КОНСТРУКЦИИ РЕГУЛИРУЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ

По конструктивным признакам регуляторы делятся на открытые, закрытые, или трубчатые, и диафрагмовые (с забральной стенкой).

В открытых регуляторах уровень воды в пределах сооружения доступен для замеров и визуальных наблюдений.

Трубчатые регуляторы могут иметь различные формы поперечного сечения (круглое, прямоугольное, сложного очертания) и разный гидравлический режим движения потока через сооружение (напорный, безнапорный). В зависимости от изменения уровня воды в верхнем бьефе может изменяться и режим прохождения потока.

Регулятор с диафрагмой имеет затвор лишь в нижней части отверстия сооружения, а в верхней — железобетонную глухую стенку между быками или береговыми устоями, называемую диафрагмой или забралом.

Его применяют главным образом при строительстве регулирующих сооружений в местах глубоких выемок. Устройство диафрагмы позволяет уменьшить размеры затвора, а тем самым и подъемное усилие. Кроме того, она, являясь распоркой между береговыми устоями, повышает их поперечную устойчивость и прочность.

При высоких уровнях в верхнем бьефе истечение воды происходит как из-под щита, а при низких уровнях — как через затопленный водослив с широким порогом.

Регулирующие сооружения на каналах могут быть бетонными, каменными, железобетонными и деревянными. Они также бывают монолитными и сборными. Монолитные сооружения возводят на месте строительства, а сборные монтируют из отдельных элементов, изготавливаемых на заводах в централизованном порядке. В настоящее время большинство сооружений на мелиоративных системах выполняют из сборных элементов по типовым проектам. Чтобы лучше уяснить условия работы элементов сборных конструкций, рассмотрим сначала конструкции монолитных сооружений.

В монолитных (бетонных, каменных, бутовых, кирпичных) регуляторах наиболее распространенными деталями конструкции являются подпорные стенки - массивная плита флютбета и различные типы сопряжений с берегами каналов.

Подпорные стенки чаще всего бывают трех типов.

Первый тип, (а) применяют там, где необходимо устраивать пазы для плоских затворов или шандор. Второй тип (б) по затрате материалов экономичнее, но его можно применять только за пределами щитовых и шандорных устройств. Третий тип (в) наиболее дешевый и используется при укреплении переходных участков. В случае уменьшения размеров он превращается в облицовку.

При конструировании массивных подпорных стен ширину понизу ориентировочно принимают равной 0,5-0,65 высоты стенки. Если ширина понизу назначается меньше половины высоты, а также в том случае, если проектирование стенки находится в окончательной стадии, то ее нужно рассчитывать.

Массивную плиту (флютбет), если она не связана жестко с устоями или быками, рассчитывают главным образом на восприятие гидродинамического фильтрационного давления с учетом взвешивающего действия воды. Соединение плиты флютбета с быком или береговым устоем выполняют таким образом, чтобы высота фундамента устоя или быка была не меньше толщины плиты.

Типы сопряжения стенок с берегами канала по конструкции весьма разнообразны.

Обратные стенки лучше применять на входе, чем на выходе. Конус применяют при боковых отводах и при водозаборе из водоемов. Ныряющие стенки лучше устраивать на выходе. Раструб — хорошее средство сопряжения на входе и на выходе, особенно при широких каналах и узких отверстиях сооружений. Косая плоскость приводится здесь как пример предельно возможного уменьшения сжатия потока с помощью конструктивных средств, но устраивать ее рекомендуется в исключительных случаях, так как сложность возведения не оправдывает в обычных условиях выигрыша в уменьшении сжатия потока.

В железобетонных регуляторах характерными элементами являются доковые конструкции, представляющие собой жестко соединенные быки или береговые устои с донной плитой (флютбетом), применяют в регуляторах при значительных напорах и расходах. Железобетонная плита — наиболее распространенный элемент сборных конструкций, а подпорные стенки при высоте более 2 м начинают конкурировать в технико-экономическом отношении с бетонными стенками.

Железобетонные подпорные стенки, применяемые как береговые устои, имеют различные конструктивные формы, но главной особенностью их является наличие плиты, пригруженной обратной засыпкой грунта и создающей удерживающую силу, позволяющую конструировать стенку небольшой толщины.

Регуляторы деревянной конструкции в настоящее время все больше и больше уступают место бетонным и железобетонным конструкциям. Однако там, где по технико-экономическим соображениям дерево может конкурировать с другими материалами, можно применять свайно-обшивную конструкцию.

В гидротехнике наиболее распространены регулирующие сооружения сборных конструкций.

Для малых расходов (до 10 м³/сек) все сетевые сооружения можно устраивать сборными по имеющимся типовым проектам. Средние и крупные регулирующие сооружения могут быть смешанной конструкции, то есть иметь основные части монолитные (береговые устои, быки, водобойная плита-флютбет), а остальные из отдельных элементов — сборные (понурная плита, рисберма, крепление откосов в верхнем и нижнем бьефах). Называются такие сооружения сборно-монолитными.

Сборные конструкции, главным образом железобетонные изготовляют за пределами места возведения сооружения, поэтому при транспортировании и монтаже отдельных элементов необходимо согласовывать предельный вес их с грузоподъемностью автотранспорта и механического оборудования на стройплощадках.

Второй немаловажной особенностью сборных сооружений является наличие в них стыков, от прочности заделки которых зависит прочность и монолитность всего сооружения и водонепроницаемость в отдельных его частях. Поэтому все работы, связанные с бетонированием стыков, необходимо выполнять как можно тщательнее, а при проектировании стремиться к меньшему их числу. Эти две важнейших особенности находятся как бы в противоречии: предельный вес требует наибольшего членения массивных частей, а стремление к меньшему числу швов, наоборот, предусматривает увеличение веса отдельных элементов. В современных условиях в связи с увеличением грузоподъемности специального автотранспорта это противоречие не имеет существенного значения.

Достоинства и положительные стороны сборных железобетонных конструкций:

а) возможность применения наиболее современных поточно-скоростных методов строительства;

б) возможность удлинения сезона для ведения работ, а в некоторых районах возможность вести их круглый год;

в) улучшение качества элементов конструкций;

г) благоприятные условия для применения типовых конструкций и стандартизации составных элементов. В зависимости от величины расхода и напора, для которых проектируют регулирующее сооружение элементы конструкции будут иметь разные размеры, а в соответствии с назначением — тот или иной тип. Стандартизация отдельных элементов и сокращение числа типоразмеров представляют собой одну из главнейших задач при составлении типовых проектов.

Для дальнейшего совершенствования сборных конструкций и увеличения диапазона их применения необходимо всемерно устранять недостатки, которые еще существуют при строительстве сборных регулирующих сооружений. Нужно повышать тщательность изготовления сборных элементов и улучшать технологию этого цроцесса, учитывая как прочность, так и внешний вид изготавливаемых деталей. Кроме того, необходимо свести к минимуму порчу деталей при погрузке и разгрузке.

При монтаже сборных элементов на месте возведения сооружения особое внимание следует уделять бетонированию и заделке стыков. В последнее время по этому вопросу проводилось много экспериментально-исследовательских работ, в результате которых предложены более рациональные способы стыкования железобетонных деталей. Так, например, сотрудники научно-исследовательского сектора института «Гидропроект» Л. А. Игонин, П. А. Пшеницыц и В. И. Сахаров предложили выполнять стыки сборных железобетонных элементов с применением высокопрочных синтетических клеев, изготовленных на основе эпоксидных смол. Предложенная конструкция стыков обеспечивает прочность, равную прочности монолитного сечения стыкуемых железобетонных элементов, и полную водонепроницаемость. Эти выводы подтверждены лабораторными испытаниями.

Институтом ВОДГЕО разработаны новые конструкции швов и соединений для монолитных и сборных облицовочных плит на откосах и по дну каналов.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968