Бетонная плотина

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована при сооружении высоконапорных гравитационных и контрфорсных плотин, преимущественно в суровых климатических условиях.
В суровых климатических условиях тело бетонной 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 её элементов, что приводит к образованию трещин и раскрытию швов на верховой и низовой частях плотины и в конечном итоге обусловливает недолговечность сооружения. В связи с этим при проектировании бетонных плотин возникает проблема улучшения их напряженного состояния.
Известна бетонная плотина, включающая гребень, прискальную зону и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, заполненной антифрикционным материалом, и расположенной параллельно низовой грани плотины (см. авторское свидетельство СССР №513146, опубликованное 05.05.1976 года. БИ №17, МКИ: ЕО2В 7/10). Полость, заполненная антифрикционным материалом, выполняет роль скользящего шва, компенскгрующего
2003105978
ШПИШНШИШП
гООЗТ05978
Бетонная плотина
ЕО2В 7/10
негативные последствия температурной усадки бетона, в частности, разрыв трубопровода.
Однако, в данной конструкции бетонной плотины низовая часть центральной зоны, отделенная от основного массива центральной зоны скользящим швом, жестко соединена с гребнем, что при температурной усадке бетона и соответствующем в связи с этим укорочением низовой грани, не исключает вероятности образования в ней трещин и нарущения целостности трубопровода в непредвиденном месте.
Этот недостаток устранен в другой бетонной плотине, включающей гребень, прискальную зону и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, расположенной параллельно низовой грани плотины и сопряженной в диаметральной плоскости с полостью, выполненной в низовой части центральной зоны плотины, в месте соединения этой части с гребнем плотины, причем напорный трубопровод расположен в низовой части центральной зоны плотины и разделен выполненной в этой части плотины полостью на верхнюю и нижнюю части ( см. заявку № 2002119821/20 (020925) на полезную модель, по которой вынесено решение о выдаче 22.08.02г.).
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа заявляемого.
Данная конструкция бетонной плотины обладает более благоприятным напряженным состоянием низовой грани. Полость, заполненная антифрикционным материалом, выполняет в прототипе роль скользящего щва, компенсирующего негативные последствия температурной усадки бетона в низовой части центральной зоны, включающей напорный трубопровод, могущие привести к образованию трещин в низовой части и разрыву трубопровода. Это
обстоятельство позволяет независимо от возведения центральной зоны укладывать низов то часть с включенным в её состав трубопроводом целиком, по поверхности возведенной центральной зоны, что значительно сокращает сроки строительства плотины и ввода ее в эксплуатацию, связанные со временем остывания двух разнородных массивов бетона.
При этом полость, выполненная в низовой части плотины, заполнена бетоном и после остывания указанной части создает предварительное обжатие ее, улучшая тем самым напряженное состояние низовой части плотины в эксплуатационный период, после принятия плотиной напора и при сезонных изменениях температуры наружного воздуха.
Однако, данная конструкция бетонной плотины при температурной усадке бетона и соответствующем в связи с этим укорочением низовой грани, не исключает вероятности нарушения целостности трубопровода под воздействием деформационных сил до заполнения вышеуказанной полости бетоном.
Данное техническое решение рещает задачу устранения негативного влияния температурной усадки бетона на целостность трубопровода в низовой части плотины до заполнения выполненной в этой части плотины полости бетоном.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в бетонной плотине, включающей гребень и центральную зону, разделенную на верховую и низовую части полостью, расположенной параллельно низовой грани плотины и сопряженной в диаметральной плоскости с полостью, выполненной в низовой части центральной зоны плотины, в месте соединения этой части с гребнем плотины, причем напорный трубопровод расположен в низовой части центральной зоны плотины и разделен на верхнюю и
НИЖНЮЮ части выполненной в низовой части центральной зоны плотины полостью, последняя снабжена тарельчатым компенсатором, элементы которого жестко связаны с верхней и нижней частями напорного трубопровода соответственно.
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 критерию «новизна.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение предлагаемой бетонной плотины, а на фиг. 2 отдельно показано поперечное сечение трубопровода в зоне расположения тарельчатого компенсатора.
Плотина содержит прискальную зону 1, центральную зону 2, и гребень 3. Полость 4, параллельная низовой грани 5 плотины, заполнена антифрикционным материалом (отдельной позицией не обозначен) и разделяет центральную зону 2 на две части: верховую часть (обозначена той же позицией 2 ,что и вся центральная зона) и низовую часть 6. Трубопровод 7.включен в низовую часть 6 центральной зоны 2. Заполненная бетоном полость 8 выполнена в низовой части центральной зоны плотины и сопряжена в диаметральной плоскости трубопровода 7 с полостью 4. Внутри полости 8 размещен тарельчатый компенсатор 9. Трубопровод 7 разделен полостью 8 в диаметральной плоскости на верхнюю 10 и нижнюю 11 части. Элемент 12 компенсатора 9 приварен к верхней части 10 трубопровода 7, а нижний элемент 13 компенсатора 9 - к нижней части 11 трубопровода 7.
Работа полезной модели осуществляется следующим образом.
в строительный период верховая часть 2 и низовая часть 6 центральной зоны по-разному реагируют на разогрев бетонного массива под воздействием реакции схватывания бетона, т.к.  из них выполнена из бетона, отличающегося содержанием в нём цемента: верховая часть 2 выполнена, например, из укатанного бетона, с меньшим содержанием цемента, а низовая часть 6 - из вибрированного бетона, с большим содержанием цемента. Температурный разогрев бетонного массива верховой части 2 в связи с этим меньше, чем разогрев бетонного массива низовой части 6. В результате во время разогрева и последующего остывания двух частей центральной зоны, разделенных скользящим швом, представляющим полость 4, заполненную антифрикционным материалом, происходит проскальзывание одной части относительно другой без образования трещин. Поскольку низовая часть, совместно с трубопроводом 7, жестко соединена нижним концом с прискальной зоной 1, а трубопровод включен в состав низовой части 6, то при температурных деформациях происходит проскальзывание низовой части 6 без образования трешин и разрывов трубопровода 7, части 10 и 11 которого жестко соединены с элементами 12 и 13 тарельчатого компенсатора 9 соответственно.
Это обстоятельство позволяет вести независимое возведение верховой и низовой частей центральной зоны 2.
На втором этапе, после охлаждения бетонных массивов центральной зоны, низовая часть 6 сжимается, а тарельчзтмИ;компенсатор 9 компенсирует температурное укорочение трубопровода 7, предотвращая его разрыв. После этого полость 8 заполняется бетоном, соединяюшим гребень плотины 3 и низовую часть 6 в единый неразделимый монолит. Полость 8, заполненная бетоном, после остывания низовой части 6, создает предварительное
обжатие этой части плотины, улучшая ее напряженное состояние в эксплуатационный период, после принятия плотиной напора и при сезонных изменениях температуры наружного воздуха.
Таким образом, заявляемая полезная модель улучшает напряженное состояние низовой части бетонной плотины по сравнению с прототипом за счет исключения негативного влияния температурной усадки бетона на целостность напорного трубопровода в низовой части плотины до заполнения выполненной в этой части полости бетоном, что в конечном итоге повышает надежность и долговечность конструкции плотинь в целом.
Для осуш;ествления заявляемой полезной модели могут быть использованы известные строительные материалы и технологии .
Указанное обстоятельство, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию «промышленная применимость.