Бетонная плотина

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при сооружении высоконапорных гравитационных и контрфорсных плотин, преимущественно, в суровых климатических условиях.

Изобретение представляет собой бетонную плотину, включающую гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, расположенной параллельно низовой грани плотины и заполненной антифрикционным материалом, верховая часть центральной зоны выполнена из укатанного бетона, содержащего цемент в количестве 150-170 кг/м³, а низовая ее часть выполнена из вибрированного бетона, содержащего цемент в количестве 230-300 кг/м³.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение усадочных и температурных деформаций в верховой части центральной зоны по отношению к ее низовой части и, соответственно, уменьшение расхода цемента и стоимости плотины.

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована при сооружении высоконапорных гравитационных и контрфорсных плотин, преимущественно, в суровых климатических условиях.

Известны плотины, включающие центральную зону и гребень с водоприемным отверстием см., например, «Гидроэлектростанции Советского Союза», часть 1, Минэнерго СССР, 1978 г, с.242. Бетонная плотина также содержит напорный турбинный трубопровод, соединенный с водоприемным отверстием, выполненным в гребне плотины.

В суровых климатических условиях тело такой плотины в период строительства подвергается нагреву в результате схватывания бетона, после завершения бетонных работ - остыванию под воздействием отрицательной температуры окружающего воздуха, а в процессе эксплуатации - воздействию сезонных колебаний температуры наружного воздуха.

Это обстоятельство создает неблагоприятное напряженное состояние плотины, вызывает температурную усадку ее элементов, что приводит к образованию трещин и раскрытию швов на верховой и низовой гранях плотины и в конечном итоге обусловливает недолговечность такого сооружения.

Кроме того, бетонная плотина такой конструкции может быть возведена только поярусно. Соответственно, напорный турбинный трубопровод в такой конструкции, встроенный в низовую грань плотины, укладывается во время строительства отдельными обечайками, каждая из которых по высоте не превышает высоту соответствующего яруса бетонирования. Это приводит к задержке монтажа трубопровода и, соответственно, пуска агрегата, так как при определении сроков строительства необходимо учитывать поярусное охлаждение бетона, чтобы избежать разрывов трубопровода при термических деформациях в процессе строительства плотины.

Известна бетонная плотина, включающая гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, заполненной антифрикционным материалом, и расположенной параллельно низовой грани плотины, SU №513146.

Данная конструкция обеспечивает более благоприятное напряженное состояние низовой грани плотины. Полость, заполненная антифрикционным материалом, играет роль скользящего шва, компенсирующего негативные последствия температурной усадки бетона, в частности, разрыва трубопровода. Это обстоятельство позволяет независимо от ведения центральной зоны укладывать низовую грань с включенным в ее состав трубопроводом целиком по поверхности возведенной центральной зоны, что значительно сокращает сроки

строительства плотины, связанные со временем остывания двух разнородных массивов бетона и, соответственно, сокращает сроки строительства плотины и ввода ее в эксплуатацию.

Однако в данной конструкции бетонной плотины низовая часть центральной зоны отделена от основного массива скользящим швом и жестко соединена с гребнем, что при температурной усадке бетона и соответствующем в связи с этим укорочением низовой грани обусловливает вероятность образования в ней трещин и нарушения целостности трубопровода.

Этот недостаток устранен в другой конструкции бетонной плотины, включающей гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, расположенной параллельно низовой грани плотины и заполненной антифрикционным материалом, RU №27602 U1.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.

Однако в данной конструкции бетонной плотины верховая и низовая части выполнены из бетона одной и той же марки, с одним и тем же содержанием цемента. В результате этого усадочные и температурные деформации одинаковы по всему телу плотины, что обусловливает необходимость повышенного расхода цемента.

Задачей настоящей полезной модели является уменьшение усадочных и температурных деформаций в верховой части центральной

зоны по отношению к ее низовой части и, соответственно, уменьшение расхода цемента и стоимости плотины.

Согласно полезной модели в бетонной плотине, включающей гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, заполненной антифрикционным материалом, расположенной параллельно низовой грани плотины, верховая часть центральной зоны выполнена из укатанного бетона, содержащего цемент в количестве 150-170 кг/м ³, а низовая ее часть выполнена из вибрированного бетона, содержащего цемент в количестве 230-300 кг/м³ .

Заявителю не известны какие-либо технические решения, идентичные настоящей полезной модели. Это позволяет сделать вывод о том, что полезная модель удовлетворяет критерию «новизна».

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежом, где изображено поперечное сечение бетонной плотины. Плотина содержит гребень 1 и центральную зону, разделенную на верховую часть 2 и низовую часть 3 полостью 4, параллельной низовой грани плотины;

полость 4 заполнена антифрикционным материалом. Верховая часть 2 выполнена из укатанного бетона с содержанием цемента в количестве 150-170 кг/м³. Трубопровод 5 включен в низовую часть 3, которая выполнена из вибрированного бетона с содержанием цемента в количестве 230-300 кг/м ³. Работа полезной модели осуществляется следующим образом. В строительный период верховая часть 2 центральной зоны и низовая часть 3

по-разному реагируют на разогрев бетонного массива под воздействием реакции схватывания бетона, т.к. каждая из них выполнена из разного бетона с разным содержанием в нем цемента. Температурный разогрев бетонного массива верховой части 2 в связи с этим меньше, чем разогрев бетонного массива низовой части 3. В результате во время разогрева и последующего остывания двух частей центральной зоны, разделенных полостью 4, заполненной антифрикционным материалом, происходит проскальзывание одной части относительно другой. Поскольку низовая часть 3 совместно с трубопроводом 5 жестко соединены с прискальной зоной плотины, а трубопровод включен в состав низовой части 3, то при температурных деформациях происходит проскальзывание низовой части 3 без образования трещин и разрывов трубопровода 5. Это обстоятельство позволяет вести независимое возведение низовой и верховой частей центральной зоны.

Полость 4, заполненная бетоном, после остывания низовой части 3 создает предварительное обжатие низовой грани 3, улучшая ее напряженное состояние в эксплуатационный период, после принятия плотиной напора и при сезонных изменениях температуры наружного воздуха.

Таким образом, полезная модель позволяет сократить общий объем расходуемого цемента и, соответственно, уменьшить стоимость строительно-монтажных работ.

Для осуществления полезной модели использованы обычные строительные материалы и технология.

Указанное обстоятельство, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию «промышленная применимость».

Бетонная плотина, включающая гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, расположенной параллельно низовой грани плотины и заполненной антифрикционным материалом, отличающаяся тем, что верховая часть центральной зоны выполнена из укатанного бетона, содержащего цемент в количестве 150-170 кг/м³, а низовая ее часть выполнена из вибрированного бетона, содержащего цемент в количестве 230-300 кг/м³.