Арочная плотина Советский патент 1979 года по МПК E02B7/02 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям из эластичных оболочек, а именно к арочным плотина которые могут быть использованы в ка честве временных сооружений. Известны хмотины из эластичных оболочек с системой несущих и вантовых тросов, оттяжек и береговых анке ров 1 , Однако такие плотины обладают невысокой надежностью, так как соедине ние несущего троса и напорной эласти ной оболочки не обеспечивает достаточной работоспособности. Более близким техническим решением к изобретению является конструкци арочной плотины, выполненной в виде эластичной оболочки, закрепленной посредством системы несущих и вантовых тросов с оттяжками и береговых анкеров 2, Однако эта плотина также имеет малую надежность ввиду неустойчивости потока на плоской водосливной грани. Кроме того, сложность изготовления и монтажа плотины затрудняют ее практическое использование, t % Цель изобретения - повышение надежности плотины. Поставленная цель достигается вы-. псянением, вантового троса составным из центральной и боковых частей, к которым гребень o6ojio4KH прикреплен посредством оттяжек, расположенных радиапьно, причем центральная часть закреплена посредством несущих тросов на дне водотока, а боковые прикреплены к береговым анкерам совместно с гребнем оболочки. На фиг. 1 изображена предлагаемая плотина, вид в плане; на фиг. 2 - то же, вид со стороны нижнего бьефа; на фиг. 3 - один элемент водонапорной эластичной оболочки, вид в аксонометрии , Арочная плотина выполнена в виде водонапорной эластичной оболочки, состоящей из ряда модульных элементов, каждый из которых выполнен из водонепроницаемой эластичной мембраны 1, за пасованного по периметру мембраны тросика 2, петель 3 по углам мембраны и монтажных швов 4, Модульные элементы нижней кромкой крепятся к бетонному анкеру (зубу) 5, а верхней - через оттяжки б, собирающие ванты (трос-подбор) 7 и несущие троса 8 к совмещенНБОи береговым анкерам 9 и нижележаим анкерам 10 на дне водотока. Со

стороны нижнего бьефа выпущена гибкая рисберма 11, а со стороны верхнего гибкий водонепроницаемый понур 12 Основным эле.ментом водонапорной оболочки являются модульные элементы, которые в развернутом состоянии представляют собой трапецию из водонепроницаемого эластичного материала, ПО всему периметру многоугольника запасовывается тросик 2,соединенн1-лй с петлями 3 по углагл многоугольника,Вклейка тросика 2 необходима для усиления краев растяжимой мембраны 1 и монтажа на ней петель 3, с помощью которых происходит соединение модулей, водонапорной оболочки плотины с бетонным зубом 5 и вантовой системой крепления гребня. Бетонный анкер 5 может быть выполнен, например, в виде подковообразного в плане железобетонного зуба с закладными частями, выходящими из гребня зуба в виде вертикальных стержней через интервал,- равный меньшей стороне мембраны 1, на которые крепятся нижние петли 3 соседних модульных элементов. Рекомендуется выводить зуб 5 с целью предупреждения контактной фильтргщии и на боковой откос до берегового анкера 9, к которому крепятся крайняя петля 3 модульного элемента итрос-подбор 7 вантовой системы. В зависимости от величины откоса укрепленного берега и угла можно в целях экономии материала СО ответственно раскроить и торцовые элементы. На фиг. 1 приведен пример выполнения конструкции в виде вертикальных торцовых стенок. Верхние петли 3 двух соседних модульных элементов водоподпорной оболочки крепятся совместно через тросо:рую оттяжку 6 к тросу-тюдбору 7, нагрузка с которого передается с помощью несу1цих тросов 8 к анкерам 10, Анкера 10 вынесены в сторону BSpxHeio бьефа и могут размещаться как на откосах, так и дне водотока, на нижележащих отметках относительно береговых анкеров 9, к которым крепятся троса-подборы 7 крайних секций непосредственно, без помощз-i несущего .троса 8.

В собранном состоянии как вантовая система, так и водоподпорная оболочка в целом, характеризуются двоякой крИ визной, за счет чего гребень плотины принимает стабилизированное пространственное положение. При появлении со стороны верхнего бьефа гидростатической нагрузки водоподпорная оболочка принимает очертания, показанные на фиг. 1 и на фиг. 2f а модульный элемент трансформируется из плоского в сложную пространственную систему, прИ чем его осевой профиль будет по кривой эластики (расчет по уравнению гибкой нити под действием П5Дростатической нагрузки), а поперечное сечение будет частью окружности переменноret радиуса, находящегося в обратной

зависимости от величины гидростатической нагрузки, кривизны арок гребня плотины, анкерного зуба 5, Размеры модульного элемента и число их выбирается из условий конкретной задачи, но должны обеспечивать равнойагруженность всех модульнЕЛх элементов и соответственные их пространственные положения. Волонепроницаеглость швов между модульнЕз1 1И элемента-ми водоподпорной оболочки обеспечивается за счет взаимоуплотнения боковых модульных элементов под действием гидростатических сил со стороны верхнего бьефа {в местах с выраженной кривизной, т.е в нижних частях оболочки, где длина периметра сечения мембраны превьяиает половину окружности, построенной на соответствующем параметре как на дисшетре), Предупреждение от неравномерности распределения нагрузок на соседние модульные элементы, а также для вс.донепронипае гасти вышележащих частей водоподпорной оболочки обеспечивается выполнением по длине вертикальной стороны мембраны 1 ка) дого модульного элемента монтажного шва 4, Обеспечение водонепроницаемости оболочки плотины достигается также свойствами материала гибкой мембраны 1, т.е. растяжимостью ткани, которая может достигать порядка 20-30% от первоначальных размеров или же недеформир лощихся частей под той же нагрузкой и запасоваикых по периметру мембраны 1 тросиков 2, которые фактически собирают и передают гидростатическое давление с модульного элемента на зуб 5 и вантовую систему крепления гребня плотины. Примерный характер площади взаимоперекрытия модульных элементов показсчн згилтрихованной зоной и выделен пунктирной линией на фи г« 3.

Дпя уменьшения фильтрации через ложе водотока предусматривается гибкз й Бодонепроннцае ый понур 12, одним краем заходящий поверх анкерного зуба 5 для перекрытия соединений модульных эле- ентов. При работе в водосбросном режиме пропуск всего проходящего потока осуществляется через гребень плотины с гидравликой истечения, аналогичной таковой полигональных водосливов, с той лишь разницей что глубины по водосливному фронту уменьшаются при приближений к берегам и выход гребня на берег внше возможных отметок верхнего бьефа« Сопряжение бьефов происходит компактным потоком сбиваемым к центру, во его гидравлическая структура характеризуется, рельефом водосливного тракта водоподпорной оболочки, T.s. черед1оваиием вдоль потока повышенных н понижекных участков, что вызывает рассосредоточение потока на элементарные rpynnia струй различных траекторий, которые помимо разных углов входа в нижний

бьеф имеют и различную степень сжатия Таким образом,обеспечивается и фор1мз- рование более устойчивого входа потока з нижний бьеф.Для предотвращения размыва дна в сторону нижнего бьафа выпускается гибкая рисберма 11 с грунтонаполкяемой емкостью на конце. Этим обосновано и частичное сужение русла водотока за счет боковых устоев, так как компоновка сооружения исключает возможность появления со стороны нижнего бьефа водоБоротных областей.

Действующие ги гростатические нагрузки со стороны верхнего бьефа на водоподпорную оболочку значительно превосходят возможные гидpoдинa 5ичec кие со стороны переливающегося потока Н-- водосбросную грань плотины,и потому не требуется дополнительное конструктивное усиление швов прилегакедих соседних модулей.

Изобретение обеспечивает безаварийную работу и качественное сопряжение бьефов. Запас прочности по материалу мембраны s отличие от других гибких плотин гораздо ниже (из условий равнонагруженности каждого модульного элемента и каждой части мембраны), ниже и трудоемкость изготовления-. Отпадает также необходимость изготовления у ембран больших размеров. Распор арки обеспечивает не только водонепроницаемость оболочки, но и надежное ее соедмнение с берегами при большой степени дина1 5ической устойчивости конструкции в целом (в отношении колебаний и биений), а также формирование необходимой гидравлической структуры транзитного потока, Размещеьие анкеров центральных несутдах тросов вантовой системы на дне русла позволяет увеличивать пере крыв пролет, а принцип равнонагруженности модульных элементов с запасовкой по периметру тросов - применить менее прочный материал мембраны по сравнению с типами.мягких плотин такого же напора и пролета. Для консервации гшо

тины на зимний период достаточно стравить совмаденный гребень плотины с вантовой системой из двух точек на береговых устоях и плотина полностью ляжет на дно со всей тросовой системой крепления. Модульная система выпол 1ения водонепроницаемой оболочки и посекционное выполнение Байтовой системы обеспечивает плотине не только высокую степень индустриальности (полное изготовление в заводских условиях) и технологичности (изготовление по типовым элемент ) , но и монтажности(элементы по размерам и весу могут собираться вручную силами нескольких человек) при минимальных земляных и бетонных работах (заливка зуба, боковых устоев и анкеров в верхнем бьефе).

Формула изобретения

0

Арочная плотина, выполненная в виде эластичной оболочки, закрепленной посредством системы несущих и вантовых тросов с оттяжками и береговых анкеров, отличающаяся тем,

5 что, с целью повышения ее надежности, Байтовый трос выполнен составным из центральной к боковых частей, к которому гребень оболочки прикреплен посредством оттяжек, расположенн 5х ра0диально, причем центральная часть закреплена посредством несущих тросов на ДНЕ водотока, а боковые прикреплены к береговым анкерам совместно с .гребнем оболочки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Затворницкий О.Г, Конструкции; из мягких оболочек в гидротехническом, строительстве. 1975, с. 17.

2.Исследование конструкций к .абочеад проекту строительства плотины на р,Яван-су. Отчет НИС Новочеркасского инженерно-мелиоративного института. Новочеркасск, 1976.

И.}