Арочная плотина Советский патент 1983 года по МПК E02B7/12 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкции арочной плотины с периметральным швом, и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации последней для облегчения ее конструкции, обеспечения пространственной работы сооружения и водонепроницаемости межстолбчатых швов, а также регулирования возникающих в разных зонах арочной части опасных напряжений. Арочные плотины как пространственные конструкции обладают большими запасами прочности, однако неравномерность распределения напряжений в сооружении и возникновение их концентрации в некоторых зонах плотины ограничивают возможность облегчения конструкции. В гидротехническом строительстве применяются различные конструкции арочных плотин и спосооы их возведения, позволяющие обеспечить пространственную работу тела плотины, состоящего из отдельных столбов, а также регулирования возникаюц;их напряжений. Известно гидротехническое сооружение и способ его возведения, в котором с целью обеспечения монолитности тела плотины и возможности регулирования напряжений сначала цементируются вертикальные швы между блоками (в горизонтальных щвах устраиваются уплотнения), а после поднятия напора - и горизонтальные 1. Известна также арочная плотина, выполненная из отдельных столбов, соединенных межстолбчатыми швами, при этом в шов, подверженный раскрою, вмонтированы радиальные направляюшие, каждая из которых соединена посредством имеюп ей возможность осевого перемещения муфты со смежными элементами при помощи шарнирных тяг. Швы между столбами в целях обеспечения монолитности конструкции требуют обязательного омоноличивания путем цементации 2. Основны.м недостатком известных конструкций является необходимость цементации межстолбчатых швов тела плотины, однако требуемое качество омоноличивания не всегда достигается во время строительства или же практически не сохраняется при эксплуатации сооружений из-за воздействия напряжений, возникающих вследствие колебания действующих нагрузок и температуры окружающей среды. Кроме того, эффект обжатия вертикальных столбов получается лишь в верхних ярусах сооружения, так как нижние концы вертикальных столбов жестко заделаны в скальном основании или в бетонных массивах столбов. Таким образом, несмотря на значительные затраты на омоноличивание путем цементации стоимостью несколько миллионов рублей, не обеспечивается необходимая монолитность сооружений. Цель изобретения - снижение затрат на эксплуатацию и обеспечение пространственной работы сооружения с одновременным регулированием напряжений, а также достижение требуемой водонепроницаемости межстолбчатых швов без их цементации. Поставленная цель достигается тем, что по линии каждого межстолбчатого шва в столбах выполнены трапецевидные проемы с поочередным расположением больших оснований со стороны верхнего и нижнего бъефов, в которых устроены скрепленные анкерными тягами с телом плотины по всей ее высоте консоли, соответствующие но профилю проему, причем анкерные тяги выведены в образованные между телом плотины и внутренним торцом консоли колодцы. Наличие консолей, имеющих клинообразную форму в совокупности с анкерными тягами, позволяет перекрывать межстолбчатые швы тела плотины и обеспечивать ее необходимое обжатие. В результате дости ается требуемая взаимосвязь элементов сооружения и обеспечивается возможность управления ее пространственной работой, приспосабливаемость к действующим нагрузкам, что позволяет подобрать более экономичные параметры сооружений. На фиг. I показана арочная плотина с периметральным швом; на фиг. 2 - то же. вид сверху в сечении; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. В арочной плотине 1 с периметральным швом 2 между столбами 3 со стороны верхнего 4 и нижнего 5 бьефов с поочередным расположением по всей высоте арочной части плотины 1 и с помощью радиально расположенных анкерных тяг 6 с телом плотины 1 скреплены трапециевидные армированные консоли 7, причем свободные концы анкерных тяг выведены в колодцы 8, образованные между телом плотины 1 и внутренним торцом 9 армированной консоли 7. В межстолбчатых швах 10 плотины со стороны верховой грани 4 устано лены V-образные латунные уплотнители 11. Швы между столбами 3 и армированными стальной арматурой 12 консолями 7 заделаны битумом 13. Материал (бетон) сто.бов 3 и армированных консолей 7 один и тот же. Арочная плотина работает следуюшим образом. Нри возведении арочной части плотины 1 (ниже периметрального шва «седло и «пробка плотины омоноличиваются путем цементации) между ее столбами 3 с поочередным расположением по всей высоте плотины заранее оставляют трапециевидные прое-. мы, в которых по мере затухания температурно-усадочных деформаций в столбах 3 устанавливают армированные консоли 7, соответствующие по конфигурации проему. Соответственно нарастанию столбов 3 и консолей 7 в последних вдоль .межстолбчатых швов 10 располагают анкерные тяги 6, одни концы которых закреплены в столбах 3 и армированных консолях 7, а свободные концы для затяжки выводятся в колодцы 8. С помощью лебедок, установленных в колодцах, или другим способом анкеры 6 затягиваются таким образом, чтобы швы между столбами 3 и армированными консолями 7 полностью закрылись, а усилия от затяжки армированных консолей передавались соседним столбам 3. В результате, помимо закрытия щвов между армированными консолями 7 и столбами 3, закрываются и межстолбчатые щвы 10 как с верховой, так и с низовой граней, а в плотине образуются дополнительные усилия, которые можно регулировать таким образом,чтобы предотвратить опасность возникновения растягивающих напряжений. Месторасположение анкерных тяг, их количество и величины затяжки устанавливаются после расчета объемного напряженно-деформированного состояния арочной плотины, например, методом конечных элементов. Покрытие битумной смазкой поверхностей проемов и периметральных швов 2 облегчает скольжение армированных консолей по поверхности и уплотняет швы. .Армирование стальной арматурой 12 консолей 7 предотвращает возникновение в них горизонтальных трещин в случае неравномерной затяжки анкерных тяг 6. V-образные латунные уплотнители 11, устроенные в межстолбчатых швах 10 со стороны верхнего бьефа 4, служат для предупреждения возможной фильтрации в плотине. Колодцы 8 предназначены для вывода концов анкерных тяг 6 и установки лебедок или других устройств для затяжки, а также для сбора фильтрационной воды и осмотра плотины. Затяжки консолей начинаются с ключевой части плотины и продолжаются с последующей затяжкой консолей, расположенных в стороне пят. В таблице приведены технико-экономические параметры предлагаемой арочной плотины и базового объекта. Как видно из приведенных данных, экономия средств при строительстве предлагаемой арочной плотины по сравнению с базовым объектом составляет около 4,6 млн. руб.

АРОЧНАЯ ПЛОТИНА, выполненная из отдельных столбов, соединенных межстолбчатыми швами, отличающаяся тем, что, с целью снижения затрат на эксплуатацию и обеспечения пространственной работы сооружения с одновременным регулированием напряжений, а также достижения требуемой водонепроницаемости межстолбчатых швов без цементации, по линии каждого межстолбчатого шва в столбах выполнены трапециевидные проемы с поочередным расположением больших оснований со стороны верхнего и нижнего бьефов, в которых устроены скрепленные анкерными тягами с телом плотины по всей ее высоте консоли, соответствующие по профилю проему, причем анкерные тяги выведены в образованные между телом плотины и торцом консоли колодцы. (Л ел ю о: 05

Базовый объект

Показатели

Путем цементации

Обеспечение монолитности

межстолбчатых

швов

Регулирование возникающих напряжений

Расход, руб:

на омоноличивание мех столбчатых швов

на анкерные крепления и устройства для обжатия плотины и регулирования напряжений

на армирование трапециевидных консолей

на заделки швов между столбами и трапециевидными консолями битумной мастикой, а также под консолями над периметральным швом

Всего стоимость, руб.

Предлагаемая арочная плотина

Обжатие тела плотины трапециевидными консолями, крепленными анкерными тягами.

Периодическое в процессе эксплуатации

886790

76971

411942

69360 1445063

12

фш.З