Бетонная плотина

СОЮЗ СОВЕТСКИХшмаарпнеснипРЕСПУБЛИК за Е ог в 7 1 г Н АВТОРСК ТВУ я с- Я Ъюр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗО(21) 3553352/29-15 (22) 11,02,83 (4 б) 30.10.84. Бюл.У 40 (72) Б.А.Наторхин (53) 627.821(088.8) (5 б) 1. Авторское свидетельство СССР Нф 34 б 438 ф кл. Е 02 В.7/121970.2. Авторское свидетельство СССР В 104 б 405, кл. Е 02 В 7/12, 1981. (54)(57) 1. БЕТОННАЯ ПЛОТИЙА, преимущественно с полым береговым опорныммассивом, включающим верховое перекрытие, выполненное в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива, полость которого заполнена текучим материалом с интенсивностью давления большей, чем интенсивность дав" ления водохранилища на смежной отметке, низовое перекрытие и фундаментную плиту, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы опорного массива при экстремальных воздействиях на соо- у ружение и непредвиденных подвижках берегов, внутри опорного массива устроена распорная конструкция, расположенная между полостью опорного массива и низовым перекрытием, состоящая из попеременно расположенных расклииивающих элементов, боковые поверхности которых сходятсяг,ЯО 1121348 А 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 расклиниваеьых элементов со стороны полости опорного массива, а узким торцом не доходят до плоскости расклиниваеьвх элементов со стороны низового перекрытия.2. Плотина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем,что,с целью улучшени контакта фундаментной плиты с основанием, фундаментная плита выполнена из двух частей, одна из которых расположена под верховым перекрытием н распорным слоем опорного массива, а другая - под низовым перекрытием, причем обе части плиты сопряжены по шву, заполненному пла тическим материалом.3. Плотина, по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения демпфирующих качеств распорного слоя, расклинивающне элементы распорного слоя снабжены по широкому торцу прослоем упругого материала, а промежуток между узким торцом и низовым перекрытием заполнен сжимаемым пластическим мате налом.1 1 гжИзобретение относится к гидротехническому строительству и касаетсявозведения бетонных плотин, преимущественно арочных и арочно-гравитационных, в узких створах на основаниях с участками трещиноватых ивыветренных .пород,Известна арочная плотина, в которой для увеличения надежности путем перераспределения усилий с блоков плотины, швы между которыми подвержены раскрытию, на соседние бло-.ки предусмотрено устройство .фермыс подвижными муфтами, соединяющимися посредством шарнирных тяг с 15соседними блоками,Недостатком данной плотины является то, что перераспределениеусилий может быть реально осуществлено только на близконаходящиесяблоки, так как при перераспределенииусилий на более отдаленные участкиплотины потребуется и создание значительно более мощной фермы, муфти шарнирных тяг, что .трудно осуществимо. Для участков плотины, имеющих значительную толщину, напримерв примакании плотины к основанию.применение такой фермы трудно Реа",лизуемо даже на близконаходящиесяучастки иэ-за значительных усилийв плотине.Наиболее близкой к предлагаемойявляется бетонная плотина, преимущественно с полым береговым опорным массивом, включающим верховоеперекрытие, выполненное в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива,полость которого заполнена текучим материалом синтенсивностью дав"ления большей, чем интенсивностьдавления на смежной отметке водохранилища, низовое перекрытие и фундаментную плиту.Верховое перекрытие такого опор- ф 5ного массива может быть выполненоиэ бетонных элементов, имеющих трапециедальное в горизонтальном направлении сечение, с боковыми поверхностями, оходящимися у одних элементов со стороны опорного массива,а у других (смежных с первыми) - состороны водохранилища 2 .Однако при воздействии на верховое перекрытие экстремальных нагрузок со стороны водохранилища судельными усилиями, превышающимиудельные усилия иа верховое перекрытие со стороны опорного массива, вер= ховое перекрытие может разрушиться. Последующее вытекание текучего материала из полости опорного массива нарушит функционирование опорного массива и сооружения в целом. Аналогичное явление может произойти и при, 1 непредниденных подвижках берегов.Цель изобретения - повышение надежности работы опорного массива при экстремальных воздействиях на сооружение и непредвиденных подвижках берегов.Укаэанная цель достигается тем, что в бетонной плотине, преимущественно с полым береговым опорным массивом, включающим верховое перекрытие, выполненное в виде арочной конструкции, обращенной выпуклостью внутрь опорного массива, полость которого заполнена текучим материалом с интенсивностью давления большей, чем интенсивность давления во; дохранилища на смежной отметке, низовое перекрытие и .фундаментную плиту, внутри опорного массива устроена распорная конструкция, расположенная между полостью опорного массива н низовым перекрытием, состоящая из попеременно расположенных расклинивающих элементов, боковые поверхностикотьрых сходятся по плоскостям со стороны низо" вого перекрытия,и смежных с нимрасклиниваемых элементов, боковые поверхности которых сходятся по плоскостям со%стороны верхового перекрытия, причем расклинивающие элементы выступают широким торцом за плоскость расклиниваемюх элементов со стороны полости опорного массива, а узким торцом не доходят до плоскости расклиниваемих .элементов со стороны ни зового перекрытия.С целью улучшения контакта фундаментной плиты с основанием фундаментная плита может быть выполнена из двух частей, одна из которых расположена под верховым перекрытием и распорным слоем опорного мас сива, а другая - под низовым перекрытием, причем обе части плиты сол. ряжены по шву, заполненому пластическим материалом.Кроме того, с целью улучшения демпфирующих качеств распорного слоя расклинивающие элементы рас" порного слоя могут быть снабжены по широкому торцу прослоем упругого материала, а промежуток между3 112134узким торцом и низовым перекрытиемзаполнен сжимаемым пластическим ма териалом.На фиг.1 изображена схема сопряжения основных узлов в системе бе,тонная плотина-основание, вид снижнего бьефа; на фиг.2 - разрезА-А на Фиг.1; на фиг.З - узел 1 нафиг.2; на фиг.4 и 5 " узел П нафиг.2 (варианты исполнения).Нафиг.1-1 приняты следующие обозначения Бетонная плотина 1, скаль.ное основание 2, полый береговой;опорный массив З,расклннивающнй эле-мент 4 верхового перекрытия пологоопорного массива, расклиниваемыйэлемент 5 верхового перекрытия полого опорного массива, низовое перекрытие 6 полого опорного массива,расклинивающий элемент 7 распорногослоя, расклиниваеиий элемент 8 распорного слоя, полость 9 опорногомассива, промежуток 10 между расклинивающим элементом распорного слояи низовым перекрытием, прослой 11упругого материала, верховая часть12 Фундаментной плиты, низовая часть13 Фундаментной плиты и деформируемый шов 14 фундаментной плитыПлотина 1 опирается на основание302 в зоне расположения трещиноватыхи выветренных пород посредством полого берегового опорного массива 3.Опорных массивов 3 может бытьодин или несколько в зависимости отразмеров трещиноватойи выветренной З 5%эоны основания. В частности, на,фнг.показана арочная плотина, опирающаяся в зоне левобережного примыканияна несколько опорных массивов,Каждый из опорных массивов 3 сос- фтоит из верхового перекрытия, выполненного в виде арочной конструкции,обращенной выпуклостью внутрь опорного массива н представляющий из себясплошную конструкцию или конструкцию,состоящую из сопряженных по боковым поверхностям расклинивающих. элементов 4,боковые поверхности которых сходят"ся со стороны водохранилища, и чередующихся с ними расклиниваекас 50элементов 5, боковые поверхности которых сходятся со стороны полостиопорного массива, низового перекрытия 6, распорного слоя, состоящегоиз сопряженных по боковым поверхностям расклинивающих элементов У,.боковые поверхности которых сходятся со стороны низового перекрытия и чередующихся с ними расклиниваемых элементов 8, боковые поверхности которых сходятся со стороны верхового перекрытия.Расклинивающие элементы 4 верхо" вого перекрытия располагают по радиальной оси арочной конструкции в створе с расклинивающими элементами 7 расиорного .слоя, а расстояние между их смежными поверхностями в пределах полости 9 опорного массива назначают из условий максимально возможного прогиба арочной конструк. .ции с учетом радиальных перемещений 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 мас-, сива. В пределах полости 9 опорного массива расклинивающне 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 перекрытия, 6 опорного массива. Промежуток 1 О между узким торцом каждого расклннивающего элемента 7 распорного слоя и низовым перекрытием опорного массива может быть заполнен сжнмаеиам пластическим материалом, например вспененным полнуретанома широкий торец расклинивающего элемента 7 распорного слоя может быть снабжен прослоем 11 упругого материала, выполненным, например, из неопрена.Опорный массив опирается на трещиноватое и выветренное основание через фундаментную плиту, которая может быть выполнена из двух частей, одна из которых (верховая часть 12) расположена под верховым перекрытием и распорным слоем, а другая (низовая часть 13) расположена под низовым перекрытием опорного массива. Между верховой частью 12 и низовой частью 13 фундаментной плиты устраивают деформируемый шов 14, заполненный пластическим материалом, например компаундом на основе каменноугольных смол.нологического оборудования при монтаже остальных узлов.Сопряжение опорного массива с основанием может быть осуществле" но 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 фундаментной плиты устраивают деформируемый шов 14, имеющий криволинейное очертание или очертание по плоскости первого порядка и заполненный плас" тическим материалом. Связь обеих частей Фундаментной плиты может быть при необходимости обеспечена, например, петлевыми стыками, образуемыми попарно связанными метаплическими 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 плиты большей, чем расчетная осадка под низовой час тью 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 возве". дения 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 увели" чения интенсивности давления внутри полости опорного массива и его поддержания на расчетном уровне можно использовать давление столба такой же жидкости, поступающей из резервуара, расположенного выше отмет 9 21348Бетонная плотинаможет быть воз ведена одним иэ известных способов, . например столбами. В зоне примыкания плотины 1 к трещиноватым и выветренным участкам основания 2 ус" 5траивают один или несколько опорных массивов 3, Очередность возве.(дения элементов опорного массиваопределяется технологическими особенностями возведения плотины. При Означительном протяжении зоны тре"щиноватых и выветренных пород побортовому примыканию плотины к основанию,когда один опорный массив запроектировать невозможно в силу появления в нем нежелательных напряженийР.ипи в силу невозможности создать желаемое силовое воздействие со стороны.полости опорного массива за счет текучего материапа, возводят несколько опорных массивов, При этом отдельные опорные массивы отделяют друг от друга плитами, ориентированными по направлению главных сжимающих напряжений, передающихся от 25плотины на опорный массив.Приступают к возведению опорного массива после частичного или полного омоноличивания швов между столбами .тела плотины на уровне расположения будущего опорного массива. Расклини" вающие элементы 4 верхового пере" крытия, расклиниваемые элементы 5 верхового перекрытия, а также расклинивающи 1 е элементы 7 распорного слоя и расклиниваемые элементы 8 распорного .слоя могут быть изготов" лены на строительной площадке и перемещены на место сборки или же изготовлены по месту литого бетона. По 40 верхности сопряжения расклинивающих элементов верхового перекрытия и расклиниваеьых элементов верхового перекрытия, а также аналогичные поверхности элементов 7 и 8 и поверх 45 ности сопряжения расклиниваемых элементов 8 с низовым перекрытием опорного массива 6 могут быть при необходимости покрыты тонким слоем гидромзолирующего и пластичного материала, изготовленного, например, на основе каменноугольных смол.Возведение низового перекрытия осуществляют из монолитного бетона, причем очередность его возведения относительно других узлов опорного массива может быть предопределена использованием низового перекрытия в качестве блока для размещения тех112ки полости опорного массива со стороны нижнего бьефа. Аналогичного эффекта можно достичь, используя механические средства увеличения давления, например гидронасосы. В этом случае стабилизацию пригрузки теку" чего материала в полости опорного массива осуществляют с использованием демпферных систем, например газовых, снабженных отрегулированным на заданном уровне обратным клапанбм.Изобретение позволяет обеспечить надежность функционирования опорно 1 Зч 8 8го массива и сооружения в целомвследствие того, что при экстремальном воздействии или при непредвиденных подвижках берегов арочная кон струкция верхового перекрытия опарного массива может изменять осевуюдлину при заранее заданных предельных прогибах арочной конструкции,ограничиваемых работой распорного 10 слоя. При этом обеспечивается распор по периметру опирания арочнойконструкции, что исключает потеритекучего материала из полости опор-ного массива."Патент", г.улторо., ул,Проектная, 4 Фили 899/22 Тираа 643 ПодписноВНИИПК Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5В