Устройство для защиты гидротехнических сооружений от сейсмических воздействий

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для использования на гидротехнических сооружениях, размещенных в сейсмических районах. Устройство для защиты гидротехнических сооружений от сейсмических воздействий выполнено в виде состоящей из отдельных элементов, соединенных друг с другом, завесы, размещенной со стороны напорной грани гидротехнического сооружения. Элементы завесы выполнены из ненасыщаемого водой пористого материала, плотность которого меньше плотности воды и содержащего воздух, объем которого составляет не менее половины общего объема материала завесы. Изобретение позволяет снизить гидродинамическое давление на сооружение и тем самым повысить сейсмостойкость последнего, значительно упрощает контроль за состоянием устройства и в результате сводит к минимуму эксплуатационные затраты. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для использования на гидротехнических сооружениях, размещенных в сейсмических районах.

Колебания основания, возникающие при землетрясении, передаются сооружению, которое контактирует с водной средой. Благодаря несжимаемости воды возникают инерционные гидродинамические нагрузки, учет которых существенно повышает суммарные инерционные нагрузки на сооружение. Поиски путей снижения гидродинамического давления привели к идее создания в воде водовоздушного податливого слоя вблизи сооружения.

Известны устройства для защиты гидросооружений от сейсмических воздействий, в которых для снижения гидродинамического давления, действующего на сооружение, например плотину, при землетрясении, на наборной грани или перед ней создается аэрированная зона путем выпуска воздуха в воду из перфорированных труб, размещенных перед напорной гранью (см. журнал "Гидротехническое строительство", N 10 за 1992 г., с. 1, 2, рис. 1).

Известны устройства аналогичного назначения, в которых для тех же целей на напорной грани сооружения устанавливаются емкости с воздухом, открытые снизу и образующие сейсмоизолирующую завесу (см. указанный выше журнал, с. 2-6, рис. 2, 3).

В указанных выше устройствах используется свойство аэрированной воды или воздуха сжиматься, в результате чего происходит отделение колеблющегося сооружения от массы воды водохранилища и снижение гидродинамического давления на сооружение.

Указанные выше устройства имеют ряд недостатков, как-то: необходимость создания и эксплуатации системы подачи воздуха, значительный расход металла и других материалов для создания емкостей и предотвращения их всплытия, затрудненность контроля за наличием воздуха в емкостях. Все это не позволило до настоящего времени применять эти устройства повсеместно в сейсмоопасных районах.

Известно также устройство для защиты гидросооружений от сейсмических воздействий, принятое за прототип и состоящее из размещенных на напорной грани сооружения вертикальных эластичных элементов, заполненных сжатым воздухом и образующих завесу (см. авт.св. СССР N 1300082, E 02 B 7/04, 1987 г.).

Данное устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что так же, как и описанные выше, содержит систему подачи и регулирования давления воздуха, большой расход металла, затрудненность контроля и ремонта в случае потери герметичности отдельных элементов завесы.

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить гидродинамическое давление на сооружение и тем самым повысить сейсмостойкость его, изолировав сооружение от массы воды водохранилища, и одновременно во много раз сократить расход металла, значительно упростить контроль за состоянием устройства и в результате свести к минимуму эксплуатационные затраты.

Достигается это тем, что в устройстве для защиты гидросооружений от сейсмических воздействий, выполненном в виде состоящей из отдельных элементов, соединенных друг с другом, завесы, размещенной со стороны напорной грани гидросооружения, согласно изобретению элементы завесы выполнены из ненасыщаемого водой пористого материала, плотность которого меньше плотности воды и содержащего воздух, объем которого составляет не менее половины общего объема материала завесы.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, поперечный разрез, устанавливаемое на напорной грани гидросооружения; на фиг. 2 - устройство, устанавливаемое на некотором расстоянии от напорной грани гидросооружения.

Устройство для защиты гидросооружений от сейсмических воздействий включает размещенную на напорной грани сооружения 1 завесу 2, выполненную из отдельных элементов 3, соединенных друг с другом. Завеса может располагаться на некотором расстоянии от напорной грани (в случае, если она устанавливается на уже эксплуатируемом сооружении) и тогда она прикрепляется к якорю 4, уложенному на дне водохранилища.

Элементы 3 выполнены из ненасыщаемого водой пористого материала, типа одного из видов пенопластов, который содержит воздух, в объеме не менее половины общего объема завесы. Плотность материала, из которого изготавливаются элементы 3, меньше плотности воды. Завеса из таких элементов обладает упругостью, позволяющей снизить гидродинамическое давление на сооружение.

Работает устройство следующим образом.

При колебаниях сооружения, вызванных землетрясением, завеса, обладая способностью сжиматься, отделяет сооружение от несжимаемой массы воды и тем самым снижает гидродинамическое давление на сооружение от контактирующей с ним водной среды.

При обычной эксплуатации завеса создает упругий изолирующий слой, который может служить в качестве гидро- или теплоизоляции.

Формула изобретения

Устройство для защиты гидротехнических сооружения от сейсмических воздействий, выполненное в виде состоящей из отдельных элементов, соединенных друг с другом, завесы, размещенной со стороны напорной грани гидротехнического сооружения, отличающееся тем, что элементы завесы выполнены из ненасыщаемого водой пористого материала, плотность которого меньше плотности воды и содержащего воздух, объем которого составляет не менее половины общего объема материала завесы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2