Конструкции гидротехнических сооружений

Гидротехниче­ские сооружения очень разнообразны. Они различаются как по своему назначению, так и по форме, размерам и конструк­циям.

Мелиоративные сооружения включают водовыпуски и регуляторы, быстротоки и перепады, дюкеры, акведуки, лотки и т. п. Воднотранспортные сооружения - это причальные и набережные   стенки,   судоходные   шлюзы,   судоподъемники. К гидротехническим сооружениям от­носятся тоннели, здания гидроэлектростанций. Плотины мо­гут иметь различные конструктивные решения - ряжевые, мас­сивные, контрфорсные и т. п. Кроме того, к гидротехническим конструкциям относятся сваи, шпунты, затворы, крепление от­косов и т. д. Все перечисленные сооружения и конструкции могут выполняться в сборном железобетоне. Ниже приводятся только некоторые виды таких сборных конструкций и деталей.

Трубы бывают безнапорными и напорными, бетонными и железобетонными. Безнапорные трубы применяют для водово­дов, ливнеспусков и др. Бетонные изготовляют диаметром 150-500 мм, а железобетонные - диаметром до 1500 мм и более.

Напорные трубы производят из предварительно напряжен­ного железобетона диаметром 500-1200 мм и длиной до 5 м. Они рассчитаны на рабочее давление до 12 ат.

Лотки   применяют для  сокра­щения фильтрационных потерь воды в оросительных системах.   Уклады­вают их непосредственно на  грунт  или на опоры.   Сечение лотков бывает различным: полукруглым, трапецеидальным, эллиптическим, пара­болическим (рис. 20).   Параболиче­ское очертание предварительно   напряженных железобетонных лотков

Рис. 20    Схема  параболического железобетонного лотка

целесообразно при глубине их    до     1 м. Для более глубоких лотков наилучшей формой является эллипти­ческая, при этом достигается значительная экономия стали. Из­делия полукруглого сечения имеют диаметр до 4 м. Параболиче­ские ненапряженные лотки целесообразно применять длиной не более 6 м, а напряженные - не менее 7 м.

Облицовочные плиты (для крепления откосов) из обычного железобетона имеют размеры 2х2х0,2 м и 1,5х1,5х0,2 м, а из предварительно напряженного - 6х6х0,05 м, 6,7х4,3х0,04 м и др. Кроме плит, для крепления от­косов применяют также различные блоки и балки.

Плиты-оболочки    устанавливают по наружным граням сооружения. Их применяют в сочетании с монолитным бетоном при возведении плотин. Плиты-оболочки выполняют предвари­тельно напряженными, размером 4,4х2,0х0,1 м; 4,1х2,35х0,09 м; 5х2,5х0,08 м и др.

Блоки обделки применяются для строительства тонне­лей. Они имеют различную форму и размеры. При укладке их собирают в кольца. Диаметры тоннелей достигают 3-4 м и бо­лее.

Сваи бывают сплошными и пустотелыми, цельными и со­ставными. Длина свай сплошного сечения редко превышает 20 м (ввиду их большого веса: сплошная свая сечением 50х50 см и длиной 20 м увесит около 13 т).

Пустотелые сваи круглого (трубчатого) и квадратного сече­ния армируются обычной и предварительно напряженной арма­турой (рис. 21, а).

Наиболее широко используются сваи сече­нием от 20х20 до 45х45 см, а также 60х60 см и более. Трубчатые сваи имеют те же размеры.

Шпунтовые сваи в сечении имеют прямоугольную форму с выступом и пазом (рис. 21,б). Толщина шпунтин 15, 20, 25, 30 см, ширина 50 см и более, длина до 16 м.

Блоки для набережных предназначены для защиты берегов рек от оползней и размыва водой. Устройство набереж­ных из монолитного бетона весьма трудоемко и сложно, так как требуются дополнительные мероприятия по защите свежезабетонированной конструкции от размыва водой. Железобетонные блоки для набережных представляют собой комплексную конструкцию из несущих элементов и ограждения. Вес таких бло­ков более 10 т (рис. 22).


Рис. 21 Конструкции железобетонных свай:
а - круглой  и  квадратной;   б - шпунтовой  с  пазом   и  гребнем;  1 - вид сверху; 2 - вертикальный   разрез

Изделия для гидротехнических сооружений следует изготов­лять из тяжелого цементного бетона с маркой по прочности на сжатие:

-для балок и балочных плит, перекрывающих пролеты свыше 6 м между бычками, образующих водосливные поверхности пло­тин, для шпунта, свай, плит ростверков и балок эстакад мор­ских портов, фундаментных плит и подпорных элементов реч­ных набережных - не менее 300;

-для остальных сборных элементов гидротехнических и мелиоративных сооружений - не менее 200.

Для изделий, применямых в сете­вых сооружениях мелиоративных систем, допускается марка 150.

К изделиям, подвергающимся при эксплуатации воздействию потоков с большими скоростями или с повышен­ным содержанием наносов, следует предъявлять особые требования для обеспечения износоустойчивости их поверхностей.

Марку бетона по морозостойкости (Мрз) при строительстве  в суровых климатических условиях следует при­нимать:

-для блоков облицовки поверхности бетонных плотин, для балочных плит, перекрывающих пролеты между быч­ками и образующих водосливные

Рис. 22  Железобетонный блок для набережных

поверхности плотин, для панелей пазовых конструкций затворов и для плит подпорных стенок ГЭС - не менее 200;

-для профильных элементов бычков, балок причалов, балок, водовыпусков, камер шлюзов, устьевых водобоев, коллекторов ливнестоков, труб и плит-оголовков в трубчатых сооружениях мелиоративных систем, ребристых плит понуров и рисберм на мелиоративных системах - не менее 150;

-для парапетных плит на плотинах, дамбах, каналах и пир­сах - не менее 100.

Марку бетона по водонепроницаемости следует принимать:

-для балок, перекрывающих пролеты между бычками и об­разующих водосливные поверхности плотин, для плит подпор­ных стенок ГЭС устьев водобоев, коллекторов ливнестоков, труб и оголовков сооружений на мелиоративных системах, плит рисберм мелиоративных сооружений - не менее В-6;

-для  плит понуров и крепления  откосов каналов и плотин, шпоночных корыт, элементов бычков, панелей облицовки конст­рукций гидросооружений, панелей пазовых конструкций затворов, балок перекрытий отсасывающих труб и спиральных камер;

-ГЭС, для балочных плит, перекрывающих пролеты между быч­ками и образующих водосливные поверхности плотин, для шпунта, подпорных элементов и балок водовыпусков шлюзов, флютбетных плит и диафрагм мелиоративных сооружений - не менее В-4;

-для блоков облицовки поверхностей бетонных плотин, анкер­ных и фундаментных плит речных набережных - не менее В-2.