Для усиления общей устойчивости сооружения от действия активных гидростатических и гидродинамических сил, а также действия фильтрационного потока концы водослива заделываются в боковые устои.

На реках большой длины устраивается каскад гибких сопрягающих сооружений, верхняя часть которых заносится наносами по мере эксплуатации.

Высокопрочный бетон армобетонного понура и водобоя может покрываться износостойким материалом, камнем или бетонными плитами.

На фиг.1 изображено поперечное сечение гибкого сопрягающего сооружения с горизонтальным расположением армобетонного понура и водобоя; на фиг.2 - поперечное сечение гибкого сопрягающего сооружения с наклонным расположением армобетонного понура и водобоя; на фиг.3 изображено продольное сечение русла реки или канала с каскадом гибких сопрягающих сооружений; на фиг.4 - поперечное сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 - сечение армобетонного крепления; на фиг.6 - сечение армобетонного крепления, покрытого камнем; на фиг.7 - сечение армобетонного крепления, покрытого бетонными плитами.

К водосливу 1 с верховой стороны примыкает армобетонный понур 2, а с низовой стороны - армобетонный водобой 3. Гребень водослива 1 укреплен металлическим швеллером 4. Армобетонный понур 2 состоит из плетеной сетки 5, покрытой высокопрочным бетоном 6. С низовой стороны армобетонный водобой 3 укладывается на требуемую глубину с образованием водобойного колодца 7. Водослив 1 состоит из отдельных блоков с образованием конструктивно-деформационных швов 8. Концы водослива 9 заделываются в боковые устои 10. Верхняя часть водослива 1 по мере эксплуатации заносится наносами 11. Высокопрочный бетон 6 для усиления изностойкости может покрываться камнем 12 или бетонными плитами 13.

Гибкое сопрягающее сооружение монтируется и работает следующим образом.

Водослив 1 собирается из отдельных блоков, которые заблаговременно изготавливаются индустриальным методом на железобетонных заводах. Толщина отдельных блоков зависит от возможной статической и динамической нагрузки и может быть равной 0,3÷0,7 м, а высота определяется расчетами и составляет 2÷6 м. Гребень водослива 1 для усиления износостойкости против действия наносов укреплен металлическим швеллером 4. В блоках водослива 1 с низовой и с верховой сторон предусмотрены закладные элементы, к которым присоединятся плетеная сетка 5. Плетеная сетка 5 представляет собой рулоны длиной 10 м и шириной 1,5÷2,5 м, которые укладываются путем их разматывания. Так, с верховой стороны к водосливу 1 соединяется плетеная сетка 5, которая покрывается высокопрочным бетоном 6. Толщина проволоки плетеной сетки 5÷7 мм, а толщина высокопрочного бетона 6 может быть в пределах 0,1÷0,4 м. Таким образом, сооружается армобетонный понур 2, длина которого определяется расчетом из условия гашения фильтрационного потока, чтобы предотвратить возможную фильтрационную суффозия и выпор армобетонного водобоя 3.

Армобетонный понур может укладываться с заглублением в направлении от водослива 1, что усилит устойчивость сооружение от действия активных сил.

С низовой стороны водослива 1 к закладным элементам также путем разматывания рулонов соединяется плетеная сетка 5, которая покрывается высокопрочным бетоном 6. Таким образом, сооружается армобетонный водобой 3. Количество слоев плетеной сетки 5 может быть равно и двум для усиления несущей способности на действие динамической нагрузки от воды. Армобетонный водобой 3 устраивается по высоте ниже, чем армобетонный понур 2, так что появляющиеся реактивные усилия образуют реактивный момент, обратный действию активных статических и динамических сил от потока воды. Толщина армобетонного водобоя 3 может достигать 0,5÷0,7 м. Глубина водобойного колодца 7 определяется расчетом из условия сопряжения в нижнем бьефе в форме надвинутого гидравлического прыжка при расходе расчетной обеспеченности.

Армобетонный водобой 3 может укладываться и с обратным уклоном, что улучшит условия работы при сопряжении и устойчивость на действие активных сил.

У водослива 1 предусмотрены конструктивно-деформационные швы 8, которые придают гибкость сооружению и безопасность на действие температурных колебаний.

Для усиления общей устойчивости сооружения от действия активных гидростатических и гидродинамических сил, а также действия фильтрационного потока концы водослива 9 заделываются в боковые устои 10.

На реках большой длины устраивается каскад гибких сопрягающих сооружений, верхняя часть которых заносится наносами 11 по мере эксплуатации.

Высокопрочный бетон армобетонного понура 2 и водобоя 3 может покрываться износостойким материалом, камнем 12 или бетонными плитами 13.

Предлагаемое техническое решение эффективнее ранее известных и увеличит срок службы сооружения в 1,5÷2 раза.

Источники информации

1. А.с. СССР 1612043, МКИ Е 02 В 8/06. Водосброс/Ламердонов З.Г., Ясониди О.Е. и Степанов П.М. (СССР); Заявл.; 06.04.87; опубл. 07.12.90, Бюл. №45 (аналог).

2. Флейшман С.М. Система запруд - главное средство борьбы с селями// Гидротехника и мелиорация 1967, №8. - С.39-46. (Прототип).

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения для предотвращения донной эрозии на реках и каналах. Сооружение содержит входную, водосбросную и выходную, являющуюся водобойной, части. Оно представляет собой цельную гибкую конструкцию, состоящую из водослива сборной конструкции с гребнем из металлического швеллера, к которому с верховой стороны примыкает гибкий армобетонный понур, состоящий из плетеной сетки, покрытой высокопрочным бетоном, а с низовой - армобетонный водобой, состоящий из одного или двух слоев плетеных сеток, покрытых высокопрочным бетоном. Гибкий армобетонный понур к водосливу закреплен выше гибкого армобетонного водобоя. Сооружение может иметь заделку по краям в устои. Армобетонный понур или водобой могут быть покрыты износостойким материалом из природного камня или бетонных плит. Армобетонный понур может быть уложен с заглублением в направлении от тела водослива. Армобетонный водобой может быть уложен с обратным уклоном в направлении от тела водослива. Изобретение повышает прочность и устойчивость сопрягающего сооружения, а также снижает экономические и трудовые затраты на его возведение. 4 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Гибкое сопрягающее сооружение, содержащее входную, водосбросную и выходную, являющуюся водобойной, части, отличающееся тем, что оно представляет собой цельную гибкую конструкцию, состоящую из водослива сборной конструкции с гребнем из металлического швеллера, к которому с верховой стороны примыкает гибкий армобетонный понур, состоящий из плетеной сетки, покрытой высокопрочным бетоном, а с низовой - армобетонный водобой, состоящий из одного или двух слоев плетеных сеток, покрытых высокопрочным бетоном, при этом гибкий армобетонный понур к водосливу закреплен выше гибкого армобетонного водобоя.2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что имеет заделку по краям в устои.3. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный понур или водобой покрыт износостойким материалом из природного камня или бетонных плит.4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный понур уложен с заглублением в направлении от тела водослива.5. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный водобой уложен с обратным уклоном в направлении от тела водослива.