Бетонная гравитационная плотина для сейсмических районов

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Цель изобретения - упрощение конструкции сейсмостойкости плотины и технологии производства работ, а также повышение надежности ее в эксплуатации. Каждая секция плотины выполнена из верхнего и нижнего блоков 1 и 2 и разделяющего их сейсмоизолирующего слоя 3. Слой 3 выполнен из материала, акустическая жесткость которого отличается от акустической жесткости бетона, например из песчано-гравийного грунта. Верхний блок 1 и слой 3 опираются на основание, при этом слой 3 расположен перпендикулярно равнодействующей статических и сейсмических сил, действующих на плотину. При таком расположении сейсмоизолирующий слой всегда сжат и не воспринимает сдвигающей нагрузки. Кроме того, так как сейсмоизолирующий слой не имеет выхода на напорную грань, отпадает необходимость в устройстве специальных водонепроницаемых уплотнений. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Е 02 В 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4314452/29-15 (22) 09.10.87 (46) 07.12.89. Бюл. Р 45 (71) Всесоюзный проектно †изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" им. Г,Я.Жука (72) Я.И.Натариус (53) 627.8(088.8) (54) БЕТОННАЯ ГРАВИТА11ИОННАЯ ПЛОТИНА

ДЛЯ СЕЙС1 1ИЧЕСКИХ РАЙОНОВ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству. 1(ель изобретения — упрощение конструкции сейсмической плотины и технологии производства работ, а также повышение надежности ее в эксплуатации. Каждая

„„SU„„15273 О А1 оекция плотины выполнена из верхнего и нижнего блоков 1 и 2 и разделяющего их сейсмоизолирующего слоя 3. Слой

3 выполнен из материала, акустическая жесткость которого отличается от акустической жесткости бетона, например из песчано-гравийного грунта.

Верхний блок 1 и слой 3 опираются на основание, при этом слой 3 расположен перпендикулярно равнодействующей статических и сейсмических сил, действующих на плотину. При таком расположении сейсмоизолирующий слой всегда сжат и не воспринимает сдвигающей нагрузки. Кроме того, так как сейсмоизолирующий слой не имеет выхода на напорную грань, отпадает необходимость в устройстве специальных водонепроницаемых уплотнений. 5 ил.

1527370

С+ К В = 1+Ке) 40 где С—

Н

В—

Кг—

Ь

Изобретение относится к области гидротехнического строительства.

Цель изобретения — упрощение конструкции сейсмостойкой плотины и тех5 нологии производства работ, а также повышение надежности ее в эксплуатации.

На фиг. 1 изображена бетонная гравитационная плотина предлагаемой конструкции, поперечный разрез; на фиг. 2 - график, показывающий влияние сейсмоизолирукщего слоя на распределение сейсмических ускорений по высоте плотины; на фиг. 3 — система действующих на плотину сил; на фиг. 4 схема определения угла ф, графоаналитическим методом; на фиг. 5 — значения вертикальных напряжений у напорной грани плотины в сечениях А-А и

Б-Б (фиг. 1).

Плотина состоит по длине из секций (не показано), каждая из которых вы полнена из верхнего блока 1, нижнего блока 2, сейсмоизоизолирующеro 25 слоя 3, например, иэ песчано-гравийного грунта. В верхнем блоке выпол- . нена потерна 4 для устройства цементационной завесы 5. Верхний блок и слой опираются на основание. Слой 3 ориентирован перпендикулярно равнодействующей статических и сейсмических нагрузок (фиг. 3 и 4). Угол наклона к горизонтали определяется по формуле:

35 коэффициент, характеризующий геометрию профиля сооружения, 45 значение которого возрастает с уменьшением заложения низовой грани плотины; объемный вес бетона плотины, Т/м

Э.

50 высота плотины, м; ширина плотины по подошве, м; среднее горизонтальное сейсмическое ускорение, действующее на плотину, в долях, то же, для вертикального ускорения; ускорение свободного падения, м/с

Спой 3 располагается в нижней части на минимальном расстоянии Ь от напорной грани, позволяющем размес- т тить между ними потерну 4.

Наличие ориентированного и расположенного указанным образом сейсмоизолирующего слоя приводит к расчленению секций плотины на два взаимодействующих через материал слоя блока: верховой и низовой, каждый из которых опирается на основание, Так как большая масса сооружения заключена в верховом блоке, а площадь его опирания на основание меньше, нежели у низового блока, то верховой блок передает на основание большую удельную нагрузку (на единицу контактной поверхности), что приводит к благоприятному перераспределению статических сжимающих напряжений в основании, их увеличению в основании под ,верховым блоком по сравнению с таковым под блоком низовым.

Как показывают исследования, сжимающие напряжения в основнии под верховым блоком при наклоне сейсмоо изолирующего слоя под углом ц(, = 40 в 3 раза выше, -ем под низовым блоком (фиг. 5). Повышенный уровень сжимающих статических напряжений в основании под верховой гранью препятствует образованию трещин в цементационной завесе при землетрясении.

Ориентация слоя перпендикулярно равнодействующей всех сил обеспечивает постоянное сжатие материала слоя и передачу только сжимающих усилий на низовой блок плотины.

Работа конструкции.

При сейсмическом воздействии сооружение благодаря сейсмоизолирующему слою из материала большей, нежели о бетон, деформативности совершает сложные колебания: верховой блок г плотины колеблется аналогично маятнику, покачиваясь на опоре малой площади, причем его колебания ограничиваются сильно демпфирующим материалом изолирующего слоя. 3а счет этих двух факторов: колебаний .большой массы с малой площадью опирания и наличия демпфера существенно изменяется спектр свободных колебаний плотины — периоды колебаний значительно возрастают (как показывают исследования для 100 м плотины с В/Н = 0,7 такое возрастание составляет около четырех раз), что приводит к резкому

527370 6 жесткости бетона, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии производства работ и повышения надежности

5 ее в эксплуатации, верхний блок и слой, отделяющий его от нижнего блока, сопряжены с основанием, при этом угол наклона слоя Ы к горизонту оп1О ределяется по формуле

tg oL где Сl5

Ь

Н

20

Бетонная гравитационная плотина для сейсмических районов, каждая секция которой выполнена из блоков, разделенных наклонным в сторону верхнего бьефа сейсмоизолирующим слоем из материала, акустическая жесткость которого отличается от акустической

Г

5 1 снижению сейсмической нагрузки на сооружение. Низовой блок плотины играет при этом роль упорного массива, воспринимающего через материал изолирующего слоя инерционную нагрузку, передаваемую верховым блоком.

Существенное различие деформативности бетона и материала сейсмоизолирующеГ1э слоя обуславливает возможность несовпадения Лаз колебаний обеих блоков, существенные (на порядок) различия амплитуд их колебаний, что приводит к снижению сдвигающей сейсмической нагрузки, т.е. к повышению устойчивости сооружения при землетрясении.

Формула изобретения

С+К 1 Н коэффициент, характеризующий геометрию профиля сооружения, то же, для вертикального ускорения; высота ппотин, м, ширина плотины по подошве,м, объемный вес бетона плотины, т/м среднее горизонтальное сейсмическое ускорение, действующее на плотину,в долях g ускорение свободного падения, м/с

1527370

Обазначения ч-тдросптаточескае доВленое на плап7тиу=05Hz

6-Вес плопуоны=0,5пу аН

Г =Ф05 Рб.m H сей сн.

1,6„-с =0,25Ктбm и

Проникая аля Э ааллод

/ "-02

Д щ, 2,5т)и и m!7 7

I получаем диапазон угла„Г при ра3лочн. напра8п. <

Составитель А. Знаменский

Текред П,Олийнык Корректор В.Кабаций

Редактор В.Бугренкова

Заказ 7491/40 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101