Продольная галерея-потерна бетонной плотины
CONCRETE DAM LONGITUDINAL GALLERY-TUNNEL

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин.
Известна продольная галерея-потерна бетонной плотины, имеющая поперечное сечение в виде прямоугольника (см. Гришин М.М., Слисский С.М., Антипов А.И., Воробьев Г.А., Иванищев В.Ф., Орехов В.Г., Пашков Н.Н., Поспелов В.Н., Рассказов Л.Н. Гидротехнические сооружения. Часть 1, М.: Высшая школа, 1979, стр. 220-221).
Основным недостатком указанной продольной галереи-потерны является относительная сложность обеспечения ее прочности и устойчивости из-за высокой концентрации напряжений, особенно в угловых зонах.
Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) к заявляемому техническому решению является продольная галерея-потерна бетонной плотины, имеющая поперечное сечение в виде круга (см. Гришин М.М., Слисский С.М., Антипов А.И., Воробьев Г.А., Иванищев В.Ф., Орехов В.Г., Пашков Н.Н., Поспелов В.Н., Рассказов Л.Н. Гидротехнические сооружения. Часть 1, М.: Высшая школа, 1979, стр. 220-221).
Основными недостатками продольной галереи(потерны)-прототипа являются относительно ограниченная прочность и устойчивость, а также относительно повышенная криволинейность образованной внутренней поверхности, что осложняет ее использование в различных технологических процедурах.
Задачей изобретения является повышение прочности и устойчивости потерны.
Для решения поставленной задачи в продольной галерее-потерне бетонной плотины, выполненной в поперечном сечении в виде фигуры постоянной ширины, поперечное сечение продольной галереи-потерны выполнено в виде треугольника Релло, причем один из углов треугольника Релло направлен в верхнюю часть плотины.
Сущность изобретения заключается в том, что поперечное сечение продольной галереи-потерны выполнено в виде треугольника Релло, а один из углов треугольника Релло направлен в верхнюю часть плотины.
Такой новый признак, как выполнение поперечного сечения потерны в виде треугольника Релло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что у потерны в виде треугольника Релло при одинаковых площадях сечения с потерной в виде круга повышается поверхность, которая относится к оригинальной циклоидной форме, что придает потерне более высокую устойчивость и прочность по отношению к внешним статическим и динамическим нагрузкам. Второй новый признак, как ориентация одного из трех углов реллообразной потерны в сторону верхней части бетонной плотины, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что одна из наиболее жестких зон (угловая зона) треугольника Релло располагается в наиболее напряженной части бетонной плотины.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть положительного эффекта, заключающегося в повышении прочности и устойчивости потерны бетонной плотины. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".
На фиг. 1 показано поперечное сечение бетонной плотины с продольной галереей-потерной.
Бетонная плотина 1, установленная на грунтовое основание 2, перегораживает, например, русло реки, образуя водохранилище с нормально подпортым уровнем (НПУ). Таким образом плотина формирует верхний бьеф 3 и нижний бьеф 4. В теле бетонной плотины имеется продольная галерея-потерна 5, выполненная в поперечном сечении в виде треугольника Релло.
Продольная галерея 5 в теле бетонной плотины 1 устраивается с целью: 1) перехвата и отвода фильтрационной воды; 2) осмотра состояния бетонной кладки; 3) цементации бетонной кладки плотины у ее верхней грани для ликвидации появившихся трещин; 4) контроля и очистки дренажных скважин, имеющихся в теле плотины и грунтовом основании; 5) служебного сообщения между берегами и прокладки коммуникационных линий; 6) закладки контрольно-измерительной аппаратуры (пьезометров, щелемеров, термометров и др.) и выполнения измерений по установленной аппаратуре.
а
а
Треугольник Релло представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса , центры которого находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной .
а
Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Релло обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна , то его площадь равна  Следовательно, при равных площадях, треугольник Релло имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с продольной галереей-потерной бетонной плотины, имеющей круглое поперечное сечение, продольная галерея-потерна бетонной плотины, имеющая поперечное сечение в виде треугольника Релло имеет больший периметр, а следовательно, большую поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеяния поверхностных напряжений и повышения трещиностойкости.
Внутренняя поверхность у потерны бетонной плотины с поперечным сечением в виде треугольника Релло, по сравнению с потерной бетонной плотины с круглым поперечным сечением, увеличивается более чем на 5%.
У треугольника Релло, по сравнению с кругом той же площади, диаметр почти во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, жесткость потерны увеличивается.
Наиболее жесткие участки в реллообразной потерне формируются в угловых зонах. Поэтому наиболее рационально один из углов реллообразной потерны направить в верхнюю часть бетонной плотины, где формируется наиболее напряженная зона как при статических, так и при динамических нагрузках. Указанное теоретическое предположение было подтверждено проведенными модельными исследованиями. Свод, образованный в виде угла фигуры Релло, по результатам модельных исследований, оказался одним из наиболее устойчивых, в том числе и для бетонных массивов.
Углы при вершинах треугольника Релло равны 120°, т.е. сложности армирования угловых зон потерны не возникает.
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, заключается в повышении прочности и устойчивости потерны по отношению к статическим, динамическим и сейсмическим нагрузкам. Кроме этого стенки реллообразной потерны менее искривлены, что создает больше удобства для их обслуживания.