СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО ЛОТКА ПОЛИГОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E02B5/02 

Описание патента на изобретение RU2336390C2

Изобретения относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении и реконструкции открытых водосбросов в составе напорных гидроузлов и быстротоков на каналах.

Известен лотковый канал полигонального сечения [1] с двумя парами откосов: боковыми с заложением m1=0,4-1,5, донными с заложением m2=2,5-6 и относительной шириной соответствующей гидравлически наивыгоднейшему сечению (ГНС). Недостатками данного технического решения являются сложность его использования при возведении и реконструкции водосбросных лотков и быстротоков (с высокими скоростями потоков >7 м/с), а также - неопределенность его параметров при m1=0.

Относительно близким техническим решением является устройство для защиты от абразивного износа дна водосброса [2], установленное на дне железобетонного лотка в виде ступенчатой облицовки из полимербетона и армированного речного булыжника. Недостатками данного технического решения являются сложность его конструкции и низкая пропускная способность; ступенчатая форма донного крепления приводит к образованию гидравлических прыжков соответственно и высоких волн на поверхности потока, переливающих через борта лотка.

Цель изобретения - повышение эффективность работы лотка за счет увеличения пропускной способности и снижения затрат на облицовку.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения гидротехнического лотка, включающем устройство выемки и строительство боковых стенок и дна лотка в железобетонной облицовке, в начале дно выполняют треугольной формы с вершиной по центру, углубленной на величину h2=αh1, где α - относительная глубина, h1 - глубина лотка без учета углубления дна и запаса превышения верхней кромки лотка над уровнем воды, м; m2 - заложение донных откосов. На дне лотка сверху железобетонной облицовки донных откосов устраивают крепление из полимербетона и речного булыжника, для чего по лини донных откосов поперек лотка укладывают булыжник рядами с уменьшением их размеров от центра до подошвы боковых стенок, вдоль и поперек рядов булыжника устанавливают арматурные стержни, образующие решетчатую крышку с размерами ячеек, меньшими поперечного сечения булыжника, при этом решетку прикрепляют к анкерам, устроенным в железобетонных стенках и основании лотка, после чего булыжники по всей площади донных откосов своей нижней частью замоноличивают в полимербетон.

На фиг.1 изображено поперечное сечение лотка; на фиг.2 - то же самое в плане; на фиг.3 - продольный разрез участка лотка.

Лоток состоит из железобетонных вертикальных стенок 1 и донных откосов 2, по всей площади которых устроено крепление из полимербетона 3 и рядов из речного булыжника 4. По верху булыжника вдоль и поперек их рядов уложены арматурные стержни, образующие решетчатую крышку 5, прикрепленную к анкерам 6, устроенным в железобетонных стенках 1 и донных откосах 2.

Показанный на фиг.1 гидротехнический лоток образует полигональное сечение с вертикальными боковыми откосами 1 (m1=0) и донными откосами 2.

Сечение рассматриваемого лотка разбито на две части, характеристики верхней части обозначены через h1, ω1, m1, донной части - h2, ω2, m2. И все параметры сечения лотка выражены через глубину h1 верхней части сечения (без учета запаса превышения бровки над уровнем воды) с помощью относительной глубины

Площадь живого сечения лотка

где В - ширина лотка по основанию боковых вертикальных стенок.

Из формулы (2)

Относительная ширина верхней части сечения

Выразив В через β, формула (2) после преобразования примет вид

Приравняв формулы (3) и (6) и выполнив сокращения подобных членов, получим формулу по определению относительной ширины

которая наиболее точно характеризует полигональное сечение лотка с точки зрения ГНС.

Как известно, при ГНС максимальная пропускная способность (расход Qмак) обеспечивается при минимальном значении смоченного периметра χмин и максимальном значении гидравлического радиуса Rмак. Сечение лотка, выполненное в виде полукруга, является самым гидравлически наивыгоднейшим из всех возможных сечений открытых каналов. Полигональное сечение, выполненное в виде половины вписанного правильного многоугольника, находится наиболее близко к полукругу. Исходя из того, что у правильного многоугольника все стороны равны и симметричны, можно написать следующее уравнение:

отсюда

Относительная глубина α и глубина донной части сечения h2, определяемые по формулам (9) и (1) дают оптимальные гидравлические характеристики полигонального сечения (фиг.1). Оптимальные значения заложения донного откоса для этого сечения лежат в следующих пределах m2=3...6.

Смоченный периметр

Остальные параметры лотка определяются, как обычно по формулам равномерного (квазиравномерного) и неравномерного режимов движения воды. Проведенные расчеты показывают, что при одной и той же площади живого сечения ω пропускная способность предлагаемого лотка по сравнению с лотком прямоугольного сечения увеличивается до 10%, а смоченный периметр уменьшается до 20%, соответственно материальные затраты на облицовку уменьшаются. Высота волн на поверхности воды в полигональном лотке более чем в два раза меньше, чем высота волн в прямоугольном лотке со ступенчатым креплением на дне.

Способ возведения лоткового канала призматического сечения осуществляется и работает следующим образом.

Вначале разрабатывается выемка по профилю лотка с треугольным основанием, после строится железобетонная облицовка донных откосов 2 и боковых подпорных стен 1. При этом одновременно закладывают анкера 6 в донной облицовке 2 и стенках 1. Сверху железобетонной облицовки донных откосов 2 выполняют небольшую подготовку из монолитного полимербетона толщиной около 10 см. И после набора небольшой прочности полимербетоном 3 сверху него по линии донных откосов 2 устраивают поперечные ряды из речного булыжника 4 с уменьшением их размеров от центра до основания боковых стенок 1. А расстоянием между рядами принимают около среднего размера булыжника. Вдоль и поперек рядов булыжника 4 на 2/3 их высоты устанавливают арматурные стержни с образованием решетчатой крышки 5 с размерами ячеек меньшими размеров поперечных сечений булыжников 4. Арматурную крышку 5 плотно прикрепляют к анкерам 6, заранее устроенным в железобетонной облицовке донных откосов 2 и боковых стенок 1. После чего ряды булыжников 4 с арматурной крышкой 5 по всей площади донных откосов 2 заливают монолитным полимербетоном 3 до уровня 3/4 высоты булыжника 4. В любом случае сверху арматурных стержней крышки 5 должен быть слой полимербетона толщиной не мене 2 см.

При реконструкции существующих водосбросов и быстротоков прямоугольного сечения вначале разрушенное и деформированное донное крепление разбивается и расчищается. После дно углубляется на величину h2 и ему придается треугольная форма с вершиной по центру. Далее планируются донные откосы 2 и укрепляются железобетонной облицовкой, а сверху устраивается крепление из полимербетона и булыжника как в первом случае. При этом новое донное крепление прочно соединяется со старыми сохранившимися боковыми стенками 1 лотка.

При работе лотка основные гидродинамические нагрузки потока сосредотачиваются по центру русла из-за треугольной формы его основания, в результате и высота волн на поверхности потока уменьшается. Полигональная форма поперечного сечения, соответствующая ГНС или очень близкая к ГНС, обеспечивает высокую эффективность работы. При высоких скоростях потока с крупными наносами дно лотка подвергается абразивному воздействию. Основную ударную и абразивную нагрузку наносов воспринимают булыжники и передают ее равномерно через арматурную решетку 5 и анкера 6 на основание и боковые стенки. По центру русла, где сосредотачиваются наибольшие гидродинамические силы потока, устроены более плотные ряды булыжников 4 с наибольшими размерами. А полимербетон 3, залитый вокруг булыжников 4, гасит ударную силу потока без возникновения опасных деформаций в конструкции крепления. Кроме того, полимербетон является абразивно устойчивым материалом и не боится возможных температурных деформаций, в сочетании с булыжником он работает очень хорошо.

Лотки полигонального сечения с вертикальными боковыми стенками и треугольным основанием (фиг.1) могут быть наиболее эффективно использованы при строительстве и реконструкции водосбросных, сопрягающих и водопроводящих сооружений на горных и предгорных зонах, где наблюдаются бурные потоки с высокими скоростями (>7 м/с и уклоны больше критических) и содержанием большого количества влекомых наносов.

Полигональная форма поперечного сечения лотка с треугольным основанием и абразивноустойчивым креплением из армированного булыжника и полимербетона повышает эффективность работы лотка и снижает материальные затраты на его строительство и содержание.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1640271, кл. Е02В 5/00. Гидротехнический канал // Курбанов С.О., Ханов Н.В., М., 1991.

2. Авторское свидетельство №1631116, кл. Е02В 8/06. Устройство для защиты от абразивного износа дна водосброса. // Курбанов С.О., Ахматов М.А., Туаршев К.У., 1997 г.

Похожие патенты RU2336390C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛОТКА ПОЛИГОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ИЗ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БЛОКОВ 2007
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Созаев Ахмед Абдулкеримович
RU2366778C2
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ КАНАЛ ИЗ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2007
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Созаев Ахмед Абдулкеримович
RU2369688C2
СЕЛЕПРОВОДЯЩИЙ ЛОТОК 2001
  • Курбанов С.О.
  • Ламердонов З.Г.
  • Дышеков А.Х.
  • Созаев А.А.
RU2202678C2
СЕЛЕПРОВОДЯЩИЙ КАНАЛ 2000
  • Курбанов С.О.
  • Ламердонов З.Г.
  • Курбанов К.С.
RU2188277C2
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ВОДОСБРОСНОГО КАНАЛА ПОЛИГОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С ГИБКИМ КРЕПЛЕНИЕМ 2012
  • Джамалудинов Магомедрасул Магомедович
  • Курбанов Салигаджи Омарович
RU2528835C2
ВОДОСБРОСНОЙ КАНАЛ ПОЛИГОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С ГИБКИМ КРЕПЛЕНИЕМ 2012
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Джамалудинов Магомедрасул Магомедович
RU2519845C2
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ КАНАЛ 2000
  • Курбанов С.О.
  • Курбанов К.С.
RU2189420C2
ПОЛУЗАПРУДА КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ 2006
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Курбанов Камиль Салигаджиевич
RU2336388C2
БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ 2000
  • Курбанов С.О.
  • Дышеков А.Х.
RU2204649C2
ВОДОСБРОСНОЙ КАНАЛ ПОЛИГОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ 2023
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Курбанов Камиль Салигаджиевич
RU2810555C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 336 390 C2

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО ЛОТКА ПОЛИГОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехническому строительству и реконструкции открытых водосбросов в составе напорных гидроузлов и быстротоков на каналах. Способ возведения гидротехнического лотка включает выполнение выемки и строительство боковых стенок и дна лотка в железобетонной облицовке. Дно выполняют треугольной формы с вершиной по центру, углубленной на величину h2=α·h1, где α - относительная глубина, , где h1 - глубина лотка без учета углубления дна и запаса превышения верхней кромки лотка над уровнем воды, м; m2 - заложение донных откосов. На дне лотка сверху железобетонной облицовки донных откосов устраивают крепление из полимербетона и речного булыжника. Булыжник укладывают рядами по линии донных откосов поперек лотка с уменьшением его размеров от центра до подошвы боковых стенок. Вдоль и поперек рядов булыжника устанавливают арматурные стержни, образующие решетчатую крышку с размерами ячеек, меньшими поперечного сечения булыжника. Решетку прикрепляют к анкерам, устроенным в железобетонных стенках и основании лотка. Нижние части булыжников по всей площади донных откосов замоноличивают полимербетоном. Изобретение позволяет повысить эффективность работы лотка и снизить материальные затраты на его строительство и эксплуатацию. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 336 390 C2

Способ возведения гидротехнического лотка полигонального сечения, включающий выполнение выемки и строительство боковых стенок и дна в железобетонной облицовке, причем дно выполняют треугольной формы с вершиной по центру, углубленной на величину h2=αh1,

где α - относительная глубина, ;

h1 - глубина лотка без учета углубления дна и запаса превышения верхней кромки лотка над уровнем воды, м;

h2 - заложение донных откосов,

отличающийся тем, что сверху железобетонной облицовки донных откосов устраивают крепление из полимербетона и речного булыжника, для чего по линии донных откосов поперек лотка укладывают булыжник рядами с уменьшением его размеров от центра до подошвы боковых стенок, вдоль и поперек рядов булыжника устанавливают арматурные стержни, образующие решетчатую крышку с размерами ячеек, меньшими поперечного сечения булыжника, причем решетку прикрепляют к анкерам, устроенным в железобетонных стенках и основании лотка, после чего нижние части булыжников по всей площади донных откосов замоноличивают полимербетоном.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2336390C2

Гидротехнический канал 1988
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Ханов Нартмир Владимирович
SU1640271A1
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ КАНАЛ 2000
  • Курбанов С.О.
  • Курбанов К.С.
RU2189420C2
СЕЛЕПРОВОДЯЩИЙ ЛОТОК 2001
  • Курбанов С.О.
  • Ламердонов З.Г.
  • Дышеков А.Х.
  • Созаев А.А.
RU2202678C2
Устройство для защиты от абразивного износа дна водосброса 1988
  • Курбанов Салигаджи Омарович
  • Ахматов Мусса Ахматович
  • Туаршев Ким Умарович
SU1631116A1
US 6000881 A, 14.12.1999
US 5393171 A, 28.02.1995
ЧУГАЕВ P.P
Гидравлика
- Л.: Энергоиздат, 1982, с.246-249, 304.

RU 2 336 390 C2

Авторы

Курбанов Салигаджи Омарович

Созаев Ахмед Абдулкеримович

Курбанов Камиль Салигаджиевич

Даты

2008-10-20Публикация

2006-04-10Подача