Новые облицовки каналов оросительных систем

Размещено на http://www.allbest.ru//

1

В мелиоративной практике [1] нашли широкое применение облицовки из бетонных и железобетонных плит, в том числе и предварительно напряжённых. Плиты железобетонные, наряду с лотками и трубами, относятся к сборным элементам массового применения. Используют их для облицовки оросительных, обводнительных, энергетических, водопроводных, рыбоводных и других каналов, крепления откосов земляных плотин, водобоев, рисберм, переходных участков в сооружениях и т.д.

Конфигурация и габаритные размеры плит определяются их назначением. Длина плит может изменяться от 1500 до 6000 мм, ширина ? от 500 до 3500 мм, толщина ? от 60 до 150 мм.

Плиты небольших размеров делают малоармированными, а при площади более 3 м2, армируют одиночной ли двойной сеткой.

При строительстве ряда каналов ? Большой Ставропольский, Куйбышевский, Саратовский, Большой Волгоградский широко использовались железобетонные плиты с предварительно напряженной арматурой размером 6000Ч3000Ч60 мм. Для монтажа плит облицовок каналов использовались краны на пневматическом и гусеничном ходу как более приспособленные к условиям строительных площадок вдоль каналов. После укладки швы между железобетонными плитами тщательно заделывались. При этом использовались те же материалы, что и при заделке швов в монолитных конструкциях, то есть всевозможные мастики: битумные, тиоколовые, битумно-полимерные и др. Периодически проводимый осмотр показал, что применение тиоколовых и битумно-полимерных мастик (БИТЭП) является наиболее оправданным [1]. Таким образом, применение крупногабаритных плит способствовало улучшению качества работ, благодаря индустриализации, заводской технологии производства и простоты организации контроля.

При устройстве сборных облицовок предполагается почти полная механизация строительных процессов, рациональное использование машин и механизмов, улучшение условий труда, сокращение сроков строительства. Однако, сборные облицовки каналов оросительных систем имеют и недостатки. Большое число герметизационных швов и стыков снижает со временем водонепроницаемость и эксплуатационные качества облицовки. А необлицованность берм приводит к разрушению их растительностью и поверхностными водами, причём последние, скапливаясь за облицовкой и замерзая зимой, выдавливают плиты, нарушая целостность облицовки. Бермы канала можно защитить монолитным бетоном или дополнительными плитами. Однако при этом получим удорожание строительства, а при использовании плит ? увеличение числа герметизационных швов.

Предлагаемые облицовки (рис. 1) относятся к конструкциям блочного типа, имеющим минимальное число герметизационных швов и обладающим в этой связи повышенной эксплуатационной надёжностью [1]. Блочные элементы облицовок выполнены в виде плит, жёстко сочленённых между собой и образующих укрупнённые цельноформованные блоки двух конфигураций.

а) А.с. № 1532650; б) сборно-монолитный вариант;

в) укрупнённый тип; г) с дополнительными плитами;

1 - экран; 2 - подушка; 3 - берма; 4 - откос; 5 - блок;6 - отверстие;
7 -анкер; 8 - монолитный бетон; 9 - дно; 10 - плиты

Рисунок 1 - Облицовки блочного типа

При укладке блоков обеспечивается одновременная защита берм, откосов и дна (части дна) канала. А это - индустриализация строительства, повышение качества работ, сокращение сроков ввода водопроводящей сети в эксплуатацию. Защита берм канала горизонтальными участками блоков предотвращает разрушение их растительностью и поверхностными водами, что также повышает эксплуатационную надёжность облицовок. Исключается, в основном, и попадание поверхностных вод за облицовку, сводится к минимуму вероятность замерзания воды за облицовкой и её выпор.

Устройство облицовки с -образными блоками (рис. 1 а, б) осуществляют следующим образом. После выполнения выемки канала производят дополнительное углубление его дна на величину грунтовой подушки 2. В выполненном сечении канала производят укладку плёночного экрана 1, который затем защищают у дна грунтовой подушкой 2. Защиту берм 3 и откосов 4 канала осуществляют цельноформованными -образными блоками 5, изготовленными в заводских условиях в специальных формах и доставленными на строительную площадку в оборудованных автомашинах. Укладку -образных блоков 5 на берму 3 и откос 4 канала производят с автомашины, после чего осуществляют фиксацию -образных блоков 5 анкерами 7 через отверстия 6 к бермам канала.

На рисунке 1 б изображена облицовка с -образными блоками в сборно-монолитном варианте. Устройство её осуществляют следующим образом. После выполнения выемки канала производят доуглубление его дна на величину толщины бетона 8, укладываемого на дно 9. Планируют и уплотняют откосы 4 и дно 9 канала. Удаляют с поверхности откосов и дна корневища и включения грунта крупностью более 6 мм. В выполненном сечении канала производят укладку плёночного экрана 1. Крепление берм 3 и откосов 4 канала осуществляют цельноформованными -образными блоками 5, изготовленными в заводских условиях и доставленными на строительную площадку в оборудованных автомашинах. После укладки -образных блоков 5 и фиксации их анкерами 7, производят бетонирование дна 9 канала. Бетонную смесь доставляют автобетоносмесителем, а подают к месту укладки по лоткам или хоботам.

Устройство облицовок с Размещено на http://www.allbest.ru//

1

-образными блоками (рис. 1 в, г) мало отличается от технологий, рассмотренных выше. После выполнения выемки производят планировку и уплотнение откосов и дна канала. Удаляют с их поверхности корневища, ростки растений и включения грунта. В образованном сечении канала производят укладку плёночного экрана 1. Защиту берм 3, откосов 4 и дна 9 (или части дна канала) осуществляют цельноформованными Размещено на http://www.allbest.ru//

1

-образными блоками 5, изготовленными в заводских условиях в специальных формах и доставленными на объект в оборудованных автомашинах. Укладку Размещено на http://www.allbest.ru//

1

-образных блоков 5 на берму 3, откос 4 и дно 9 канала производят с автомашин. Широкие каналы (рис. 1 г) облицовывают дополнительными плитами 10.

Для полносборного варианта облицовки блочного типа рекомендован цельноформованный Размещено на http://www.allbest.ru//

1

-образный блок. Изготовление таких блоков осуществлялось в заводских условиях путём бетонирования в горизонтальных формах «дном вверх» с уплотнением на виброплощадке. Технологический процесс изготовления блоков включал: изготовление сварной арматурной сетки; подготовку формы к бетонированию; укладку арматурной сетки в форму; бетонирование; тепловлажностную обработку (ТВО); распалубку блоков; доставку их на склад.

Устройство облицовки не отличается от рассмотренных технологий при большей индустриализации и повышенной эксплуатационной надёжности. облицовка канал оросительный

Для обеспечения надёжной и долговечной работы облицовок необходимо обосновать толщину конструкции, расстояние между швами и ширину швов.

Расчётная модель звена облицовки представлена на рисунке 2. Расчёт облицовок производят на эксплуатационную нагрузку в канале, наполненном водой. Рассматривается звено облицовки под действием давления воды и собственного веса конструкции [3]. Расчётная модель представляет балку, лежащую на упругом неоднородном основании. На балку действуют равномерно распределённая нагрузка от веса воды и облицовки и по контакту её с основанием - силы трения и сцепления с материалом конструкции.

Рисунок 2 - Расчётная модель облицовки

Определение изгибающего момента и поперечной силы в нормальном сечении балки связано с решением дифференциального уравнения, учитывающего предполагаемую связь прогиба балки и реакции основания. Выражения для них в общем виде записываются через гамму функций и требуют непростых вычислений.

Согласно исследований [4], изменяется от 0,8 до 1,2, что даёт основание принять . Максимальный изгибающий момент после ряда математических преобразований определяют из выражения:

, (1)

где - длина звена облицовки.

Учитывая, что бетонную облицовку рекомендуется рассчитывать по несущей способности, условие прочности запишем в следующем виде:

,(2)

где - момент сопротивления облицовки;

- расчётное сопротивление бетона на растяжение с учётом снижения его прочности при водонасыщении.

Момент сопротивления и требуемую толщину облицовки определяют из выражения:

(3)

Проверку на продавливание облицовки копытом животного производят по следующей формуле:

(4)

где - толщина облицовки;

- вес животного;

- коэффициент условий работы облицовки (0,7-0,8).

Учитывая, что швы в облицовке являются основным местом фильтрации, расстояние между ними является важным параметром облицовки, определяющим количество швов. Силы трения и сцепления при усадке и набухании бетона в сочетании с температурными деформациями вызывают внутренние усилия в облицовке, иногда превышающие прочность бетона на разрыв.

Равнодействующую сдвигающих сил определяют из выражения:

,(5)

где - единичная сдвигающая контактная сила сопротивления;

- коэффициент сопротивления;

- сила сцепления;

- давление балки в месте контакта её с грунтом основания;

- поперечное сечение облицовки.

Величины , , принимают постоянными. Тогда формула примет вид:

,(6)

где - периметр поперечного сечения канала;

- длина звена облицовки или расстояние между швами.

Условие прочности облицовки канала можно записать в виде:

,(7)

где - площадь поперечного сечения облицовки канала;

- толщина облицовки;

- эксцентриситет приложения силы.

Максимальное расстояние между швами с учётом выражения (6) можно определить следующим образом:

,(8)

а ширину поперечного шва облицовки определить из выражения:

,(9)

где - деформация от усадки или набухания бетона;

- долговременная допускаемая упругая деформация герметика.

Пример расчёта

Проверим прочность облицовки и определим ширину шва при бетоне М200, = 0,45 МПа, = 1,0 м, = 20 кН/м, ширине днища = 0,5 м, ширине откоса = 0,5 м, = 6 м, = 2400 кг, = 0,3 см, = 0,15.

Максимальный изгибающий момент равен:

кН·м.

При толщине облицовки = 4 см момент сопротивления облицовки равен = 0,026 м3.

Условия прочности по нормальным напряжениям:

360 кН/м2 = 3,6 кг/см2 = 0,36 МПа < 0,45 МПа.

Проверка на продавливание облицовки копытом животного дает:

4,8 кг/см2 = 0,48 МПа.

.

Из приведенного расчёта следует, что условие прочности обеспечивается и при толщине облицовки = 4 см. Но по условиям производства толщина облицовки должна быть не менее 6 см. Ширину шва определим из выражения:

2 см.

Предлагаемые облицовки позволят значительно уменьшить потери воды на фильтрацию, улучшить характеристики ложа канала, а, следовательно, и его пропускную способность. Блочные элементы улучшат и общие условия эксплуатации каналов, так как каналы в таких облицовках не подвержены интенсивному зарастанию и заилению. Положительно повлияют они и на мелиоративное состоянии прилегающих к каналу орошаемых земель, поскольку будет сведено к минимуму пополнение запасов минерализованных грунтовых вод, засоление орошаемых земель, их переувлажнение и заболачивание.

Литература

Ясинецкий В.Г., Фенин Н.К. Организация и технология гидромелиоративных работ. М.: Агропромиздат, 1986. 352 с.

А.с. 1532650, СССР. 1989. МКИ Е02 В 3/16, 5/02. Канал.

Симвулиди И.А. Расчёт инженерных конструкций на упругом основании. М.: Высшая школа, 1968. 215 с.

Киселев В.А. Балки и рамы на упругом основании. М-Л.: Стройиздат, 1936. 228 с.

Размещено на Allbest.ru