СКВОЗНОЕ ПОПЕРЕЧНОЕ БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2007 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов, откосов дамб, предназначенных для самых различных назначений, и других сооружениях.

Известно устройство крепления откоса земляного сооружения [1], содержащее уложенное на откосы синтетическое фильтровое покрытие, удерживающие элементы и слой каменной наброски. Удерживающие элементы выполнены в виде ригелей, стоек с шарнирами, канатов, сетки и ограничителей. Каменная наброска выполнена в виде гравия. Нижние концы стоек шарнирно присоединены к ригелю, а их верхние концы - к канату. На канате присоединена сетка. Один из концов каната прикреплен к ригелю, а другие их свободные концы натянуты за счет приложения усилия и стойки, и ригеля соединены К-ограничителями. Между покрытием и сеткой уложен слой каменной наброски. Слой гравия защищает покрытие от динамического волнового воздействия. В свою очередь он надежно защищен сеткой, удерживаемой в заданном положении канатами. Недостатком данного технического решения является то, что:

- крепление непосредственно контактируют с потоком жидкости и влекомыми наносами и поэтому может подвергаться быстрому истиранию и разрушению в короткие сроки;

- конструкция представляет из себя достаточно сложное техническое решение, что делает ее ненадежной в работе и дорогой по стоимости:

- эффективность применения крепления значительно снижается в случае, когда в реке или канале имеют место большие колебания уровня воды, колебания скорости и расхода потока;

Наиболее близким техническим решением является поперечное сквозное берегозащитное сооружение, содержащее элементы, собранные в треугольную призму [2]. Недостатками данного технического решения являются:

- сложность формы элементов изготавливаемых на заводах;

- неудобство соединения узлов с применением сложных технических решений по соединению железобетонных элементов;

- крепление в экономическом отношении не всегда является эффективным техническим решением из-за применения индустриальных железобетонных конструкций.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности защиты берегов русел рек от размыва и долговечности срока службы берегоукрепительного сооружения.

Поставленная цель достигается тем, на размываемом берегу устанавливается сквозное поперечное (фиг.1) берегозащитное сооружение. При этом угол установки зависит ширины русла, возможного свала потока на берег и других морфологических элементов потока и русла. Наиболее благоприятным вариантом является установка их поперек направлению течения потока одной плоскостью на дно реки, что создает наиболее благоприятные условия при обтекании потоком. Длина сквозных поперечных берегозащитных сооружений и расстояния между ними определяются по разработанным методическим рекомендациям. Сквозное поперечное берегозащитное сооружение (фиг.2) собирается механически, путем присоединения распорных элементов к арматуре соединительными элементами и хомутами, которые образуют треугольные фермы. Так, последовательно соединяя распорные элементы к арматуре, высоту сквозного поперечного берегозащитного сооружения можно наращивать до любых размеров. При этом поперечное сечение этого сооружения представляет из себя треугольную ферму (фиг.3). Частота треугольных ферм, коэффициент застройки в берегозащитном сооружении от головы к концу увеличивается, что обеспечивает наибольшую эффективность и равномерность снижения скорости потока, протекающего вдоль берега. Коэффициент застройки, который изменяется по длине, может определен по формуле

где N - число треугольных ферм на рассматриваемом участке сквозной поперечной берегозащитной шпоры; n - число стержней в треугольной ферме; b - ширина распорного элемента; k - коэффициент неравномерности распределения распорных элементов в конструкции, который можно принять равным 0,5; l_i - длина участка сквозной поперечной берегозащитной шпоры.

Снижение коэффициента застройки в голове шпоры снижает глубину размыва, которая определяется по формуле

где k_t - коэффициент, зависящий от вида грунта для песка крупностью, d_ср=14 мм, k_t=50; ν - средняя бытовая скорость.

В результате снижения скорости течения потока происходит процесс осаждения наносов на дно и прекращается процесс боковой водной эрозии берегов рек.

Распорный элемент состоит из металлопластиковой трубы, в которой находится заполнитель. В качестве заполнителя можно использовать высокопрочный бетон М 250÷300. В конце сквозного поперечного берегозащитного сооружения распорные элементы присоединятся наклонно для придания неизменяемости конструкции.

Поток воды, протекая через сквозное поперечное берегозащитное сооружение, снижает свою скорость, в результате чего происходит снижение транспортирующей способности потока и выпадение взвешенных наносов.

На фиг.1 изображен план реки со сквозным поперечным берегозащитным сооружением; на фиг.2 - продольный разрез сквозного поперечного берегозащитного сооружения; на фиг.3 - треугольное поперечное сечение сборного поперечного сквозного берегозащитного сооружения, разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - распорный элемент, аксонометрия; на фиг.5 - соединительный узел распорного элемента, узел В на фиг.3.

На размываемом берегу 1 установлено сквозное поперечное берегозащитное сооружение 2, состоящее из треугольных ферм 3, собранных из распорных элементов 4. Распорный элемент 4 состоит из металлопластиковой трубы 5, в котором находится заполнитель 6. Распорные элементы 4 механически прикрепляются к арматуре 7 с помощью хомутов 8 и соединительных элементов 9. В конце сквозного поперечного берегозащитного сооружения 2 распорные элементы 4 присоединятся наклонно для придания неизменяемости конструкции.

Сквозное поперечное берегозащитное сооружение сооружается и работает следующим образом. На размываемом берегу 1 устанавливается сквозное поперечное (фиг.1) берегозащитное сооружение 2. При этом угол установки зависит от ширины русла, возможного свала потока на берег и других морфологических элементов потока и русла. Длина сквозных поперечных берегозащитных сооружений 2 и расстояния между ними определяются по разработанным методическим рекомендациям. Сквозное поперечное берегозащитное сооружение 2 (фиг.2) собирается механически, путем прикрепления распорных элементов 4 (фиг.4) к арматуре 7 соединительными элементами 9 и хомутами 8, которые образуют треугольные фермы 3 (фиг.5). Распорный элемент 4 состоит из металлопластиковой трубы 5, в которой находится заполнитель 6. Так, последовательно соединяя распорные элементы 4 к арматуре 7, высоту сквозного поперечного берегозащитного сооружения 2 можно наращивать до любых размеров. При этом поперечное сечение этого сооружения представляет из себя треугольную ферму 3. В конце сквозного поперечного берегозащитного сооружения 2 распорные элементы 4 присоединятся наклонно для придания неизменяемости конструкции.

Поток воды, протекая через сквозное поперечное берегозащитное сооружение 2, снижает свою скорость, в результате чего происходит снижение транспортирующей способности потока и выпадение взвешенных наносов вдоль берега. Для повышения эффективности работы сквозного поперечного берегозащитного сооружения 2 частота установки треугольных ферм 3, или коэффициент застройки, от конца к голове увеличивается.

Гибкость является огромным достоинством этого сооружения, так как оно находится в воде и избежать деформаций дна и основания невозможно, а это повлечет и деформацию сооружения, что не является опасным для такого типа береговой защиты.

Предлагаемое техническое решение имеет ряд достоинств перед другими ранее известными, главным из которых является быстрота сборки.

Предлагаемое техническое решение дешевле известных, при этом долговечность этих сооружений больше ранее известных аналогичных технических решений.

В экологическом отношении это наиболее благоприятный вариант решения проблемы защиты берегов от размыва.

Источники информации

1. Авт.свид. СССР №1461821 , МКИ Е02D 17/20. Устройство для крепления откоса земляного сооружения. / Шкундин Б.М. и Новожилов А.П. (СССР); Заяв. 04.03.87; опубл. 28.02.89, Бюл. №8 (Аналог).

2. Авторское свидетельство СССР №1330242 А1, МПК Е02В 3/12 (Прототип).

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, на откосах дамб и других сооружений различных назначений. Сооружение содержит сборные элементы, собранные в призму. Элементы являются распорными, состоят из металлопластиковой трубы, в которой находится заполнитель, и собраны в треугольники путем закрепления хомутами распорных элементов вокруг поперечной арматуры с образованием узлов треугольной призмы. Поперечное сечение треугольной призмы представляет собой множество треугольных ферм. Частота установки ферм к голове берегозащитного сооружения увеличивается. Треугольная призма установлена под углом или поперек к направлению течения потока одной плоскостью на дно реки. Угол установки зависит от ширины русла, возможного свала потока на берег и других морфологических элементов потока и русла. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность защиты берегов русел рек от размыва в наиболее благоприятном варианте в отношении экологии и увеличить срок службы берегоукрепительного сооружения. 5 ил.

Сквозное поперечное берегозащитное сооружение, содержащее сборные элементы, собранные в призму, отличающееся тем, что элементы являются распорными, состоят из металлопластиковой трубы, в которой находится заполнитель, и собраны в треугольники путем закрепления хомутами распорных элементов вокруг поперечной арматуры с образованием узлов треугольной призмы, поперечное сечение которой представляет собой множество треугольных ферм, частота установки которых к голове берегозащитного сооружения увеличивается, при этом треугольная призма установлена под углом или поперек к направлению течения потока одной плоскостью на дно реки.