автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Разработка облегченных руслвых сооружений для малых рек

НОВОЧЕЕКЛССКИЙ ИНЖЕНЕНЮ-МЕЛИОРАТИКЩЙ ИНСТИТУТ

на правпх рукописи

РГ6 ОА

3 .....| ^ ^ ' ХАШЛРННА Татьяна Потровна

РАЗРАБОТКА О01ЕГЧЕНННХ РУСЛОВЫХ СООРУЖЕНИЙ для МАЛЫХ РЕК

Специальность 05.23.07 - "Гидротехническое и яслкор.у.'Ш'ко' строительство"

АВТО Р И й й ? А" Т диссертации на сояскагле уч-эмоГ' стчу.

п

кандидата технических ч.чук

!1 О В О Ч Е Р К Л С С К - I 9 9

-аботс-, рьтлолиена в ¡й;сном научно-ис.следоьательскоы институте и «елиорацин (ШШГиИ)

руководитель - доктор технических наук, профессор

Б. И.СЕРГЕЕВ

оппоненты: v.'v ••.-ксиресповдснг Академии тех-

■■т. и ay к Pi, доктор h'CX- о

¿г:::.-: наук, профссаор Б.К.Штраков

технйягзехкх наук, доцент Б.а.Белое

•j и г.гедптедагке-Донской 6acccS;iioE0c водохоаяйстьекиое

состоится "2В " июня 1994 г. 10 час. кь яа-

- • г.V«muL.'uv, ^^аинного ссьета К 120.76.02 ь Новочеркасском .•:-:".-чгго>ю-«.'.влиор.'лти«И0М ннсат.тутс им. Кортуноьа, зал Ученого ?ji'--7fc (а.235).

■I диесертацасГ. можно ознакомиться в библиотеке НИЖ. т .i сlic.c. ь участие ь задг.тс ;; направить Bau отзыв

--:.jcy: Чог.о^оркасск, ул.ау^кснская, III, iZZ'M,

.'.uroroiepa-? рипослал " гая__liv4 г. )':• _

'¿-■i'AZ». ССХрСТ&?Ь „* «ц.^ясч'.рооанногс соната, * . rexB'.ueuwtr. паук,

доцент b.A. Хг,,лпковскй£.

г ! '

Актуальность работы. В последние годы остро стоит проблема )зро:кдения малых рек, которых только на территории России учитывается более 126 тысяч.

Бессистемное строительство быстроразмываемых сооружений п юсеКне водного источника, и том числе и на балочной сети, 1Носпт значительный ущерб народному хозяйству» Для его предот-гащенил необходимо создание комплекса мероприятий но улучшению сологической обстанозки в бассейне малой реки путем испольлоиа-ш усовершенствованных облегченных конструкций гядротехничое-;:< соорукетай, предназначенных для регулирования зоздуыного, >дного и наносного режимов.

В настоящее время в условиях возрастающего дефицита строн-;льтк материаловрнергоносителейи роста'гхсстою.яста,большую -рспектнву ш.-ег.т индустриальные конструкции гидротехнических >арукешй из недорогих нести,к .строительных: я полимерных ггериалов, и том числе из отходов про;ялленности„

Широкое прж-знзчне таких конструкций сдеряивазтся по принте недостаточности научного ч иатенерно-техиологичеекого ;еспечения.

Необходимость создания единой методики статических и гид-шлнческих расчетов, нормативно-технической документации, :хнологии изготовления и строительства русловнх плотин с пользование;.? полхмпрщ-гх материалов,. потребовало выполнения юциальных -исследований, которые стали продолжением работ по :мам: 52.02.08.04 "Разработать и внедрить облегченные гидро-гхнические сооружения из прорезиненных тканей и полимерных периалов", 0.04.01.03.03 "Разработать и внедрить облегченные 5досбрось:ые. педпорно-регулирукхдке, водопропускные сооружения, гнетрукции флжбетов и сопрягащих устоев и методы их расчета",

о 4

"Разработать и внедрить конструкции, сооружения, их элементы I типовое схема для участков в бассейна:: малых рек с учетом эко-" логических, требований'1.

Целью работа является разработка и усовершенствование к< струкцяй, технологии возведения и эксплуатации облегчешшх гтс шцс соф>.;еш1к ЬШ11Х рек.

Основные додачи исследований;

-разработать усовершенствованные технические рейюншЯрепЕ

чеишх' русловых сооружении с учетов внявленн'ос ксдостатко:'.-;

- провести лабораторные исследования усопер;;;енстг,оБаши,г-с - конструкций облегченных плотин;

- на основании опытные данных и аналитических исследовали разработать методику гидравлического и статического расчета;

- рассмотреть вопросы технологии, изготовления, организации работ по строительству, пкеплуатации, а такие монта'хио-де-монтакнвд работами.вопросы ремонта облегченных плотин;

- осуществить реализацию работы в производство, обобцить подготовить нормативно-техническую документацию по применению облегченных русловых плотин. ? .

Методика ппогедеиик исследованиР предусматривает выполне нло детального .анализа существую:;:« конструкции, технологию их устройства, опыта проектирования, строительства и эксплуатации облегченны', плотин. Результаты теоретических исследований по ссстарг.енн.а: программам на '1ЭЕ7. "Электроника £3-85" проверял:« г. лабораториях и натурных условиях; гидравлические и статические исследования проводились по известней.? кето.пнкау с использованием гидравлического и грунтовых лотков, коэрдпнатниког., датчиков деформации, вибраций,' скоростей,* обработка результатов проводилась еоврекенныти методами математической статист;»

Научная новизна заключается в следующем;

- разработаны усовершенствоваышеконструкции облегченных русловце плотин для регулирования стока малке рек, новизна которых зачицена 10 авторскими свидетельствами;

- получены результаты исследований формообразования' мягких оболочек, работающих с грунтом;

- уточнены пропускная способность и коэффициенты расходов разработанных конструкций в диапазонах изменения их основных параметров: И/L = 0,05*0,30; Xa/i, =--• .2-2-5);; Í'x/L = 0,5-й;

Ra/L= 1,5-5,1 .

-.полутени пнппрические зависимости по определению второй сопряженной глубины и коэффициента скорости в ни?.исы бъефо русловнх плотин при H/t от 0,3 до 0,4;

- изучена пропускная способность руслогой плотину с зодо-икпускиь'м устройство;.: и получены гргфшт окюлуг.тппьси'кмх,, характеристик: для трех разрабогтк« типов консгруший;

- предлозона методика расчета основных параметром иуслогс-"' плотину применительно к персональной «ЗШ "Олвктрон-чз •- ДЗ-С5", вклеишцая определение параметров Байтовой форш дяг •¡•peiteueív дального русла;

- разработаны технологические схемн изготовления к организации работ по строительству и эксплуатации иссг.едоганных типов конструкция.

Практическая ценность результатов теоретических и ркспер;-менталыксе исследовании заключается в слсду^си:

- натурный исследованиями подтверждена правильность методики статического и гидравлического расчета облегченных русловнх плотик; . "

~ результата экспериментальных исследовании »;::пользованк практике проектировании строительства и эксплуатации облегче ныс русловых плотин подохозяйствешыми организациями;

~ в результате проведенных исследований разработать "1ук иодетво по применению меыбранно-вантовых (гидровантовых) плот "Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации облегченных плотин с водовыпускными устройствами", "йиструкци по выбору створа мембранно-вантовых плотин типа ШМ-Д-30/2 (ГШ Д-20/2), "Инструкция по применению водоподпорных мембран -вантовых плотин с регулирующими устройства!.;/!1'.

' Реализация результатов исследований. Результаты исследи или и рекомендации диссертационной работы внедрены в практику водохозяйственного проектирования и строигельтва в условиях Татарской (1976 г.) и Якутской АССР (1981 г.), Курской (1978-1982 г,г.) и Ростовской (1982-1969 г.г.) областях5 Ставропол ■ежом крае (1982-1986 гг.), Воронежской и Тамбовской областях (1987-1991 гг.) с фактические экономическим эффектом более 1,2 млн.рублей (в ценах 199Г г.).

Результата работа были переданы В/О "Союзводпроект" в соответствии с которыми и выпущены типовые альбом: "Типовые проектные реиения по облегченным руслоиа: плотинам" и "Мягкие водосливные плотины для малых водотоков".

Апробация работы. Основные положения диссертации долоте нк<. обсуждены и одобрены на ХХХУ1-ХХХХП научно-технических ко ферещиях' НИМИ, ЮясНИИГШа и Южгипроводхоза (1975-1593 гг), Республиканской конференции по теории мягких оболочек и их пр. шнении в народном хозяйстве (Краснодар 1973 г.), Всесоюзной конференции "Применение облегченных конструкций гидрогехничес кий сооружений в водохозяйственном строительстве" (Краснодар 1980 г.), Республиканской научно-технической конференции "Пов шение эффективности использования мелиорированных земель1'

'Ровно, 1984 г.), Всесоюзной научно-технической конференции 'Рациональнее использование и охрана водных ресурсов малых рек" Таллин, 1965 г.), Всесоюзной конференции "Современные проблеял планиоования и управления водохозяйствеиньгш системами" Новочеркасск, 1990 г.; 1992 г.) на областной выставке "В за-[мту Донской природы" (Ростов-на-Дону, 1994 г.), на заседании :афсдра гидротехнических сооружений НИМИ (1994 г.).

За разработку, выполнение исследований и внедрение в про-зводство облегченных русловых плотин диссертант удостоен дип-ома лауреата Н1*Ш-7б, серебрянкой и двух бронзовых медалей i,4HX СССР (1979, 1985, 1991 гг.) и поощрительных премий за ■частив в международных выставках и яемтрках (Болгария, I9S0; :ипр, Нигерия, 1982; Москва, 1989),

Публикация. По теме диссертации опубликовано 59 научных ябот, в том щело 13 авторских свидетельств.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, ыводов, рекомендаций и предложений. Она изложена- на 170 траницах, включал III страниц машинописного' текста, 45 ри-унков, 35- фотографий, 16 таблиц, список использованной лите-атуры из 154 наименований. Диссертация тлеет 3 приложения, де приведены техническая документация, акты ведомстве иных спытаний, внедрения и заключения по эксплуатации облегченных условых плотин.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вогведении обоснована актуальность-темы-диссертации, сфор-улировани цель, научная новизна и практическая" ценность дис-ертационной работы.

В первой главе дан обзор и выполнен анализ существующих абот по теме исследований, конструктивных* решений сооружений, кполненних с применением полимерных материалов, а также пос-

- fe

тавлены задачи диссертационной работы и намечены пути их решений с учетом современных требований к новым разработкам.

Вопросами исследования различных конструкций низконаиорных русловых сооружений занимались Грзшнш М.М. .Розанов H.H. .Беляше в ■ ckiiit H.H. Дапшенков В.С^Правдивец Ю.П.Рассказов Л.Н.и многие другие.

Развитие конструкций в различных отраслях народного хозяйства с несущими элементами из мягких оболочек к методов их расчета связаны с работами Алексеева С.А., Григорьева A.C., Друзь Б.И., Ермолова В.В., Киселева В.А., Магуиа З.Э., Петракова Б.И., Усюкина В.И., Хуберяна К.!,!., Отто Ф (Германия), Поповой ,4. (Болгария) и др.

Существенный вклад в разработку и исследования мягких конструкций водохозяйственного строительства внесли: Розанов H.H., Киселев Б.А., Кузнецов E.G., Хуберян K.M., Воробьев А.Г., 1Ло— кевитинов AJL, Сергеев Б.И., Степанов П.М., Волосухин В.А., Затворницкий О.Г. и др.

Обобщенные зависимости мягких гидротехнических конструкций разработаны в I97I-I973 гг. Сергеевым Б.И. и Волосухиньш В.А., ими же рассмочре'нн особенности решения трех основных задач теории мягких оболочек для водохозяйственных конструкций. Разработкой прикладных методик, расчета для различных типов мягких гидротехнических конструкций занимались: Волосухин В.А., Вонда-ренко В.Л., Петров И.А., Кааарин В.Я., Лийв X., Кроанев A.B., Федоров B.U., Свистунов Ю.А, и др.

Экспериментальными исследованиями мембранных плотин занимались: Сергеев Б.И., Бондаренко В.Д., Каларин В.И., Несвит В.П., Крошнев A.B., ЦививаЛ.М., Щедрин В.Н. и др.

Вопросами фильтрации под гибкими флгатбетами занимались Сергеев Б.И., Косиченко В.М., Штоколов Г.А., 11етров И.А., Бурдинс-кий В.Н. и др.

За ру5е:ком исследования и расчеты мягких гидротехнических конструкций рассмотрены в работах: Ф. Отто, Н. Бурга, X. Лнвара,

H. Гаррисона и др.

Широкие работы по изготовлению и установке мягких плотин проводят японские фирмы. Ими установлено в странах Азии. Европч, Африки и Америки более 1000 плотин наполняемого типа.

За последние 20, лет в наыеп стране установлено около 200 мягких плотин изготовленных Уфимским и Курским заводами резино--технических изделий. Накопленный опыт изготовления, привязки, лроектирования, строительства и эксплуатации мягких низконапорных плотин с незамкнутой оболочкой выявил необходимость в сонер-•лествоваши конструкций мембранных плотин и решение вопросов автоматизация кх управления, уточнение методик гидравлического, статического и фильтрационных расчетов, разработки вопросов по организации строительства, ¡эксплуатации, а монга'кчо-демэн-

тг.тквх и ремонтных работ.,

:5а оююденич .чкзсиэло ¡генного были постамент цел:: и з.чда-чй диссертационной работы..

Бо второй главе приведет; усог.ерленствовамнк- л ратчЛсяч-

I.1О :"онструк!1,ии, [результаты предварительных' И'.с'.л^дор.янчй фи: ■оыа.и'г. подвид, аоучош принципы -.Ьоу^ообшзован'.пи их описрнно ч • масеификг'щня,

чаборптсрнн^ исследования проводились на •

[;?.; 1:ГЛ иотмг. н гидравлических (шгрина 3,'" >■'•

д!яша £-',0 г 12,0 м, соотнотг.твекно, гнсс-а о-д-гок - 1,4 я •» 1,4 »¡) гручговнх (0, 6чг 1,0x0,5 1,0x2,1x1,Ч лю-дол гидро-Т'.'Ти'М^К'!-' г'пборатор'М! ¿УШГЛГиПа,

•'грайоткн ..«тодич!: пропсу«!»!« опчгов, нпггг'о',ча инморипочь-•..(•.;• .пращуры 11ри«ро.,.т«я»?ииГ. чрттип'.юь нп моделях гибких иода о; сф-ло* л '-'ядом груитоют» 'от'-т.

ь

Б предварительных исследованиях моделей облегченных плотин из полимерных материалов использовались больной V! малий гидравлические лотки, датчики вибраций, скоростей, пьезометры, 'лпит-ценмасштабы, координатники.

Ори проведении исследований по формообразованию грунтоно-полненных и грунтоармированных конструкций для определения растяжимости оболочки использовались датчики деформаций - тензоре-зисторные преобразователи перемещений с консольным чувствительным элементом и ге кз оме три че с кил мостом ЩМ-5, укомплектованным электронной вычислительной машиной "Искра-108Д".

На основании проведенных экспериментов определены зоны максимальных напряжений, которые зависят от нагрузки и способа заполнения оболочки грунтом, технологические особенности их изготовления, отработаны способы монтажа, узлы крепления вант и водонепроницаемых оболочек, выявлены конструкции для дальнейших исследований в лабораторных и натурных условиях, предложен ряд технических решений, новизну которых подтверждают авторские свидетельства на изобретения: "Водовыпускное устройство" (а.с. » 643583), "Плотина" (а.с. № 905356), "Устройство для регулирования уровня" (а.с. № 1156017), "Плотина" (а.с. $ 1209750), "Водосливная плотина Кшариных" (а.с. № 1708009), "Гаситель энергии потока воды" (а.с. & 1093751), "Водосливное водосбросное сооружение" (а.с. № 1130657), "Способ возведения грунтоармированных сооружений и устройство для его осуществления" (а.с. №-1100361), "Способ возведения оснований в котлованах ниже уровня грунтовых вод (а.с. № 1209771) и др.

Широкое внедрение в практику гидромелиоративного строительства облегченных русловых плотин типа ПШ-Д потребовало дополнительных исследований по увеличению в целом надежности работы сооружения (рис.1, а).

КОНСТРУКТИВШЕ Р1ИЕШ1Я ОШЕГЧЕШМХ РУСЛОШХ ПЛОТИН

- а.е.щуиьсоэ:

. „ " — —— ' б а .с. ¿"6435 Ь»:.

£ £ £ — ^——✓Л

4

//)••';)/ ■ /» /-V м м /¿г /V ' ' /V'

' 1-пекбраю; 2-гябкя1: фшгбет ;3-заитовая ф8рш;4-ванта-под(5ор;

5-1юдонапол!шс:.шГ1 б .злен; 6-водовшускпое устройство;7~затвор; ь-регулиругагде трубки;9-Б0Д0П0ДП0риая стенка.

Рис.1

Вторая конструкция плотины предназначена для автоматического регулирования уровней воды в- бьефах, Незамкнутая оболочка прекреплена к трубчатому элементу, который имеет водопропускны отверстия со стороны верхнего и нижнего бьефов и монтируется н традиционном флютбете (рис.1, б).

Третья конструкция (рис.1, в) отличается от первьгх тем, . что мягкая оболочка прикреплена к гребню водоподпорной стенки, установленной на традиционном флютСеге^когорач способна создай подпор до Л м. Бодоподпорная стенка козсат иметь водопропускные отверстия, рас читанные на пропуск меженных расходов при проект, ньк ровнях поды в бьефах. Такие конструкции колено применять н< только в естественных, но и в искусственных водотоках.

В третьей главе представлены результата и гетоцика гклоа: лнческих исследований рассматриваемых конструкций облегченных русловых плоткн.

Гидравлические исследования проводились в зеркально!.: лотке (1,2x1,0x1,?, м).

Регулирование расходов осуществлялось при пемеци задвижек на напорных трубопроводах и водосливной воронкой. Удельные расходы устанавливались ступенями по С,С1.:;.3/с с? 0,С2 до 0,14 у3,

Г.етодика измерений - стандартная.

Основным:; эксплуатакио'ннш/и характеристика»-:;: облегченных русловых плотин являются: уровни воды верхнего Н|.и нижнего бхефов Ян/. , напор на гребне оболочки , высота плотины

Н > пропускная способность 0 , условия закрепления

Ха, Уа, ^а •

Рассматривалась плоская задача, отношение напора :-: еир;тиь Ьг , 1

водослива не превышало ^ , числа Рейнольдса состезякл;:

■ = 1ССОС-*14ССО. Модели оболочек выполнялись с учетом а.с. I? ЭСоЗ'-б,'"что исключало фильтрацию водь по торгам.

В гидравлических процессах основные условия динамического подобия определялись■по критерию &руда.

■ За независимо переменную,на которую не впиягя ни размети • оболочки,ни ее форь-а поперечного очертания, принималась крктич;-

екая глубина - пара»,1ютр .характеризующий проходной

$ <

через плотину удельннй расход в лотейной размерности ..1,1).

При изучении влияния гидравлических характеристик на фор?,у оболочки, било проведено 32 серст опытов с нзменеш1ем периметра оболочки I, условий закрепления ( /?„ ,, Ха высоты

водоподпорноЯ стенки,площади перфорации водовыпускного устройства.

По получении;* опытным данным и .используя гакепризеденяую йорм/лу..

а.~ т.

h /V-

где О - удельнш расход;

г

ГО -коо^йшдиелт расхода; ¿t~:h'! ~ ¡яирина лотка;

^ -ускорение свободного падения; H -напор на гребне,м;

экзшрическим путем методой наименьших квадратов определен» кс-уг-¡¿ащпенти расхода для плотин ПШ-Д в пределах да ! Ц 1,5*5. -ХаД «.«б ; У*/Ы 0,5*2 .

Ра безрл.?мерное значение напора на гребне ббодочки -глинята отн! сине его к периметру оболочки Hj.L . ' _

1<ооф.>.пии'1!'г расход.: для значений Нот О.Сё-С-зэ 0,15 ,L

определяется по форлуле

т

• О.03Б1 !» + з.и и •

Корреляционное отношение Я = 0,59+0,01.

Для значений; И от 0,151. .по О.ЗСЬ . кквю польз« ть-ск фор'ул 2

М

Корреляционное откоиеяие К = 0,99+0,С1.

Подучены эмпирические зззкскьсоги по определен;« зторо;. сопряженной глубины ¡; коэффициент скорости ь н;!жне:.. £ъе!а дл* плотин Ы.Г.-Д при Н/Ь 0,3 до 0,-1.

В результате проведанных гкдравлипьскк.ч лсслелоззнх:'. пзлу-чиш осисвнио эксплуатационные характеристики псследукги трех т;шэв конструкт/. (ркс.2,ЗХЦргводятся результаты оксиериыеиталь<-якх исследований.структуры потока в шааге».- йьефо за облегченшк'

сооружениям! с аодови цускншз- устройствам:.

Четвертая глава лосьыцепс. зопрзсг.: лого расчетл

,1.:е:.'браны к ьантовоЛ ферма икзкгязйорн;^. Суслов:;' ллотлп:.: тнлг

А (см.рис.1,а),

лсследовенкг. обратись задочг., гак.~:о-!£Л-:):^о,\С£ в (клзл^-п'л иг.:-!, нпн удель:«;х расходов потока иг- н^проле^'о-дефоо: ¡"«'и.;.;!;т.¡н-НИ!; ХОг!С1ру::цИЯ, При ^пксироипшнх ПСр-1 1;ТГС.Х 3';:ЛЛ;ПЛ;ЛЛ:Л 1.КГ ';.,.

кел.браинс»; пястгоа.: ( Уа, ХиЛ, (?а. ) I -.«с.' •^ма^гмсг

ь р^озсах Сергеева Б. Л., Волосулкна 15.глл.л;:;1-:. о. ,.

Отличительная особенность нлглкл пл.: тин з: гл ■■:.■ с тс г. 'I" , чтс пзгензние дейстзукцих нагл/зон ьлелот лзлз!-.л,.-.; с. .¡ер::! ;

напряженного состог.ниг, при отог гене; слезла;. сакз; '.у.-, и с .....<„т-

рическшлз разлероп: кзяструкшк.

ташки ЬКСШУАТАЩЮШЫХ ХАРАКТЕРИСТИК плоты т.й'г-д

Н-I.iln)

Н*£(м)

'Я,-13,1 :: \.6f Л • ;п •

Rr--íl,4и ха=13,см éf m -V

НОМОГРАММА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУСЛОВОЙ ПЛОГЛНЫ НА ВОДОПОДПОРНОЙ СТЬИКЕ

S.DL RBT<j.2SL

JTb^L & •• i r4çr.: MLj

i. h,<=O.03iL42.hKtO.0S9L. -D.0?2 L. 4.hK-.0№L.

s.h*=o.iMi«.6. bK*o.wi.. ?. h^ 0.134 L.

Pac.3

15 . •

Опыт строительства и эксплуатации мягких мембранных шютин выяви.л необходимость наличия участка прилегания ЗЗо Ссм«рис.1,а; с иелыо повышения устойчивости работы плотины. Отличие

принятого ' ' подхода заключается в том, что в исходные данные к расчету принимаются параметры закрепления %о.1Ча.1 Ка » = 0 и периметр оболочки -

Глтсркел мембраны и вантовой ферм* принимается недофор! :ирус;-.-.гкл ( Е-—) невесомп.: С ^ 0 ). При определении напряжен-кс-'зеформировапного состояния мембраны использованы обобщенные зависимости ЬГК разработанные Сергеевым. Вл1. и Волосухикнм З.А. За переменную величину принимаются уровни воды в верхнем и нижнем бьефе ~ ( % > Н . Папря .:енно-деформированное состояние мембраны и Байтовой фер;-ы определяется итерационным гутем с использованием ПЗВ!.'! "Электроника ДЗ-8о". В первом приб-л::,л;нни назначается высота оболочки II в пределах от 0,2иЬ до 0,.о01, . Расчетным путем определяется геометрические параметры оболочки, в том числе Ьр . После оценки разности (Ь-Ьр)^О увеличивают- (уменьшаю?) высоту оболочки на величину СО,С2.. .0,3)1» . Промесс продоляаот до тех пор пока расчетный периметр ( 1«р ) не совпадает с эадакшм (и ) с точностью до I %. После завершения расчета на печать выдается высота оболочки - Н, усилие в оболочке Т , длина участка прилегания X пр. , геометрические параметры оболочки .

Отличительная особенность разработанной методики расчета Байтовой фер;.ы заключается в том, что она ориентирована на тра-пецеидальнсе сечение русла, то есть на переменную нагрузку по -ирнне водотока. Прикладная прогр&юта расчета на ПЗВи "Электроника ¿,3-С.^" позволяет выдь.ть на печать геометрические параметры гант^зой фер:.ы и суммарною потребность з .заготовке вант- — С/

оттнхок • (рас .4).

У

РЛСЧИШь ПАРАМЕТРЫ ii Ali ГО. ЮН 5ЬРкЫ РУСЛОЗОЙ ГЛОТЖ! НА Р ЛЕСНАЯ

ТАШШЮЯ СБЛЛСТ-1

-J?-7!?-77—"2?-7Г

0 м; Нв.6.-2,0 f.; Г=6,7,3 кН, m -2,0;

=20; Уг =5,0 и.

п [ 2 C¿ ! Ci 1 C¡i ! Ra.-di ! T

J 0,00 0,00 0,00 1,30 0,26

j 0,5o 0,50 0,Ü0 0,76

2 ' 0,Cb 0,51 1,01 2,52 1,31

3 0,79 .0,51 1,53 1,64 .

4 0,97 0,53 2,06 3,09 2,36

5 I,IB 0,54 2,60 2,69

6 1,44 0,5q 3,1b 3,99 S 42

7 1,73 0,56 3,74 3 94

b 2,07 0,60 4,34 5,20 4 47

S ;0 m - 0,62 0 64 m 6,74 0,00 ' 5 ,o2

II 3,24 0,59 ei¿i • 5,69

12 3,6c о, со 6,62 6,31 6,1b

13 '4,06 0,61 7,44 6,3b

14 4 ,fa2 0 62- b ,06 10,03 o, 5b

15 ' 4,96 0,62 b, es 6,62

IL с,41 0,63 9,32 11,60 6,67

J? b,£ô . 0,63 9,9b 6 69

IG С ,30 0,63 10,59 13,59 6*79

19 £,76 0,63 11,22 С ,70

20 . 7,19 0,63 . II,6b ib, 3b 6,70

Расстояние меуду анкер!«;;.:;! опорами

Расстояние от анкерной олоры до последней сттягк;» по вянтс-подбору

высота заиты-подбора

¿сил;:? в занте-поц'боге

¿:;еста береговой анкёрнрй спооз

,Л,лина вакты-подбора

Су; нас.: ¡ал длина заготовок для

вант-оттяжек

йа

с*,

и %iiz

-У >

г.

-50,3 и

ZGi =154,4 M

Pile .4

В пятой главе рассмотрены вопросы проектирования технологии строительства эксплуатации и технико-экономические показатели облегченных русловых плотин.

Облегченные русловые плотины относятся к 1У классу капитальности, согласно п.1.3 GHnJI 2.06.01-86, являются сезснно-дейстзук^ими.

В работе освещены вопросы, изготовления закладных частей плотин-, основные требования к-монтажно-демонтакным работам, составлены инструкции и. типовые проекты по их применению.

Облегченные русловые плотины прошли'всестороннее исследование и апробацию в различных производственных условиях. Проведены ведомственные испытания в Ростовской и Воронежской областях. Они показали работоспособность сооружений и подтвердили правильность полученных экспериментальных исследований.

Кй основе лабораторных и производственных условий работы сооружений получены новые технические решения, составлены типовые проекты: "Типовые проектные решения по облегченным русловым плотинам" и "Мягкие водосливные плотины для малых . ¿оков", "¿Инструкция по выбору створа ыембранно-вактовой плотины типа Ш.1ЦД-30/2 <Ш.'-Д-20/2)", "Инструкция по прииенени-о мембранно--вантоЕых плотин с регулирующим устройств ок". •

Для нескольких конструкций облегченных русловых плотин выполнены технико-эконо^ическио расчеты. Экономически.'; эффект от их применения з' различных регионах страны ^.оставил более I мян. рублей (в ценах 1991 г.).

¿тг каадогс типа конструкций составлены технологические кер-

'?н .производства сабо? • (рис.5). •

; ; услсзкп налакенного'производства закладных частей плетни ; ..Hv рсжтть pr;i втюйкях проблем водохозяйственного строи-

ТШОДОГИЧЕСКАЯ США ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ДО МЭЖРШО-ВШОВОа ПЛОТИНЕ ТЙ1]А"ДЯ

Выбор места строительства

Проектирование

Додготовительше работ

Заказ необходимое типоразмера полои

| плотины

<"4 Заказ для зав< )*■ дов-изготовит! лей

/ Заказ закладш

Подготовка створа под основание соо-

йуаенкя

Подготовка котлована под береговые анкерные опори

Устчоиа берзго-

выхГгнкзршх" опор

Строительно-монта-ткы рабогк

р СТаНОВК З/^К. плотины и руслоСу

Крепление вантк-иодбор к береговым

анкерньы опорам

мегаллочастей

Изгот-оБление закла; кых частей для ван'

вой систему

Разметка вантовой

сеткк монтаж Байтовой сет

ки к полотнища плотины

Ыо.чтак Ч^'полотнича плотина к гибкому флвтбету

Наполнение водохранилища

•Рйс.5

1Г

Е результате интенсивного использования аолных ресурсов ,■;:■--аителькс изменились головое и ьнутрягодовое распределение стон." мпдых рек, 1-ногие лз них мелеят, зарастем травой, лреврь^лпо з ручьи и в итоге теряо? хозяйственное значение.

У:-.;е сегодня в интересах развития народного хозяйства, которое использует п будет использовать продуктивность малых а <:рс'.'1-нах рок ьо псе возрастающих размерах, необходимо предо »'»вить их в вйле технически совершенных•гидромелиоративных систем, в основе которых ле:хит вечно жизущзя река с ее возобновляемым;: ресурса у»;. Это потребует создания индустриальных конструкций гидротехнических сооружений с применением полимерных и местных строительных материалов.

0Е$3 ВЫВ0,ДЦ

I. Опыт проектирования, строительства и эксплуатагии кязко-напорных русловых плотин из высокопрочных полимерных гатериалов подтвердил перспективность применения облегченных русловых, плотна. на гибком 1латбете применительно к малым и средним рекам. Викздш* оеновше направления совершенствования кягких конструкций с незамкнутым полотнищем:

- разработка элементов способствующих автоматизации управления мембранной плотиной;

- разработка элементов, способствующих применения облег-чеши плотин для широкого диапазоне грунтов; ■

- усовершенствование методов расчета я конструктивных вариантов вантовой фермы применительно к прямоугольному, треугольному, элипеовидкому формам сечения водотока;

- разработка конструкций и методов расчета облегченных плотин на эодОподлорной стенке.

Разработаны усовершенствованные конструкции низкенапорных русловых сооружений для малых рек из полимерных материалов,десять

из которых защищено авторскими свидетельствами на изобретение .

2. В лабораторных условиях подтверждена работоспособность грунтоиаполнлемых и грунтоармированных конструкций,три из которых защищено авторскими свидетельствами на изобретение.

3. Получены эмпирические зависимости: 0 для коэффициента расхода

• Н

П

- 0.03641 +2.т13Н

действительные в следующем диапазоне факторов Н от 0.05 Ь до 0.151 , Хс. от 5 I, до 10 Ь У а, от 1.51 до 31. , Я а от 6,5 и до 13 и

Н

т •

0.05?. ь* а. 222 Н при Н от 0.151, до 0.30 Ь : Хч от 2/дс& I > уй

дог1^ 4- Иа - от 0,5'до 5,1 Ь

\

Получены эмпирические зависимости по определению второй сопряженной глубины и коэффициенты скорости в нижнем бьефе русловых плотин при И/и от 0.3 доОЦ.

4. По результата!,1 гидравлического эксперимента разработаны графики для определения эксплуатационных характеристик облегченных русловых сооружений трех типов,

5. Разработана методика численного расчета мягкой русловой низконапорнон плотины на гибком флютбете, применительно

к ПЭЕ.5 "Электроника ДЗ-85", отличающаяся участком прилегания ( Хв ) при фиксированных параметрах закрепления I Хй,, Уа.,

5 4-0 ) и принятом параметре ( и 5 мембраны, г.озволяя--дая определить форму поверхности мембраны и усилие в полотки-

лотнице при изменении расхода в водотоке.

Разработана программа расчета вантовой ферш для трапецеидального русла водотока.

б. Разработаны технологические схеш производства работ для трех типов облегченных русловых плотин.

?. Облегченные русловые плотины рекомендуются к применению при:

- ширине по дну 2,0...15,0 м;

- заложении откосов до 1:3;

о

- удельно:.; расходе 0,8... 1,0 и /с;'

- ширине водотока 20...30 м.

6. Б о результата!.? исследований составлено 4 нормативных документа, рекомендации и инструкции по выбору створа плотин, проектирование, строительству, эксплуатации, монтажно-демснта-анкк работа;.;, они также вошли в состав двух типовых альбомов,

9. Результата разработок внедрены в производство, а тог ■числе о учете« С авторски/; свидетельств, провезены натурные исследования г, ведомственные испытания, подтвердившие правильность лабораторных исследований.

10, Проведены техяико-эксно'/ическке расчеты и составлены таблиш для прз,уверительного выбора -типе конструкыпй.

Родовой экономический эффект от одной облегченной рузлглг,. плстпны составил около 30 тыс.руб. (в пенах 1991 г.), в зависимости с? ширины перекраааеуогс пролета, создоазог: 'о подпор.,! и конструктивного реаенил. _

0(?.;сзш ГОЛОШУ ДлСС2РТЛЦ:.1! ОПУЕЖЯЮВЛШ В РАБОТАХ:

I. Качирлна Т.П. Гуунтоапгирсваннке конструкции в гидро?ехн::ч.з-строительстве./Дфигенеыие облегченных конст^-кпГЛ сос-

-чп1. в гидр .-.техническом строительстве. - Пезочерпасск: ЛТ;-..'.'., 19С0, с. 7о-БЗ (Тр.. ШН1»Згидротехн.л ^-елнор.).

2 А.с. 763312, СССР, ж. Вр2 Б ?/06. "Плопгг/'./ВЛ:. ри\, Т.П. Кашарша, B.Ii. Несвит, И.Т. ^нза.. ; ШШРЛК, !," 2737922/29-15. Заявлено 26.04.79; Вал. ..4.

3. -'i.e. D 643363 СССР, Ш В02в 6/06. Водовыпускное уелроПстж /Т.П. Каларина, В.Л. Нашарит, Б. 11. Сергезь, Л.Л. Крош/в; Ш|! Л гкдроггхн. и !.:елиор. - J? 2409о2о/29-1о. Заявлено 05.С3.77; Опубл. 1979. Кол. » 3.

а. Сергеев Б.И., Кашарша Т.П. Грунтопсли:.:ерныо берегоукрепительные. сооружения датской $ирш. - Гидротехника мелиорация, 1981, £ 7, с.75-76 .

">. Т,Г.. Кэааряна. Гидравлические исследования русловых плотин с водеввцуеккша устройствами и применением синтетически? материалов. В сб.: Новые конструкции к гидравлика гидрегех-(Жческкх сооружении. - Новочеркасск: ШЬЬ лидротехн. г. Ч'алиор., 1931, с

б. Катарина Т.П. исследование облегченных русловнх плотин.

Ь eii. •, Гилрочехническке сосрувки'.ия '.¿елиерй'гйшнх сислсл. с •использованием гатематкчееккх мотсдсв и 331.'. в управлении аслохсзййстьенны:.:;; сдетомаи:. - Новочеркасск, 1932,

7. ;{авар:ша Т.П. исследование работа грунтояапокшс!ах конструкций .//Лсследование новых конструкиил гидротехнических соору^еииЛ к вопросы эксплуатации гидрс;.:олпсратн1л;нх слетел. - Новочеркасск, 1953, с.

8. А.с. У? II036I СССР Ш Е 023 3/0б. Способ ьоозелелил ^¡ун~ тоаркировшшых сооружении и устройство ¿ян ого «су^с-епсс-ния./Г.П. Karapr.ua, П.Т. Дандара, В,;.. Каларин; Ноьочорл, инЕенер.молиор.инст-т. - 3o49o2t/29-I5. Зояслсно 23.12.ол (закрыто).

•¿з

9. Кошорина Т.П. Исслсдованно работн грунтонэлолияюлix конструкций // Исследование! новы/, конструкций гидротехнических сооружений и вопросы эксплуатации гидромелиоративных систем. - Повочеркосск, I9S3, с.73-74.

10. A.c. № II0036I СССР, ЫКИ Е 02 13 3/06, Способ гол-ведения грунтоармированных сооружений и устройств для ого осуществления / Т.П.Ксшарина, В.И.Катарин, Н.Т.Дандара; -Новочеркасск::;'! инм.енер.-мелиор.ин-т.- ),"» 3549528/29-15,-Заяэлс-но 23.12.82 (Закрыто).

11. A.c. !,' 1084353 СССР, !Ш1 Е 02 В 7/02. Устройство

для крепления эластичных полотнищ / В.А.Коездсв, О.-А.Косенко,

В.НДедркн, Т.П.Ксиарина; ШиНШ гидротех.имелкор.- !,"> 3482030. Опубл. 07.04.04. Бал. № 13.

12. Клкар;ша Т.П.. Плотины из подимерных материалов на малых реклх,- Гидротехника и мелиорация,- 1984, с.34-37 { в соавторстве).

13. A.c. ;; II3C657 СССР, ¡.Ж Е 02 В 8/0о.. Водосливное водосбросное сооружение / Т.И.Катарина, Н.Т.Дандара, В.И.Кппаркн;

йк.НШ гидротех. и мелкер,- 3476130/29-15.-Заявл.26.07.82. Опубл. 23.12.81. Бал. № 47.

14. Кашарина Т.П. Опыт применения гидровантовых плотин //

Гидротехнические сооружения оросительных систем'и зкеплуата-ция,- Новочеркасск; Эй.НИИ гидротех. к ые л пор -.-,1904.

15.Кааардаа Т.П. Натурные исследования работы «ембрзкпо-зантовж плотин // Гидротехнические сооружения оросительных систем и эксплуатация.- Новочеркасск, Юд.пИИ пщро'тех. и ме-лиор.; IG84, с.60-59 (соавтор В.И.Кзп'арин).

16. Кашгрлна Т.П. Исследование всдосливныл-низконапорных русловых плотин с применение;.? полимерных материалов и местного грунта / Тез.докл. Республ. науч.-техн. конференции "Повышение эффективности использования мелиорируемы^ земель",Рспно, часть ШД984.

17. Т.П. Использование мягких оболочек'при регулировании стока малых рек // Гидротехн.сооруж. и влпросы экспл. оросит.систем.- Новочеркасск,1986.

18, Руководство по применению мембранно-вантовых плотин.-Новочеркасск, 1985, с.90 (соавтор В.И.Катарин В.И.Несвит).

19. Рекомецдацли по проектированию и эксплуатации. облегчен--нн'. плотин с водовыпускными устройствами.-Новочеркасск, Юк^.Ш'П-! гидротехн. и мелиор., 1985, с.90 (соавтор В.И-. Каагарин).

2ö. A.c. А" 1209771 СССР Ш! Е02Д 17/00. Способ возведения токований ь котлованах ш;кв уровня грунтовых вод /Н Л'.Давдара, 1'.Л.Катарина, А.Л.Поперечный, В.В.Горбунев, В.И.Канарин; о

- :, 3660567/29-03. Заявлено 05.01.64. Опубл.07.02.86.Вол Л; 5.

21. Масарика Т.П. К расчоту на ЭШ незамкнутой оболочки ;:ля ¡.'.ярких плотин. В сб.: Гидротехнические сооружения и вопросы с.'.оплуатацни оросительных систем. - Новочеркасск-: йкНИИ гидротехн. и мелиор., 1987, с.117-121.

22. Инструкция по иыбору створа мембранно-вантовых плотин :;'.-.!■• "::;.:-Д-30/2 (iM,l-A-2Q/2). - Новочеркасск, Еж.ИЖ гидротехн.

мелиор., 1969. 18 с. (соавтор Кашарин Б.И.}.

23. A.c. V 1708009 СССР Ш Е02В 7/02. Бодосливнал плотина

/Т.П.Кааарина, В. И.Катарин, Ite.ffißl гидротехн. и мелиор.

- Г 4693492/29-15, Заявлено 07.03.8Э (закрыло).

24. Типовой альбом: Мягкие водосливные плотины для малых лэдотоков. - U: Со;озводпроект: 1992, 120 с, (в соавторстве).

25. Катарина Т.П. Опыт применения мягких плотин на малых река:;. /Тезисы конференции /Совершенные проблемы планирования

у;.р:'3"ениг. еодохозяйствсншем системами. Новочеркасск. 1990,

..'одпсано е почагь Iö.6o,fc-ir. Таре» Шизкз. Ьахаз ..- 7а___

"„дзгра/хя üwl г.Новочархасск PostozckoI. обл.Лрааасхая х.-.-