Патент на изобретение №2256025

(54) ГИБКОЕ СОПРЯГАЮЩЕЕ СООРУЖЕНИЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения для предотвращения донной эрозии на реках и каналах. Сооружение содержит входную, водосбросную и выходную, являющуюся водобойной, части. Оно представляет собой цельную гибкую конструкцию, состоящую из водослива сборной конструкции с гребнем из металлического швеллера, к которому с верховой стороны примыкает гибкий армобетонный понур, состоящий из плетеной сетки, покрытой высокопрочным бетоном, а с низовой – армобетонный водобой, состоящий из одного или двух слоев плетеных сеток, покрытых высокопрочным бетоном. Гибкий армобетонный понур к водосливу закреплен выше гибкого армобетонного водобоя. Сооружение может иметь заделку по краям в устои. Армобетонный понур или водобой могут быть покрыты износостойким материалом из природного камня или бетонных плит. Армобетонный понур может быть уложен с заглублением в направлении от тела водослива. Армобетонный водобой может быть уложен с обратным уклоном в направлении от тела водослива. Изобретение повышает прочность и устойчивость сопрягающего сооружения, а также снижает экономические и трудовые затраты на его возведение. 4 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения для предотвращения донной эрозии на реках и каналах.

Известен водосброс [1], содержащий водослив, между бычками которого устроены углубления и консоли либо трамплины, которыми поток разделяется на струи, падающие рядами на струеотражатели с гребнями при вершине. Боковые поверхности струеотражателей направляют их в камеры, где они соударяются. Струеотражатели примыкают к водобойному порогу.

Недостатками данного технического решения являются:

– крепление с течением времени может разрушаться в результате гидродинамических воздействий потока на конструкцию быстротока;

– жесткость конструкции быстротока негативно влияет на работу и может подвергать сильному разрушению в процессе эксплуатации;

– конструкция быстротока не применима на просадочных грунтах;

– долговечность таких конструкций мала.

Наиболее близким техническим решением является система запруд [2], состоящая из водосливной плотины с понуром и водобоем.

Недостатками данного технического решения являются:

– сопрягающие сооружения с течением времени могут разрушаться в результате гидродинамических воздействий потока на конструкцию из-за действия фильтрационного потока;

– жесткость конструкции сопрягающего сооружения негативно влияет на работу и может подвергать сильному разрушению в процессе эксплуатации;

– конструкция сооружения не применима на просадочных грунтах.

Цель изобретения – повышение эффективности и надежности работы, а также прочности и устойчивости сооружения от динамического и статического давления потока воды.

Поставленная цель достигается тем, что водослив собирается из отдельных блоков, которые заблаговременно изготавливаются индустриальным методом на железобетонных заводах. Толщина отдельных блоков зависит от возможной статической и динамической нагрузки и может быть равной 0,3÷0,7 м, а высота определяется расчетами, в зависимости от длины и уклона реки или канала, и составляет 2÷6 м. В блоках предусматриваются закладные элементы, к которым можно будет при монтаже водослива закрепить плетеную сетку. Гребень водослива для усиления износостойкости против действия наносов укреплен металлическим швеллером. Плетеная сетка представляет собой рулоны длиной 10 м и шириной 1,5÷2,5 м, которые укладываются путем их разматывания. Рулоны разматываются в продольном направлении от водослива, укладываются в нахлест и скрепляются между собой соединительной проволокой. Так, с верховой стороны к закладным элементам водослива закрепляется плетеная сетка, которая покрывается высокопрочным бетоном. Толщина проволоки плетеной сетки 5÷7 мм, а толщина укладываемого высокопрочного бетона может быть в пределах 0,1÷0,4 м. Таким образом, сооружается армобетонный понур, длина которого определяется расчетом из условия гашения фильтрационного потока, чтобы предотвратить возможную фильтрационную суффозию и выпор армобетонного водобоя.

Армобетонный понур может укладываться с заглублением в направлении от водослива, что усилит устойчивость сооружение от действия активных сил. В процессе эксплуатации армобетонный понур заносится наносами, и это станет дополнительной нагрузкой усиливающей степень закрепление его в грунте.

С низовой стороны водослива к закладным элементам так же путем разматывания рулонов в продольном направлении от водослива соединяется плетеная сетка, которая покрывается высокопрочным бетоном. Таким образом, сооружается армобетонный водобой. Количество слоев плетеной сетки может быть равно и двум для усиления несущей способности на действие динамической нагрузки от воды. Армобетонный водобой закрепляется к водосливу по высоте ниже, чем армобетонный понур, так что появляющиеся реактивные усилия образуют реактивный момент, обратный действию активных статических и динамических сил от потока воды. Активными силами являются силы гидростатического и фильтрационного давления воды, а также динамического давления набегающего потока воды на гребень водослива. Толщина армобетонного водобоя может достигать 0,5÷0,7 м. Глубина водобойного колодца определяется расчетом из условия сопряжения в нижнем бьефе в форме надвинутого гидравлического прыжка при расходе расчетной обеспеченности.

Армобетонный водобой может укладываться и с обратным уклоном, что улучшит условия работы при сопряжении и устойчивость на действие активных сил.

У водослива предусмотрены конструктивно-деформационные швы, которые придают гибкость сооружению и безопасность на действие температурных колебаний. Толщина швов зависит от максимального перепада температур и физико-механических свойств грунта основания. Швы делаются герметичными.

Для усиления общей устойчивости сооружения от действия активных гидростатических и гидродинамических сил, а также действия фильтрационного потока концы водослива заделываются в боковые устои.

На реках большой длины устраивается каскад гибких сопрягающих сооружений, верхняя часть которых заносится наносами по мере эксплуатации.

Высокопрочный бетон армобетонного понура и водобоя может покрываться износостойким материалом, камнем или бетонными плитами.

На фиг.1 изображено поперечное сечение гибкого сопрягающего сооружения с горизонтальным расположением армобетонного понура и водобоя; на фиг.2 – поперечное сечение гибкого сопрягающего сооружения с наклонным расположением армобетонного понура и водобоя; на фиг.3 изображено продольное сечение русла реки или канала с каскадом гибких сопрягающих сооружений; на фиг.4 – поперечное сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 – сечение армобетонного крепления; на фиг.6 – сечение армобетонного крепления, покрытого камнем; на фиг.7 – сечение армобетонного крепления, покрытого бетонными плитами.

К водосливу 1 с верховой стороны примыкает армобетонный понур 2, а с низовой стороны – армобетонный водобой 3. Гребень водослива 1 укреплен металлическим швеллером 4. Армобетонный понур 2 состоит из плетеной сетки 5, покрытой высокопрочным бетоном 6. С низовой стороны армобетонный водобой 3 укладывается на требуемую глубину с образованием водобойного колодца 7. Водослив 1 состоит из отдельных блоков с образованием конструктивно-деформационных швов 8. Концы водослива 9 заделываются в боковые устои 10. Верхняя часть водослива 1 по мере эксплуатации заносится наносами 11. Высокопрочный бетон 6 для усиления изностойкости может покрываться камнем 12 или бетонными плитами 13.

Гибкое сопрягающее сооружение монтируется и работает следующим образом.

Водослив 1 собирается из отдельных блоков, которые заблаговременно изготавливаются индустриальным методом на железобетонных заводах. Толщина отдельных блоков зависит от возможной статической и динамической нагрузки и может быть равной 0,3÷0,7 м, а высота определяется расчетами и составляет 2÷6 м. Гребень водослива 1 для усиления износостойкости против действия наносов укреплен металлическим швеллером 4. В блоках водослива 1 с низовой и с верховой сторон предусмотрены закладные элементы, к которым присоединятся плетеная сетка 5. Плетеная сетка 5 представляет собой рулоны длиной 10 м и шириной 1,5÷2,5 м, которые укладываются путем их разматывания. Так, с верховой стороны к водосливу 1 соединяется плетеная сетка 5, которая покрывается высокопрочным бетоном 6. Толщина проволоки плетеной сетки 5÷7 мм, а толщина высокопрочного бетона 6 может быть в пределах 0,1÷0,4 м. Таким образом, сооружается армобетонный понур 2, длина которого определяется расчетом из условия гашения фильтрационного потока, чтобы предотвратить возможную фильтрационную суффозия и выпор армобетонного водобоя 3.

Армобетонный понур может укладываться с заглублением в направлении от водослива 1, что усилит устойчивость сооружение от действия активных сил.

С низовой стороны водослива 1 к закладным элементам также путем разматывания рулонов соединяется плетеная сетка 5, которая покрывается высокопрочным бетоном 6. Таким образом, сооружается армобетонный водобой 3. Количество слоев плетеной сетки 5 может быть равно и двум для усиления несущей способности на действие динамической нагрузки от воды. Армобетонный водобой 3 устраивается по высоте ниже, чем армобетонный понур 2, так что появляющиеся реактивные усилия образуют реактивный момент, обратный действию активных статических и динамических сил от потока воды. Толщина армобетонного водобоя 3 может достигать 0,5÷0,7 м. Глубина водобойного колодца 7 определяется расчетом из условия сопряжения в нижнем бьефе в форме надвинутого гидравлического прыжка при расходе расчетной обеспеченности.

Армобетонный водобой 3 может укладываться и с обратным уклоном, что улучшит условия работы при сопряжении и устойчивость на действие активных сил.

У водослива 1 предусмотрены конструктивно-деформационные швы 8, которые придают гибкость сооружению и безопасность на действие температурных колебаний.

Для усиления общей устойчивости сооружения от действия активных гидростатических и гидродинамических сил, а также действия фильтрационного потока концы водослива 9 заделываются в боковые устои 10.

На реках большой длины устраивается каскад гибких сопрягающих сооружений, верхняя часть которых заносится наносами 11 по мере эксплуатации.

Высокопрочный бетон армобетонного понура 2 и водобоя 3 может покрываться износостойким материалом, камнем 12 или бетонными плитами 13.

Предлагаемое техническое решение эффективнее ранее известных и увеличит срок службы сооружения в 1,5÷2 раза.

Источники информации

1. А.с. СССР 1612043, МКИ Е 02 В 8/06. Водосброс/Ламердонов З.Г., Ясониди О.Е. и Степанов П.М. (СССР); Заявл.; 06.04.87; опубл. 07.12.90, Бюл. №45 (аналог).

Формула изобретения

1. Гибкое сопрягающее сооружение, содержащее входную, водосбросную и выходную, являющуюся водобойной, части, отличающееся тем, что оно представляет собой цельную гибкую конструкцию, состоящую из водослива сборной конструкции с гребнем из металлического швеллера, к которому с верховой стороны примыкает гибкий армобетонный понур, состоящий из плетеной сетки, покрытой высокопрочным бетоном, а с низовой – армобетонный водобой, состоящий из одного или двух слоев плетеных сеток, покрытых высокопрочным бетоном, при этом гибкий армобетонный понур к водосливу закреплен выше гибкого армобетонного водобоя.

2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что имеет заделку по краям в устои.

3. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный понур или водобой покрыт износостойким материалом из природного камня или бетонных плит.

4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный понур уложен с заглублением в направлении от тела водослива.

5. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что армобетонный водобой уложен с обратным уклоном в направлении от тела водослива.

РИСУНКИ