Бетонная гравитационная плотина с расширенными швами
Бетонная гравитационная плотина с расширенными швами относится к области гидростроительства и может быть использована при проектировании, строительстве и эксплуатации подобных плотин в северной строительно-климатической зоне. Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи уменьшения энергозатрат, необходимых для надежной работы бетонной гравитационной плотины с расширенными швами. Плотина включает образованные контрфорсами 6 секции, каждая из которых содержит часть верхней напорной грани 1, верхнего оголовка 2, низовой грани 3 со стенкой 4. Между отдельными секциями плотины расположены полости 5 расширенных швов. Внутри полостей 5 расширенных швов выполнены перекрытия 7, наличие которых обеспечивает необходимую жесткость плотины при сейсмической нагрузке вдоль ее оси, а также повышает устойчивость плотины к разрушению оголовка любой секции. Со стороны верхнего и нижнего бьефов в перекрытиях 7 устроены проемы 8. Благодаря наличию проемов 8 в перекрытиях 7 обеспечивается теплообмен в полостях 5 плотины, необходимый для надежной работы плотины. Размер проемов 8 определяется расчетным путем. Теплотехнические расчеты показывают, что при наличии проемов 8 в перекрытиях 7 необходимость в отоплении полостей 5 плотины отпадает.
Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства в северной строительно-климатической зоне и может быть использована при проектировании, строительстве и эксплуатации бетонных гравитационных плотин с расширенными швами (полостями), расположенных в указанной зоне.
Известны конструкции бетонной гравитационной плотины с расширенными швами, содержащие секции с расположенными между ними полостями расширенных швов (см., например, книгу: Чугаев P.P. «Гидротехнические сооружения», часть I. М.,. Агропромиздат, 1985, с.203, рис.7.54). Секции образованы бычками-контрфорсами (далее -контрфорсы). Плотина включает также верховой и низовой оголовки.
Недостатком этой плотины является невозможность сопротивления ее контрфорсов сейсмическим нагрузкам вдоль оси плотины или нагрузкам, связанным с разрушением оголовка какой-либо секции плотины в результате, например, террористического акта. В этом случае боковое давление на контрфорс может привести к его разрушению, тогда по принципу «домино» разрушится вся плотина.
Известна также бетонная гравитационная плотина с расширенными швами, содержащая образованные контрфорсами секции с расположенными между ними полостями расширенных швов (см книгу: Чугаев P.P. «Гидротехнические сооружения», часть I. М., Агропромиздат, 1985, с.204, рис.8.1.). В такой плотине контрфорсы связаны балками жесткости, повышающими поперечную устойчивость контрфорсов к воздействию вышеупомянутых нагрузок. Однако такая конструкция плотины пригодна для строительства только в условиях относительно теплого климата. В суровых климатических условиях контрфорсы промерзнут, горизонтальные и вертикальные строительные швы раскроются, и плотина под гидростатической нагрузкой может потерять устойчивость и разрушиться.
В известном нормативном документе (см. СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные, пункт 8, чертеж 11), описана конструкция бетонной гравитационной плотины с расширенными швами, способная воспринимать сейсмическую нагрузку вдоль оси плотины и обеспечивать устойчивость плотины, в том числе при разрушении оголовка любой секции, за счет устройства в полостях несущих перекрытий.
Перекрытия предназначены для обеспечения необходимой жесткости плотины при сейсмической нагрузке вдоль оси плотины. При такой нагрузке перекрытия превращают отдельные контрфорсы плотины в единую целостную систему, связанную с берегами, которая обладает значительно большей несущей способностью, чем отдельные контрфорсы. Количество перекрытий и их толщина определяются расчетным путем.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа заявляемого технического решения.
Однако, такая плотина, возведенная в северной строительно-климатической зоне на многолетнемерзлых грунтах, для надежной работы потребует устройства системы отопления на каждом участке, образованном перекрытиями, что связано не только с разовыми затратами на устройство системы отопления, но и ежегодными значительными издержками электроэнергии.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи уменьшения энергозатрат, необходимых для надежной работы бетонной гравитационной плотины с расширенными швами.
Для достижения указанного технического результата в бетонной гравитационной плотине с расширенными швами, содержащей секции с расположенными между ними полостями расширенных швов, в которых выполнены перекрытия, в указанных перекрытиях устроены проемы со стороны верхнего и нижнего бьефов.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляется новое свойство - оптимально используется проникающее тепло со стороны верхнего бьефа от водохранилища и обеспечивается воздухообмен (конвекция) в перекрытиях полостей. Это позволяет исключить необходимость в системе отопления полостей бетонной гравитационной плотины.
Сущность заявляемой полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез по плотине, фиг.2, план, иллюстрирует конструкцию отдельных секций предлагаемой бетонной гравитационной плотины с расширенными швами.
Плотина возводится в суровых климатических условиях. Она содержит верховую напорную грань 1 с верховым оголовком 2, а также низовую грань 3 со стенкой 4 на ней. Плотина включает секции (отдельной позицией не обозначены), каждая из которых содержит часть верхней напорной грани 1, верхнего оголовка 2, низовой грани 3 со стенкой 4. Между отдельными секциями плотины расположены полости 5 расширенных швов. Секции образованы контрфорсами 6. Внутри полостей 5 расширенных швов выполнены перекрытия 7. Со стороны верхнего и нижнего бьефов в перекрытиях 7 устроены проемы 8. Во время строительства плотины перекрытия 7 расширенных швов 5 используются в качестве утеплителей контрфорсов 6.
Предлагаемая плотина работает следующим образом. При сейсмической нагрузке вдоль оси плотины перекрытия 7 превращают отдельные контрфорсы 6 плотины в единую целостную систему, связанную с берегами, которая обладает значительно большей несущей способностью, чем отдельные контрфорсы. Это особенно важно для высоких плотин.
Точно так же плотина с расширенными швами работает в случае разрушения оголовка какой-либо секции - в этом случае гидростатическое давление на контрфорс 6 воспринимается перекрытием 7. Благодаря наличию проемов 8 в перекрытиях 7 обеспечивается теплообмен в полостях 5 плотины, необходимый для надежной работы плотины. Размер проемов 8 определяется расчетным путем. Во время строительных работ по возведению плотины проемы закрываются. Теплотехнические расчеты показывают, что при наличии проемов 8 в перекрытиях 7 необходимость в отоплении полостей 5 плотины отпадает.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает высокую надежность работы бетонной гравитационной плотины с расширенными швами, в том числе в условиях северной строительно-климатической зоны, без дополнительных энергозатрат на обогрев полостей плотины.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано с помощью широко известных конструктивных элементов, материалов и технологий, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии его условию «промышленная применимость».
Бетонная гравитационная плотина с расширенными швами, содержащая секции с расположенными между ними полостями расширенных швов, в которых устроены перекрытия, отличающаяся тем, что в указанных перекрытиях выполнены проемы.
