Бетонная гравитационная плотина Советский патент 1989 года по МПК E02B7/10 

g/

Фие.

Изобретение относится к гидротехническому строительству.

Цель изобретения - понышение сейсмостойкости плотины.

На фиг. 1 изображена гравитационная плотина с горизонтальными прямолинейными грунтовыми слоями; на фиг. 2 - то же, со слоями ломаной формы; на фиг. 3 - то же с наклонными грунтовыми слоями; на фиг. 4 -- то же, с наклоном в сторону верхнего бьефа; на фиг. 5, 6 - гидроизоляция слоев, варианты; на фиг. 7 - сейсмоизоли- рующие грунтовые слои.

Бетонная гравитационная плотина образована бетонными блоками 1, разделенными горизонтальными или наклонными в сторону верхнего бьефа прямыми или ломаными сейсмоизолирующими слоями 2 из материала, отличающегося по акустической жесткости от бетона тела сооружения (в частности, из несвязного грунта) и способного воспринимать сжимающие и сдвигающие нагрузки. Обеспечение водонепроницаемости нижнего сейсмоизолирующего грунтового слоя может быть достигнуто устройством асфальтобетонного экрана 3. В нижнем блоке может быть размещена потерна 4 для проведения цементационных работ в основании при его высокой водопроницаемости. Для обеспечения водонепроницаемости плотины в случае использования в качестве материала сейсмоизолирующих слоев несвязного грунта в слоях со стороны напорной грани устраивается уплотнение 5; аналогичное уплотнение б может устраиваться и у низовой грани. Для повыщения водонепроницаемости сооружения в целом сейсмоизоли- рующие слои 2 в соседних секциях 7 располагаются на различных уровнях (отметках).

Слои 2 служат для восприятия нормальных и сдвигающих нагрузок, при этом слои имеют прямолинейную или ломаную форму и расположены горизонтально или наклонены в сторону верхнего бьефа под углом а, обеспечивающим устойчивость блоков против сдвига и определяемым по формуле

sina

,

где с- .

рде с - коэффициент запаса прочности против сдвига;

/(-требуемое нормативное значение коэффициента устойчивости вышележащего блока плотины против сдвига по материалу слоя;

f - значение горизонтальной сдвигающей сейсмической инерционной силы, действующей на вышележащий бетонный блок плотины;

- значение гидростатического давления на вышележащий блок плотины; G - вес выщележащего блока плотины; - значение коэффициента трения бе- тона по материалу слоя.

Угол наклона слоя (слоев) к горизонту определяется геометрией профиля сооружения, уровнем воды в водохранилище, свойствами грунта слоя и интенсивностью сейсмического воздействия, исходя из соотноще- ния сдвигающих и удерживающих сил.

Количество слоев, их высотное положение, толщина, конфигурация и характеристики материалов определяются расчетом при

5 учете высоты плотины, интенсивности возможного сейсмического воздействия и спектрального состава воздействия.

Как показывают аналитические исследования, наличие, в бетонной плотине сейсмо0 изолирующих, в частности грунтовых, слоев, акустическая жесткость которых ру (р - плотность, V - скорость распространения упругих волн в материале) ниже акустической жесткости бетона, приводит к существенному изменению спектра свободных коле баний плотины: к возрастанию значений периодов колебаний и к изменению их форм. Это, в свою очередь, приводит к существенному снижению уровня сейсмической инерционной нагрузки на сооружение и к ее благоприятному для повышения прочности перераспределению по высоте: резкому уменьшению нагрузки на верхнюю часть сооружения.

Формула изобретения

Бетонная гравитационная плотина, состоящая из секций, отличающаяся тем, что, с целью повыщения сейсмостойкости плотины, каждая секция плотины выполнена по высоте состоящей из нескольких блоков, разделенных слоем материала с акустиче- 40 ской жесткостью, отличающейся от акустической жесткости бетона, и воспринимающего нормальные и сдвигающие нагрузки, при этом слой имеет прямолинейную или ломаную форму и расположен горизонтально или наклонно в сторону верхнего бьефа под углом а, определяемым по формуле

sina

50 -

где С - коэффициент запаса устойчивости

против сдвига;

Ку- требуемое нормативное значение коэффициента устойчивости выще- 55лежащего блока плотины против

сдвига по материалу слоя; Е - значение горизонтальной (сдвигающей) сейсмической инерционной

силы, действующей на вышележащий блок плотины;

- гидростатическое давление на вышележащий блок плотины;

G - вес выщблежащего блока плотины; f - значение коэффициента трения бетона по материалу слоя.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства преимущественно в сейсмических районах. Цель изобретения - повышение сейсмостойкости плотины. Плотина состоит из секций, каждая из которых выполнена из нескольких блоков из бетона, разделенных слоем 2 из материала с акустической жесткостью, отличной от жесткости бетонных блоков 1, воспринимающего нормальные или сдвигающие нагрузки. Слой (слои) 2 может быть расположен горизонтально или наклонно в сторону верхнего бьефа под углом а, обеспечивающим устойчивость блоков против сдвига. Каждый слой имеет прямолинейную или ломаную форму. Наличие в бетонной плотине таких слоев приводит к изменению спектра свободных колебаний плотины, к возрастанию значений периодов колебаний и к изменению их форм. Это, в свою очередь, приводит к существенному снижению уровня сейсмической инерционной нагрузки на сооружение и к ее благоприятному для повышения прочности перераспределению по высоте: резкому уменьшению нагрузки на верхнюю часть сооружения. 7 ил. I (Л

Y/////////

J.. f ./ /f/ /а Л /VVJ/ А/ /Ч

f 7w%/A//AA

Фиг.2

Фиг. J

Фиг.2

Фиг. J

X

Л С Л

Фие.6

7

Физ.7