Результат интеллектуальной деятельности: Способ возведения комбинированной подпорной стенки

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве устройства для укрепления склонов, берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Известна габионная подпорная стенка, включающая камни и сетку [1]. Недостатками данного технического решения являются:

- сетка габионов может подвергаться сильному истиранию наносами в процессе эксплуатации;

- несущая способность на изгиб и на сдвиг такой конструкции достаточно низкая;

- конструкция и способ ее строительства достаточно сложен;

- как таковое техническое решение неэффективно применять для крепления высоких откосов.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения комбинированной подпорной стенки, включающий камни и сетку с шестигранными ячейками [2]. Недостатками данного технического решения являются:

- относительная сложность конструкции габионной подпорной стенки;

- несущая способность на изгиб и на сдвиг такой конструкции достаточно низкая;

- в экономическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Цель изобретения - повышение несущей способности при работе на изгиб и сдвиг и защита подпорной стенки от истирания наносами.

Поставленная цель достигается тем, что комбинированная подпорная стенка состоит из цилиндров с вертикальной ориентацией. Комбинированная подпорная стенка из цилиндров сооружается, постепенно для этого вначале в основании укладывается комбинированный гибкий «фартук». На образованный таким образом комбинированный гибкий «фартук» устанавливаются формы, имеющие форму полых цилиндров.

Сверху в загрузочное отверстие формы заполняется камень, после чего форма постепенно вынимается по мере заполнения. Диаметр цилиндрических габионов 0.5÷4.0 м (фиг. 2, 3).

Из результатов экспериментальных исследований призматических и цилиндрических габионов модуль упругости соответственно призматических и цилиндрических габионов [3]

; .

Тогда

σ_пр=Е_пр⋅ε; σ_ц=E_ц⋅ε,

где ε - относительные деформации соответственно призматических и цилиндрических габионов.

Абсолютные деформации призматических и цилиндрических габионов будут

,

где E_ц, F - соответственно модуль упругости и площадь поперечного сечения габиона; L - длина габиона. По разработанной методике, зная величины модулей упругости призматических и цилиндрических габионов, можно подсчитать возможные деформации от сжимающих нагрузок N.

Одна сторона подпорной стенки, которая работает на сжатие, бетонируется. Известно, что прочность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение, а это значительно усилит несущую способность конструкции при работе на изгиб. Толщина слоя бетона зависит от величины расчетного изгибающего момента. Бетон также является надежной защитой стенки от истирания наносами. Толщина защитного бетонного покрытия 0.1÷0.3 м. Защитная облицовка сеточного каркаса разбита вертикальными деформационными швами. Пространство между цилиндрами в местах стыковки заполняют бетоном, что обеспечивает повышенную прочность сцепления цилиндрических габионов между собой.

Другая сторона комбинированной подпорной стенки, которая работает на растяжение, усилена плетеной или другой сеткой. Известно, что у железа большой предел прочности при работе на растяжение. Толщина проволоки сетки зависит от величины расчетного изгибающего момента.

Для усиления несущей способности при работе на изгибающие нагрузки, а также устойчивости сооружения на опрокидывание стенка имеет ступенчатую форму поперечного сечения с уменьшающейся шириной ступеней к верху (фиг. 1).

Значительно усиливается несущая способность на изгибающие нагрузки и устойчивость комбинированной подпорной стенки, наличием гибкого комбинированного «фартука» (фиг. 1). Наличие гибкого «фартука» усиливает устойчивость сооружения на сдвиг и опрокидывание, значительно снижаются удельные нагрузки и на грунт основания.

Внутри цилиндрических габионов имеются сеточные перемычки, вертикально ориентированные вдоль направления действия изгибающих моментов, усиливающие устойчивость на действие изгибающих нагрузок. В качестве сетки может использоваться плетеная или шестигранная сетка с двойным кручением.

На фиг. 1 изображена комбинированная подпорная стенка, общий вид; на фиг. 2 - изображена комбинированная подпорная стенка, вид сверху; на фиг. 3 - цилиндрический габионный каркас из сетки с шестигранными ячейками, заполненными камнем, аксонометрия.

Комбинированная подпорная стенка 1 подпирает насыпь 2 и защищает от размыва потоком воды 3 берега. Комбинированная подпорная стенка 1 состоит из сеточного каркаса 4, в который укладывается камень 5. В местах стыковки 6 сеточные каркасы 4 соединяются между собой. Для защиты основания комбинированной подпорной стеки 1 предусмотрен гибкий «фартук»7. Для защиты от истирания сетки наносами предусмотрена защитная облицовка 8. Со стороны констатирования комбинированной подпорной стенки 1 с грунтом предусмотрена металлическая сетка 9 и противосуффозионный материал 10. Внутри сеточного каркаса 4 имеются сеточные перемычки 11. На защитном покрытии 8 гибкого «фартука» 7 предусмотрены конструктивные швы 12. Защитная облицовка 8 сеточного каркаса 4 разбита вертикальными деформационными швами 13. Пространство между цилиндрами в местах стыковки заполняют бетоном 14.

Способ возведения комбинированной подпорной стенки осуществляется следующим образом. Комбинированная подпорная стенка 1 из цилиндров с вертикальной ориентацией сооружается, постепенно для этого вначале в основании укладывается комбинированный гибкий «фартук» 7. На образованный таким образом комбинированный гибкий «фартук» 7 устанавливаются формы, имеющие форму полых цилиндров.

Сверху в загрузочное отверстие формы заполняется камень 5, после чего форма постепенно вынимается по мере заполнения. Диаметр цилиндрических габионов 0.5÷1.0 м (фиг. 2, 3). В местах стыковки 6 сеточные каркасы 4 соединяются между собой проволокой.

Одна сторона подпорной стенки, которая контактирует с водой 3 и работает на сжатие, покрывается защитной облицовкой 8 из бетона. Известно, что прочность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение, а это значительно усилит несущую способность конструкции при работе на изгиб. Толщина слоя защитной облицовки 8 зависит от величины расчетного изгибающего момента. Бетон также является надежной защитой стенки от истирания наносами. Толщина защитного покрытия 8 принимается 0.1÷0.3 м. Защитная облицовка 8 сеточного каркаса 4 разбита вертикальными деформационными швами 13. Пространство между цилиндрами в местах стыковки заполняют бетоном 14, что обеспечивает повышенную прочность сцепления цилиндрических габионов между собой.

Другая сторона комбинированной подпорной стенки 1, которая контактирует с насыпью 2, работает на растяжение, усилена сеткой 9. Известно, что у железа большой предел прочности при работе на растяжение. Толщина проволоки сетки 9 зависит от величины расчетного изгибающего момента.

Для усиления несущей способности при работе на изгибающие нагрузки, а также устойчивости сооружения на опрокидывание, комбинированная подпорная стенка 1 имеет ступенчатую форму поперечного сечения с уменьшающейся шириной ступеней к верху (фиг. 1).

Значительно усиливается несущая способность на изгибающие нагрузки и устойчивость комбинированной подпорной стенки 1, наличием гибкого комбинированного «фартука» 7 (фиг. 1). Наличие гибкого «фартука» 7 усиливает устойчивость сооружения на сдвиг и опрокидывание, значительно снижаются удельные нагрузки и на грунт основания. На защитном покрытии 8 гибкого «фартука» 7 предусмотрены конструктивные швы 12, которые обеспечивают осадку при подмыве.

Внутри сеточного каркаса 4 имеются сеточные перемычки 11, вертикально ориентированные вдоль направления действия изгибающих моментов, усиливающие устойчивость на действие изгибающих нагрузок. В качестве сетки может использоваться плетеная или шестигранная сетка с двойным кручением.

Предлагаемая комбинированная подпорная стенка дешевле и надежнее в работе известных аналогичных технических решений. При этом экономичность этих сооружений в 1,5-2 раза больше, так как конструкция способна работать на изгибающие нагрузки.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2249071, МПК Е02В 3/06. Габионная подпорная стенка / З.Г. Ламердонов (RU); А.Х. Дышеков (RU); М.М. Шахурзов (RU); Т.Ю. Хаширова (RU); Р.А. Шогенов (RU); В.З. Камботов (RU); заявл. 18.11.2002; опубл. 27.03.2005 (аналог).

2. Патент Российской Федерации №2249650, МКИ Е02В 3/06, 3/12. Комбинированная подпорная стенка / Ламердонов З.Г., Дышеков А.Х., Шахмурзов М.М., Хаширова Т.Ю., Шогенов Р.А., Камботов В.З; заявл. 18.11.2002; опубл. 10.04.2005, Бюл. №10. - 7 с. (прототип).

3. Ламердонов, З.Г. Экспериментальные исследования цилиндрических габионов для охраны и защиты земель от водной эрозии/ З.Г. Ламердонов, К.Н. Дужак //Природообустройство. - 2012. - №2.