Бетонная плотина Советский патент 1984 года по МПК E02B7/12 

I11

Изобретение относится к гидротехническому строительству и касается, возведения бетонных плотин, преимущественно арочных и арочно-гравитационных, в узких створах на основаниях с участками трещиноватых и выветренных пород.

Известна арочная плотина, в которой для увеличения надежности Путем перераспределения усилий с блоков плотины, швы между которыми подвержены раскрытию, на соседние блоки предусмотрено устройство фермы с подвижными муфтами, соединяющимися посредством шарнирных тяг с соседними блоками l 3

Недостатком данной плотины является то, что перераспределение усилий может быть реально осуществлено только на близконаходящиеся блоки, так как при перераспределении усилий на более отдаленные участки плотины потребуется «и создание значительно более мощной ферма, муфт и шарнирныхтяг, что .трудно осуществимо. Для участков плотины, имеющих значительную толщину, например в при икании плотины к основанию, применение такой фермы трудно реализуемо даже на близконаходящиеся участки из-за значительных усилийв плотине.

Наиболее близкой к предлагаемой является бетонная плотина, преимущественно с полым береговым опорным массивом, включаюощм верховое перекрытие, выполненное в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива, полость которого заполнена текучим материалом с интенсивностью давления большей, чем интенсивность давления на смежной отметке водохранилища, низовое перекрытие и фундаментную плиту.

Верховое перекрытие такого опорного массива может быть выполнено из бетонных элементов, имеющих трапециедальное в горизонтальном направлении сечение, с боковыми пЬверхностями, сходящимися у одних элементов со стороны опорного массива, а у других (смежных с первыми) - со стороны водохранилища L 3.

Однако при воздействии на верховое перекрытие экстремальных нагрузок со стороны водохранилища с удельными усилиями, превышающими удельные усилия на верховое перекры3482

тие со стороны опорного массива, верховое перекрытие может разрушиться. Последующее вытекание текучего материала из полости опорного массива 5 нарушит функционирование опорного массива и сооружения в целом. Аналогичное явление может произойти и при, .непредйиденных подвижках берегов.

Цель изобретения - повьш1ение надеж10 ности работы опорного массива при экстремальных воздействиях на сооружение и непредвиденных подвижках берегов,. .

Указанная цель достигается ,тем, JJ что в бетонной плотине, преимущественно с полым береговым опорным массивом, включающим верховое перекрытие, выполненное в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью Q внутрь опорного массива, полость которого заполнена текучим материалом с интенсивностью давления большей, чем интенсивность давления BOJдохранилища на смежной отметке, ни5 зовое перекрытие и фундаментную плиту, внутри опорного массива устроена распорная конструкция, расположенна между полостью опорного массива и низовым перекрытием , состоящая из попеременно расположенных расклинивающих элементов,боковые поверхностикоторых сходятся по плоскостям со стороны низового перекрытия,и смежных с ним расклиниваемых элементов,боковые поверхности которых сходятся по плоскостям со

5 стороны верхового перекрытия, причем расклинивающие элементы выступают широким торцом за плоскость расклиниваекЕлх элементов со стороны полости опорного массива, а узким торцом не доходят до плоскости расклиниваемых элементов со стороны ии-зового перекрытия,

С целью улучшения контакта фундаментной плиты с основанием :

5 фундаментная плита может быть выполнена из двух частей, одна из которых расположена под верховым перекрытием и распорным слоем опорного маесива, а другая - под низовым пере0 крытием, причем обе части плиты сопряжены по шву, заполненому пластическим материалом.

Кроме того, с целью улучшения демпфиру|«цих качеств распорного

слоя расклиниваюаще элементы рас- . порного слоя могут быть снабжены по широкому торцу прослоем упругого материала, а промежуток между

31

узким торцом и низовым перекрытием заполнен сжимаемым пластиче(.ким материалом.

На фиг.1 изображена схема сопряжения основных узлов в системе бетонная плотина-основанне, вид с нижнего бьефа; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1, на фиг.З - узел 1 на фиг.2; на фиг.4 и 5 - узел П на фиг,2 (варианты исполнения), ,

Иафиг.1-Ь приняты слвдукнцие обозначения: Бетонная плотина 1, скальное основание 2, полый береговой ,опорньй массив 3,расклинивающий элемент 4 верхового перекрытия полого опорного массива, расклиниваемый элемент 5 верхового перекрытия полого опорного массива, низовое перекрытие 6 полого опорного массива, расклинивающий элемент 7 распорного слоя, расклиниваемый элемент 8 распорного слоя, полость 9 Ьпорнрго массива, промежуток iO между расклинив акщим элементом распорного слоя и низовым перекрытием, прослой 1 упругого материала, верховая часть

12фундаментной плиты, низовая часть

13фундаментной плиты и деформируеьолй шов J4. фундаментной плиты. .

Плотина 1 опирается на основание 2 в зоне расположения трещиноватых и выветренных пород посредством полого берегового опорного массива 3,

Опорных массивов 3 может быть один или несколько в зависимости от размеров трещиноватой и выветренной зоны основания. В частности, на,фиг. показана арочная плотина, опирающаяся в зоне левобережного при1 в 1кания на несколько опорных массивов.

Каждый -из опорных массивов 3 состоит из верхового перекрытия, выполненного в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива и преде тавляюв й из себя сплошную конструкцию или конструкцию, состоявшую из сопряженных по боковым поверхностям расклинивающих элементов 4 боковые поверхности которых сходятся со стороны водохранилища, и чередукщихся с ними расклиниваемых элементов 5, боковые поверхности которых сходятся со стороны полости опорного массива, низового перекрытия 6, распорно.го слоя, состоящего из сопряженных по боковым поверхностям расклинивающих элементов 7, боковые поверхности которых сходятся со стороны низового перекрытия.

13484

и чередующихся с ними расклиниваемых элементов 8, боковые поверхности которых сходятся саг стороны верхового перекрытия. 5 Расклинивающие элементы 4 верхового перекрытия располагают по радиальной оси арочной конструкции в створе с расклинивающими элементами 7 распорного .слоя, а расстояние меж10 ДУ их смежными поверхностями в пределах полости 9 опорного массива назначают из условий максимально возможного прогиба арочной конструк.ции с учетом радиальных перемещений

15 расклинивающих элементов 7 распорного слоя и упругих деформаций всей системы узлов, входящих в опорный массив.

Между арочной конструкцией верхового перекрытия и распорным слоем устраивают полость 9 опорного мае- . сива. В пределах полости 9 опорного массива расклинивающие 7 элементы распорного слоя выступают широким торцом за плоскость распорного слоя со стороны полости опорного массива 9 на расстояние, соответствующее максимально возможным перемещениям расклинивающих элементов 7 в системе распорного слоя и с учетом этих же перемещений не доходят узким торцом до низового перекрытий. 6 опорного массива. Промежуток 10 между узким торцом каждого расклинивающего элемента 7 распорного слоя и низовым перекрытием опорного массива может быть заполнен сжимаемым пластическим материалом, например вспененным полиуретаном, .а широкий торец расклинивакицего элемента 7 распорного слоя может быть снабжен прослоем 11 упругого материала, выполненным, например, из неопрена.

Опорный массив опирается на тре5 щкноватое и выветренное основание

через фундаментную плиту, которая может быть выполнена из двух частей, одна из которых (верховая часть 12) расположена под верховым пере0 крытием и распорным слоем, а другая (низовая часть 13) расположена под низошлм перекрытием опорного массива. Между верховой частью 12 и низовой частью 13 фундаментной пли5 ты устраивают деформируемыйшов 14, заполненный пластическим материалом, например компаундом на основе каменноугольных смол. Бетонная плотина I может быть во ведена одним иэ известных способов например столбами. В эоне примыкания плотины I к трещиновать и выветренным участкам основания 2 устраивают один или несколько опорных массивов- 3. Очередность возведения элементов опорного массива определяется технологическими особенностями возведения плотины. При значительном протяжении зоны трещиноватых и выветренных пород по .бортовому примыканию плотины к осЮванию,когда один опорный массив з проектировать невозможно в силу поя ления в нем нежелательных напряжени иди в силу невозможности создать же лаемое силовое воздействие со сторо полости опорного массива за счет те кучего материала, возводят несколько опорньвс массивов. При этом отдельные опорные массивы отделяют друг от друга плитами, ориентированными по направлению главных сжимающих напряжений, передающихся от плотины на опорный массив. Приступают к возведению опорного массива после частичного или полног омоноличивания швов между столбами тела плотины на уровне расположения будущего опорного массива. Расклини вающие элементу 4 верхового перекрытия, расклиниваемые элементы 5 верхового перекрытия, а также расклинивающце элементы 7 распорного слоя и расклиниваемые элементы 8 распорного слоя могут быть изготовлены на строительной площадке и пер мещены на место-сборки или же изготовлены по месту литого бетона. Поверхности сопряжения расклинивающих элементов верхового перекрытия и расклиниваемых элементов верхового перекрытия, а также аналогичны поверхности элементов 7 и 8 и повер ности сопряжения расклиниваемых элементов 8 с низовым перекрытием опорного массива 6 могут быть при необходимости покрыты тонким слоем гидроизолирукш;его и пластичного материала, изготовленного, например, на основе каменноугольных смол. Возведение низового перекрытия осуществляют иэ монолитного бетона, причем очередность его возведения относительно других узлов опорного массива может быть предопределена использованием низового перекрытия в качестве блока для размещения тех нологического оборудования при мон- таже остальных узлов. Сопряжение опорного массива с основанием может быть осуществлено не только в варианте сплошной фундаментной плиты, но и через разрезную фундаментную плиту, выполняемую из двух составных частей, одну из которых (верховую часть 12) располагают под верховым перекрытием и распорным слоем, а другую (низовую часть 13) располагают под низовым перкрытием опорного массива. В сопряжении обеих частей фунд ментной плиты устраивают деформируемый шов 14, имекиций криволинейное очертание или очертание по плоскости первого порядка и заполненный пластическим материалом. Связь обеих частей фундаментной плиты может быть при необходимости обеспечена, например, петлевыми стыками, образуемыми попарно связанными металлическими петлями, заанкерованными каждая своим концом в соответствующую часть фундаментной плиты. Геометрия деформируемого шва 14 назначается по условиям исключения скалывания граней 12 и 13 фундаментной плиты в их сопряжении. В частности, при расчетной осадки основания под верховой частью 12 фундаментной пляты большей, чем расчетная осадка под низовой частью 13 фундаментной плиты (фиг.4), центр поверхности деформируемого шва должен находиться со стороны водохранилища, а при противоположном соотношении осадок основания под частями 12 и 13 фундаментной плиты (фиг.5) - со стороны нижнего бьефа. Заполнение текучим материалом полости опорного массива производят одновременно с заполнением водохранилища или же при завершении возведения очередного опорного массива. С этой целью текучий материал подают через специально выполненное отверстие с заслонкой на нижних отметках полости опорного массива со стороны низового перекрытия 6, а контролируют заполнение через такое же отверстие на верхних отметках низового перекрытия 6. С целью увеличения интенсивности давления внутри полости опорного массива и его поддержания на расчетном уровне можно использовать давление столба такой же жидкости, поступающей из резервуара, расположенного выше отмет71

ки полости опорного массива со стороны нижнего бьефа. Аналогичного эффекта можно достичь, используя мв ханические средства увеличения давления, например гидронасосы. В этом случае стабилизацию пригрузки текучего материала в полости опорного массива осуществляют с испЬльзованием демпферных систем, например газовых, снабженных отрегулированным на, заданном уровне обратным кла паном.

Изобретение позволяет обеспечить надежность функционирования опорно13488

го массива и сооружения в целом вследствие того, что при экстремальном воздействии или при непредвиденных подвижках берегов арочная кон, струкция верхового перекрытия опорного массива может изменятьосевую длину при заранее заданных предельных прогибах арочной конструкции, ограничиваемых работой распорного 1Q слоя. При этом обеспечивается распор по-периметру опирания .арочной конструкции, что исключает потери текучего материала из полости опор ного массива.

1. БЕТОННАЯ ПЛОТИНА, преимущественно с полым береговым опорным массивом, включающим верховое перекрытие, выполненное в виде ароч ной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива, полость которого заполнена текучим материалом с интенсивностью давления большей, чем интенсивность давления водохранилища на смежной отме ке, низовое перекрытие и фундаментную плиту, отличающаяся тем, что, с целью повьппения надежности работы опорного массива при экстремальных воздействиях на сооружение и непредвиденных подвижках берегов, внутри опорного массива устроена распорная конструкция, рас положенная между полостью опорного массива и низовым перекрытием, состоящая из попеременно расположенных расклинивающих элементов, боковые поверхности которых сходятся S иг. i по плоскостям со стороны низового перекрытия,и смежных с нимирасклиниваемых элементов, боковые поверхности которых сходятся по плоскостям со стороны верхового перекрытия, причем расклинивающие элементы выступают широким торцом за плоскость расклиниваемых элементов со стороны полости опорного массива, а узким торцом не доходят до плоскости расклинивае1Ф1х элементов со стороны низового перекрытия. 2.Плотина ПОП.1, отличающая с я тем,что,с целью улучщения контакта фундаментной плиты с основанием, фундаментная плита выполнена из двух частей, одна из которых расположена под верховым перекрытием и распорным слоем опорного массива, а другая - под низовым перекрытием, причем обе части плиты сопр}шены по шву, заполненному пластическим материалом. у 3.Плотина, по п. 1, отличающ а я с я тем, чтр, с целью улучщения демпфирующих качеств распорного слоя, расклинивающие элементы ра:спорного слоя снабжены по широкому торцу прослоем упругого материала, а промежуток между узким торцом и низовым перекрытием заполнен сжимаемым пластическим материалом.

. Z

t/9,ff

Фс/г. 5