Автореферат диссертации по теме "Защитные сооружения горных автомобильных дорог от селевых потоков"
РГ8 G i)
? -ШС^ЗЙШГОСШРСТВЕНШЙ ОРЯЕНА
' ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗШЖНИ АВТОМОБИЛЬ- Т^З^М/ЩИ Ш-ДОРОйЯШГ ИНСТИТУТ . й (ГЕХКИЧЕШЙ УНКТКРСМТИП 4. _JP
На правах рукописи
байнатов жушеай найнатиш
2ЖКТННК СООРУЖЕНИЕ ГОРНЫХ АВТСИОЕШШй ДОРОГ ОТ СРЛШл потоков
05.23.11 - Строавельосьо автоаобильзнзс дооог и аэродромов
АВТОРЕФЕРАТ
дяасергчцич на ооиокавиа ученой стсгюэи докгора 'хехничбоетх паук
Москва 3S3
Рабога шшднена ва кафедрах "Сонрогввяенив материалов и строительная иехааака" Казахской государсггэыао! арглгекгуряо-сгроитедьной;акздаигв (КазГАСА) в "Взысканий а проеетаровазвя дорог" Московского государственвого ордена Трудового Красного Знамена авгоггойильнс-дорохзого аногягута (технический увавэрса-тез?) - НАДИ.
Научный гонсухыаат: Акадакик академия транспорта РФ, заслузеявый деятель наука в гехазки РСФСР, доктор твхвачэсках ваук, профессор Б.Ф.Бабхов.
Официальные ояшневтн:
Акадеаак академии транспорта РФ, доктор технических наук, профессор Э.П.Зоаевко ;
Ахадэавх академия траыопорга РФ, доктор технических ваук, профессор В.Е.Тагов;
Дохгор гахнетеоких ваук, профессор Й.В.ДецьявуаЕО,
Бедная организация: ПШ "Совздордроект" АО коряорацм "Траасстрой"
ЗащЕХ'а сосгоисся 15 апреля 1993 г. в 10 часов в ауд. 42 на заседания Сйециалпзирсванвого со ват а Д 053,30.01 БАК при Московской гос/ларвгзеваои срдзва Трудового Краевого Зва«биа авюмобадьыо-дарСЕЗса? Евсгзтуге (гахнвчаокай увзворсягат) по адресу: ЗЗЗУЗЭ. г.Мосявз ГСЯ-47, Ленинградский проопекг.б'!.
С ДЕОсеряавае* мозшо оззаЕоиипвОя в бвблпм-еае института.
Телефоа для енравок 155-02-23.
Проста црНЕягь учаегго в обергдеааз работы и напревать Ваш огзкб уа автореферат в дзух экзбиплярах, гзвэревных гербовой азчагью аз выя учзвого секретаря.
Автореферат разослан "_" «арга 1933 г.
Учэный секрегарь Слацвализгроваваого совзга БАК Д 053.30.К: чш МАДЙ
Л.!.В., ДОДЭВ?
.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность яооблеяы. Сзлэвые потокв относятся к опасны« природао-юхногэавнк процессам и вавосят значительный уаэрб ав-токобильвщ и яелезани дорогам, мостам оросигальшд.- сяогеиаи, лиапяы алевсгрэперздач, зданиям и друга« сооружениям. Защягэ ав-гсаобЕльаих и желез еще дорог, расположенных в roptwx а прадгор-вых раовзх СНГ, где изрокое ра «ростра нэаие находя? селеьив явления, вээф$агагвно без аадяахащвго строительства противосе-Л9ВКХ сооружений.
Отсутствие соответствующих стройтельаых зори а правил по расчету селевых потоков, лроактЕроваааю прставоселевых сооружй-авй я иг эксплуатации, а танке ограничений выбор приыевяеных иг хонегртгсцзй в значительной сгапввз осложняем сеущесгзлезао эф&эктзввых способов прэтивосвдевой защиты.
Анализ причин разрушения протквосеаевнг сооружеав, опыг иг лроектирозааия, строательстЕа и эксплуатации. указывают ва ааобходЕиомь учога при раскате протвзоседевш; сооруяэаий, осо-беззосгей дшагэаая ггоудвых вгивченгй. оелэвого штока и условий взаимодействия их с сооружениями. Ноэгоыу соБорЕвнстювазае конструкций, кетодов расчета а ироакгкроваввя многочисленных защаганх сооружений гмзет важное нармшохезя1огвэн8ое значение.
Исследозавяя вшгоявяяись в рамках азучэо-гсслбдовагель-екзх рзбог ГШЕГ го проблеме 0.85.01, задание-Г-13 а в соответствий с реибнкякй Всесошаых конферазцай а совещаний с в лавой кокясолз АН СССР (IS?8f IS8I, 1987 гг.).
Сосголйза.дро^лз-щ. СоврекгвкнЗ уровень аашах энзанй в области русяизах процзеооа, регулирования руса*, совершенство--вавие кансгругдай, создавав ьштодоб раезега, оцевкз надежно с та несущей способности я проэхгаровавБв завитках еоогрсоний являемся результатов igjccossaso работа учеанх: С.Т.Алгувива, Ц.А. Ваяяяааова, ЗО.Б.Взвпгражшв, М.С.Гагсаздза, Н.С.Дорнбауиа, И.Б.Есиааароаа, Ц.Е.Царцхулсвы, П.С.НэЕорсхвего, В.И.Тевзздзе, ' C.H.feSTitiasa, И.Й.Хзргзувйдзе в др. Бвачаээльзнй вхлад взэсяи е ргэянз других страа иьсэ.
Насмогря аа многочисленное лреведевнда рааве исследования ыаогза вопросы расчета я проездяроваеш защитных соорухезей веиосгатсчко вэучевн яле вообцз еще за рассматривались. Ве-
достаточны дананз инженерных анажвзов работы л причин разруше~~ ния элоиен^ов иди секций существующих сзлвзгщитннх соорукон^й.
Часта повреждения и разрушения существующих занятных сооруженЕй свидетельствую? о нееозеравасгве ег конструкций и яэ-обходикост'а .разработки и исследования новых ковструггивзых рэке-аий. Полностью отсутствуют сборно-разборные конструкции, хоторые когла бы допуетиЕЬ деыоятах аасущих элементов для очистки екос-га после прохода селя о целью повторного использования сооружения. Несмотря ва вэодаокрагэыа решения Всесоюзных конференций и совещаний селевой комиссии АН GGG? еще не разрабогавы конструкции селезащитЕнх сооружений блочного тала в методики ах расчета. Виды протавосежевнх кероприятвй недостаточно увязываются с типами и расходам селевых потоков, а также с зонами расположения селеЕых бассейнов.
В ыетодах для определения силы удара не учтены особенности сопряжения и гаоиетраи элементов, а в формулах для определения скорости селевого потока на выходе из сооружения не учитывается пространствваность расположения их элементов.
Несмотря ва го, что сквозные стержневые сооружения из железобетона нашла широкое применение, одвако, в литературе недостаточно освещены методики их расчета, особенво на ударные нагрузки. Исходя пз вышесказанного, сформулировались цели а задачи настоящей рабога.
Цель и задачи работы. В диссертации поставлена задача ва основе теоретвчесвах а экспериментальных исследований и натурных наблюдений усовершенствовать существующие и разработать новые конструкции сооружений, обосновать их размещение, создать методики расчета в иетодк оценки вадежности защитных сооружений.
Задача исследована! вытекает из необходимости решения сфор-иулированвой пробяечы и включают вопросы:
1. На основе теоретического анализа, экспериментальных лабораторных а волевых работ в анализа причин разрушения отдельных селезащитннх сооружений и характера воздействия селевых потоков ва различные виды селезащитных сооружений и их элементов предложить уточненную методику их расчета как пространственных систем с учетоц специфических особенностей работы их элементов.
2. Исходя из схеш взаимодействия потока с сооружениями предложить их конструкции, учигываицае спецафазсу селевых воздействий на автоцобальные дорога - большое количество водою-
;ков о относительно вебслышв рзсходааа, рзсшшхевпя кх в труднодоступных кастах, необходимость вирокого использования мест-анх «атсраалоз, пзаошевгах автокобальтхх шкрнвек, экономичности ковеьрукдаЁ.
Программа работ для выполнения этих задач включала.
I. Разработку методики г созланая устаэовок для моделирования воздействия потоков разной насицанности на со дел а сооружений (с.2.) а намерения услла! а дефоркаиди лрн прохозаенви селей в лаборзгореых з натурных условиях.
Разработка новнх конзгрукцвй всходя из установленных условий работы сглэиезтов а размещения иг з зазпсииосга от характера пергсечовзя дорогами сежаэетовннг русловых зон.
3. Разработка кетодика расчета злаквнгоз заданных сооружений на статические а даваипческие воздойсгшя штояз в выбора их .конструктивных систе* по показателя« надежности.
4. Постройка опытного сооружения в зэблц&эввя га его работой.
Методика воохедоБавдй. Реаевяе постаэдовных вопросов производилось на основе аатурннх наблюдений а специально выполненных лабораторных в теорэтпческих исследований ззазкодэйотвая потока й защпгшсс сооруавЕиЗ.
ЭксперийевтазьЕаэ пропуска селевой ыассы с задаввой плотностью и скоростью была выполнены на ,~зстких лотках. Расчетная скорость црохоадэаия потоков создавалась первоначально тележкой с последующими зыЗрссаод из вез аа наккоазкй леток- по ко гор-? «у селевая масса перемещается эсгествэзнкц образец. Для гзкерепзя скорости использованы польские часы с кочвосгсьь 0,001 с. При ио-деларсБаааа соблюдались крягерзв Фруда и РвЕаольдса. Соотношение соссавлявдиг селавой иасс» соответствовало грануле«отроческому олзгалу Чеыолганского потевцзальасго овлв&го аасоввв.
Испатавчя модели стёрянавого сооружения иэ дюралккавия зро'зодшьаоь в иасктаба 1:20 ел горззонгальшз нагрузки, измерения гайораавда пвремещавий ссуществлляЕОь «евзодаг^икаад а не-дьгаюреца часового типа.
Тзорзгйчзегшо аоолв.пезавш проведены с использовавазм ооврзнв-шаго ангарам строаге.а.ььой кеханеки.
вшэтзаз работы состоит в слздувщгх -полога нлях, выноелмых яа защиту:
- впервые систематизированы прставоселевые керспраятня,
'учитывающие иоофологическае особенности селеактивэых русел, тип и расход селевых потоков, а такав геометрические признаке защитных сооружений;
- экспериментально установлена эпюра давления селевого потока грязекааенного rana ло высоте сплошного сооружения и разработаны специальные виды установок для моделирования движения в измерения давленая селевых потоков в натурных и лабораторных условиях. Уточнены в критериальной форме связи между величинами, определяодими процесс взаимодействия селевых потоков с защитными сооружениями;
- усовершенствованы формулы для определения давления сем на элементы сквозных сооружений в скорости селевого потока на выходе из стержневого пространственного сооружения ;
- экспериментально получен характер распределения усилий и перемещений в элементах стержневого сквозного селэуяовителя
а установлены расчетные зависимости, положенные в основу конструирования различных типов защитных сооружений ;
- впервые разработаны конструкции сейиостойких блочных сооружений сквозного типа, выдерживающие максимальные давления селевых потоков с расходом до 100 м3/с и более и допускающие деаэегак весущвх элеиеЕгов для очистка емкости от селевых обложений ;
- разработаны различные типы новых конструкций: облегченные (сетчатые, решетчатые), легкие (стерхневые, раскосные с укрупненными элементами) и временные защитные сооружения, предназначенные для зоны (конуса) выноса селевых потеков с расходом до 100 «3/с;
- предложены некоторые особенности расчетных схем (комбинированная расчетная схема: нижняя Часть рассматривается как соорудеаиа аз блочных элементов, а верхняя - из стержневых элементов), вовшиаациё надежность сооружения а облегчающие его расчет;
- разработаны новые методика расчета блочных, стержневых, сетчатых защитных сооружений, определения давленая селевых отложений на стевн высоких сооружений и предельных горизонтальных нагрузок на анкерные фундаменты сооружений ;
- впервые разработаны вероятностные катоды оценки надежности конструкций блочного сооружения по их несущей способности я предложены методы выбора конструктивных систем сгергнево-
то защитного сооружения по показателям каде:кност0
- новизна а существенные отлития всех тзпоз рззработанных автором конструкций яацвганх сооружений, установок s устройств, предназначенных для изучения характеристики селевых потоков подтверядзак 51-авторским свидетельство«.
Практическая ценность. По результатам исследовчнзй разрабо-ганы методические рекомендации по проехтврованщ) увроприятвй защити акгоаобадьйЕХ дорог ог сн'тевнх поюков. В «етодЕчеотах рекомендациях цзлоаены возаожвые варианты переевчеввя дорогами селэвых русел, соотьэтствукцие конструктивные защитные мероприятия и способа локализации формирования селевого потока.
йсшльзоваазе предложенной модели распределения давления седэвэго иогока дозболр? существенно снззйть затраты на противо-седевые сооружения за счет реальной оценка величины селавкх нагрузок, правильного размещения аз руслах а обоснованного виЗора тша еедезащаганг с сор,умений.
УосЕерлззсггоззаная формула для определения сиди удара се-лачих. поеоксв учашваег eczzccvi, геометрические признака, в оосseeееьа сооданеаая эхтситов сооружээия иазду собой. В результате более точно определяются расчетные нагрузив,рационально подбзрзмэдя гэоуегрнчеояго параметры элементов а продень ар-изрosassB. Э»у «е^во зспользовааь в ирв прог-етврозанаи
протЕЕ лагиавьх cocpysoaaS, a raste прз расчете козсз-рукцка барьеров бззопасвости.
Предложензые ыетодпэт раочэга злекенгов защитных сооружений за етатвчасяое давление селевцх отлозэчий я на горизонтальные Бзгрузкй авжэрвнх езокбов ког-но аотозьзоватъ и для расчета подгорных ci-ев к а сдвиг, злекезгоз подзэывых сооружений (мвз;ро-полиген, цоколыша 'часун зданий), а тзкже стоек огракдеплй-на обочЕЕад автоиобальвнх дорол'.
Разработанные а ввэдрявнке бдочннз сооружения зыдяргшваог на тояьяо бодьяив ударвие нагрузки, во а более рехнологичны una изгоговдевяз z upa козгаяв. Особенно закно, что сборные • бжози зодускаюу детантая: лрз счаовко егаостг сооружения ог селевых оt'Koso нгй с цель» поваорнсго ЕспользовазЕя элементов а заыеяк поврыулонвых. Гсшлъгзованве в селэзагдитннх сооружениях старнх аагочобЕльныз: површпек 5меег данность в с позеции борьбы с загрязнением одружаздэй среды. Результаты исследования доведены до практического использования в проектах защиты до-L J u5 J
рог о? седана потоков.
Реализация работы. Результаты исследования внедрены в практику строительства 2 эксплуатации горных автомобильных дорог как эащягнне сооружения от селеиа; потоков:
- Сквозные сооружения блочного тиса (а.с.й 11821С4) достроены в четырех местах Алма-Атвасзой области: на притоке Кок-чек раки Большой Алмэтинка (один пролет) ; близ села "Красный Восток" Каскеленского района (два сооружения по 4 пролета), з Кайназа-ровке Исснкского района (одно сооружение 3 пролека).
- Сквозной селеулОБИтель стержневого типа из двузшролетвнх элементов (а. с.Л 1511323) построен в Алма-Атинской области для защиты дачных участков и дорог в районе раки Аккар. V
- Протазосалевое устройство (а.с.й 1550852) построено на Чеыолгаиском полигона (Алма-Атинская область) Казселезащнты для проварка прочнеет^ элементов при организации иощного искусственного селевого потока..
- Конструкции сквозного селеудовителя триады с наклонными отверстиями (а.с.й 1394754) использованы для защиты устоя моста в притоке раки Большой Алматинки.
- Установка для моделирования движения селевого потока (а.с.й 1146564) а устройство для измерения давления селевого потока (а.с.Л 1448227) использованы при установлении характера распределения давления Казселезащвтой.
Результаты исследования использованы такта в ^фсах читаемых на кафедре "Железобетонные конструкции" в Казахской Государственной архитектурно-строительной екадемпи - КазГАСА и в "Спецкурсах" для студентов факультета ПГС.
Личный вклад в решение проблемы. Представленная работа является результатом многолетних исследований автора на кафедре "Сопротивления материалов и строительная механика" КазГАСА а на кафедре "Изысканий в проектирования дорог" МАДИ.
Постановка проблемы, формирование всех задач, шаек цу-тей их решения теоретическими и экспериментальными путями, Еа-учные и практические рекомендации, их анализ, выводы осуществлены автором лично.
Экспериментальные исследования осуществлялись при участии J I и
'сотрудников кафедры "СопрогЕвлениз ыатервэлов а строительной кагана;;:)" КпзГАСА: к.г.а. Бзйнезгрвэд ТЛ., к.т.в. Букейх&аовкы Сг.Р., к.т.я. Хйгерон М.Ш. при аелссредотвеазох участии и под руководством автора.
При пойгаровка-ряда задач автор следовал совета« д.т.а., проф. Бабкова В.Ф., доц. Кузотиаа А.Д., к.т.е. Подольского Д.М., к.я.н.' Каро-иадэ В.А.
Апробация рабогк. Сезонные положения работы долоЕвнк на Всесоюзных совещаниях во седев»* проблема« (Алиа-Ата, 1981,1985, 1990 ; Нальчик, 1981), цеяреспубликаЕскоа секиваре "Язучзо-т&хвв-ческай прогресс з дорожной отрасли" (Алиа-Ага - 1991) ; «енрэс-публикакекоц сеыиаарэ "Проблеин надежности сгровтельвлх коаст-рухцай" (Сакара - 1990) ; научно-тсосвлчасквх конференциях ЕазГАСА (IS8S, 1963, I9S9) ; Mii (Г931, 1992, 1993) и на ксщиеревцив но-ло.анх учета: республик*Kasaxcsaa в Москва (Москва, 1932, 1993).
Макех'к связзщвгвях ооорухевай деиоЕстрврсзавкоь as разлач-вш: выставках (ЕазГАСА - 1973, 1980, 1232, 1984) ; ЖСИ - ISS7; Казселйэаздегн - 1382, IS84 ; SEEX Казахстана (1987,1990) и з Лаосе - 1Э35 г.
Роэулыагн разработок автора оозеценн через гялавидегпа а гэззее: "Сельская яязяь", "Казахстанская правда", "Вечерняя Ал-ца-Ата", "Гсрззов?", журвал "йзебрвгаявяъ а рацвоазлизагор", дзатральк'-л! ВсесойЗЕЩ и Московские радио (1989)-.
«HiSSa^SS.- Основные результаты дзссерггционвого исследования озубар.коЕзаа в 107 работах, вкютающгх четыре монографии, четоди'юсхиз рзкомандгцлз по аацитвьа сооружения?/, автомобильных дорогs каталог паспорта еелезэщдгиых сооружений, 46 о га гей и 51 изобретение, додтвзрапйнвке авторскими свидегвльсгзаша. Кроне того, иагерсэдн диссертации йсшлъзовайн з четырех вауч-ао-гэхэтеемх отчетах, сосгавяачвнх тюд руководством и при участии автора. Теш, по аогорнк составлены отчезн (198С~1986гг), была вжшчевц в состав всесоюзной целевой кокпзвконой ирогракки ГКН? СССР Г-13.
девая; 9 глав, общах выводов и приложений. Текстовая часть изложена «а 367 ci'paeangx, содержу 24 габлицч, 122 рисунка. Список использованной ЛЕгературы ветмает 285 взвыоаованийг в то« числе 20 иностранных, приложения ва 33 страницах.
С0ДЕР2АШЕ РАБОТЫ
б первой вводвой глава обоснована актуальность работы. Ставятся вопросы, решение которых позволяет повысить а^ектив-ность защитных мероприятий.
Изложены цель исследованы а научная вовазна работа, прова-данной соискателе« в области разработки методики расчета, коаст-рукцип защитных сооружений дорог от селевых потоков, созданая егодела взаимодействия потока о сооружениями, основные соложеная, выносите на защиту а охарактеризована ах практическая ценность.
Во второй главе приведены основано характерасгика селавых штоков и их взавкодейстзвя на сооружения.
Селевыа потока, обладающие огромной энергией вследствие больших скоростей а значатольвого количества твердых включений, требовали созораеннс ваого_>чеа при другзх тапах иоздействая.-подхода при проектировании а строительстве защатвых сооружений. Использование накопленного опыта борьбы против наводнений а горных паводков аа давало должного эффекта. Сооружения легко разрушалась ила заносилась немедленно после црохогщевая первых же волн селевых потоков.
Б овязп со сложившейся обстановкой довольно остро стал вопрос о необходимом систематического изучаная природы возникновения а характера двикевпя селевых потоков.
Исследования условии формирования селевях потоков а взучв-ная ах физико-иеханических свойств в натурных в лабораторных условиях была начаты в 30-е годы в Закавказье. Возглавил эти работы М.С.Гагошадзе, которому привадлекит приоритет в установ-леааи критериальных значений плотностей селевых погоков различных видов. Впоследствии изучение свойств селавых погоков было продолжено С.М.Флейяшаноы, который были осуществлены первые эксперименты по оценке реологических свойств глинистых составляющих селевых погоков и разработаны методы расчета ах движения. Эти направления исследований в дальнейшем былв развиты специалистами ГрузНЖГзМ в КазНДИ. Следует такке огквтить большую заслугу И.И.Херхеулидзе, впервые предлагавшего ряд зависимостей для расчета противоселевых сооружений в селеаосвых бассейнах.
Широкую извествссть среди специалистов получали уникальные полевые эксперименты Г.Ы.Баручатвили и В.Б.Виноградова, LБJ ^
'благодаря которым значительно обогатились зеська окудсые, дгке к кастояцзму времена,натурные данные.
В основном эти исследования былг направлены на изучение гидравлических свойств селевых потоков (плотность, скорость, вязкость, мутность, разикваемость, обтекаемость и т.д.), а в то время о* зпь важные расчетные зависимости - характер взаимодействия селевого потока с сооруаенаем и уставовлевая эпюр распределена давленая бнлч недостаточно изученными.
Осяовопояагааздгши в области разработка «етодов расчета на-дажаости' гздроаслворатвБЭых и протизоселвшх сооружений являются труды И.Е.Мврцхулава, Б,ИЛ,евзадзй й В.М.Ляхгера основзввыз на применения статистического к функционального подходов, т.е. моделей вецровшеаия. Как показывав5 аналзз ссстоявзя и характер ргзрушенгн элементов, селезащитных ссоругзнвЯ, причЕзой разр,}шецля болышвогва эз ник является прэвышеыае значений ват-рузск от долустшшх, Для оценки надежности селезащитных соору-зазгй ааторс^ пранечэв вероятное!?вый метод предгяьного равно- ' вясая.
Б области разработки новых и усовершенствования существующих ковырутадаЛ прогвБосехзвых сооружэнЕй за последние годы ЗякШШГо« {огеркзеяяв ттхщхщв), ГрузЕШЕгМзк (еаклоавс-сгупзачегые ь ярововие гсчгсгрукцзв) и КазГАС&са (блочзнз и огзрхэевыв конструкта?) соадавц различные твпы сквозных седе-улевз гелей. Для некоторых увийн^нх аидов конструкций проведены лабэратсрйко сссдедсваззя со коздейзтвав яз а их селевых потоков, а одольниз - в оштрои порядка - построены в ватур-еш: уалознях и за ах ргбо^ой ведутся заблюленза.
Пря проемирогзпгв сквозных цро1'авосзяег?ыг сооружений блочного., стержневого ли сесчетего танов веиаяозажную роль' играет состав селевой нгссц, т.к. в оезоваок в зависимости от ' усредненного дшаетрэ ксмевннх ветючвПЕй а ах процентного со-деркавзя в облей кзссе порока /огзнэвмамюя размеры сквозных отнзрсгзЁ я хтаракетры геенфггурацив сооружений.
Ярзввдсряна аз ряс, I графика доказывает, что гравуломвг-ротеозгей сослав советик потоков высокой ллогзосга, т.е. связ-еых (гг.яззввх) се»ей. практически разляжется мало.
Сослав седезон массы,принятий накв (рисЛ, позиция - 6) для зкеперыенеа^ зипичпцй для гор • Заилвйского Алатау Казахста-
Рес. I. Кривые гранулоуетри-чвского состава селевых потоков.- а селевых отложений:
I- р.Б.Алкагивжа, 2-о.Иосык, 3- р.Ы.Алкатинка, 4-р. Ангар (близ Алыаты) у 5- р.иаркант (Талдн-Курганекая область), 6- Чеиолганскяй полигон КазКЙИ (состав цодаяируеиого потока), 7- склоны Кавказского хребта, &- горы Армении Лмм|
Д| й.15 сз ЗЛ ЗА
Было предложено иного расчетных формул для определения селевых нагрузок с использованием уравнения движения, нракеняешк в газе а аэродиваюше и уточняющих влияние коэффициента ( с] сопротивления, зависящего от формы обтекаеиого тела.
Наиболее эффективны« подходок пра опрадзлении селевых нагрузок, по натеку здание, является учет действия шлульевых воздействий и сопротивляемости конструкции сооружения через коэффициент динамичное:« (_/<-).
Как доказано практикой (показания очевидцев, осмотр разру-шенаых элеыеагов сооружения), основной нагрузкой для стерхневых, решетчатых сооружений является нгвовеввый удар отдельных камней, которые вызывают в элементах большие амшзтуды колебаний, в. результате чего шшеходиг разрушение всей конструкции. С учетом этой особенности автором усовершенствована форыула гидравлики для использования при определении горизонтальной осредненной нагрузка ва водобойную сгенку. В структуре этой доркулы коэффициенты Схп (сопротивления стенки), Сп ъ В (геометрические параметры расположения нагрузки) заменены соогвегстванно на коэффициент динамичности (/О и на площадь проекции контура максимально усредвенвого соударяемого каквя (т) ) на поверхность преграды. Преобразованная автором формула имеет вид
где У - плотность селя; ^ - ускорения свободного падения ;
& - скорость.
Особенность коэффициента состоит в ток, что он учитывает геометрические параметры элементов, способы их соединения,
податливости опор. 1Л01
Авторов предложены формулы определения днвакаческих коэффициентов ji. для разданных элементов защитных сооружений (стеря-нсвнх, блсчнкх и губках) и с рззныка условияка закрепления в податливостью. Сравнение результатов расчета определения ударной _ нагрузка на еялоиные преграды'по различена известным.формула« и по усовершенствованной авторов формуле приведена в табл. I.
Таблица I
Значение силы 9 по расчетный формулам при; У = 2,6 т/ы3, 5 и/о, у-= 1,5, <jj = 9,81 «/с , # = Зк =1,7«
Авторы форыулы Значение (.т/и )
И.ИДерхеулвдзе 0,iy (5Н<1?г) 10,2
Избаш а Халдр к у 1?2А 10,0
фурукава (Япония) 7,5
ГрузНИИГиМ Уг 12,0
Ж.Б.Байнагов 11,4
Усовершенствованная формула предназначена в основвг-и для сквозных сооружена! с гибким злвкавтакв, ммзмцию развы& геометрические форцн (блочные, стернневыв, евтчагые) б позволяет вычислить значения ударной нагрузка ддя ло6оеых аакентов.
йакадовапвда вопрсссу з уста вовлении разщгшых и силовпх воздействий янляе»ол определение старости селевого штока после прохождонет через сквозное пространственное сооружение. Определение скорости потока на выходе из сооружения необходимо для расчета era акяаэго бьефа пробив размыва, установления безопасного расстояния верпнкг разкыва до оса дорога, . а также для расчета параметров постовых переходов (pasу.еры отверстая, устойчивость опор гостов а т.д.) на действие паводков.
Автором усовершенствована формула проф. 0.3.Авдреева ддя определенен скорости потоков на выходе из плоско! решетки, т.е. приведенный хоэшйациен? сооруязняя определен с учетом простран- . огненной работы сооружения:
(i-tOt)- (Л'Шг), (2)
где i/- скорость селевого потока на выхода из сизозного соору-лсения: - скорости селевого потока перед сооружение«^опреде-L J LIIj
г- - / 1т /А 1е?г- -,
ляемая до известным формулам ; ш( ~ Л / л сГщ - соотношение площадей отверстий к общей площади вертикальной стеан; шг = А^/ЛХ ~ соотношение площадей отверстий к общей шхощада сооружения в плаве.
Суммарная площадь отверстий по вертикальной стене устанавливается по формуле:
Оа'Х-К, в»
Автором получены формулы определения суммарной площэда отверстий в горизонтальной проекции для различных типов стерхнэ-вых сооружений. Например, для сооружения аз прямолинейных элементов (рас.2) суммарная площадь определяется по формуле
-А "г;."а *3(ил-г) -- * (оп^ 1) (4)
где о. - горизонтальная площадь одного элемента ; я* - количество рядов в плане вдоль сооружения; пг - количество секций поперек сооругеаая.
Рис. 2. Схема подсчета элементов стержневого сооружения
Уменьшение скорости селевого потока на выходе аз плоской решетки и пространственного стераневого сооружения при одних и тех же данных соответственно составляет 30 и 300$. Предложенная методика более реально оценивает изменение скорости селевого потока на Еыходе из сооружения.
В третьей главе "Селезащитные сооружения" приводятся классификации различных способов защиты дорог от селевых потоков, часто практикуемые в условиях бывшего СССР и зарубежных стран. В рамках главы получила освещение методики, разработанные автором для определения несущей способности элементов селезащитных сооружений сквозвого типа, а также вопросы размеще-
'пая селезащитных сооружении.
В мировой практике иыео? ыэсто как ивдвзидуальвив, так и комплексные методы зацзгы объектов от селелых потоков, т.о. применяемые мероприятия в высокогорных частях бассейна, на конусо .. выноса я в долине отличаются друг от друга. В горной зоне •бассейна с'орьбз заправлена на уменьшение я рассредоточение стока, а в предгорной зоне, то есть на новуоэ выноса - на уменьшение разрушительного действия селевого потока. Примером тому служит комплексная зашита г.Алма-Ата от селевых потоков.
Как показывает анализ работы разрушенных селезащатных сооружений в Казахстане для крупных селе опасных бассейнов, одиночные селезадбрявзаицве сооружения должны представлять собой .массивные железобетонные сборво-разборше конструкции. Отдельно стоящие узкие,-близкие к плоским сипае, селозадеряизащие сооружения оффехгиввн лишь з условиях алых селвопасню. бассейнов, где формируются незначительные паводковые расходы.
Шароко распространенные в практике строительства запруды, сооружаемые з узких и крутых ущельях, по котор®» проходяз насиненные сэдевнб потоки малоэффективны аз-за зх быстрого заполне-зая износит материалом. к сложности работ по расчистке кежбар-ражннх заполнений. Креме того зри большое уигоэе русла приходится чаотг» строить запруды (несколько десятков) вдоль русла, что неэкономично, т.к. они трудоемка, иятериалооаки, при строительстве их требуется спйдязчьейя дорога для техника.
Нсво»ьзованЕо разработанных азторок коротр'укций ззлруд из изношенных автопокрышек еозволяй» избегать осьоваую часть перечисленных трудностей при стропгзлзггвв и эксллуататаа запруд.
За крутых уклонах селеь'осзого русла белее эффективный:, протизосеизвнц:- цэрсприятазги.. на наи взгляд, являемся создание каскадов небольших сквозных сооружений для образования уклонов, на которпх соли не сиогли бн сформироваться.
Общая принятая в инструкции СН 518-79 клаессф'зкзцзя сале-защитнь'х сооружений ее учитывает нринцзп работа сооружения и' их глецентоа'. Ео принципу работы еявозныо езлезащитные соору-кепая по аапецу кнзеию а о учезгмг .човых разработок могут быть класспфацирозава: кесукиис, податливыми и подагжндаа. Первыэ яеетко сопрягаются с берэтахи и дней русла, а ях элементы соединяются маяду собой голе лес-гко, вторые з целях аморгизациз ударной нагрузка ш.эаг податливые сопряжения с берегами, а их
- -.га;
Гнесущиа элеаеагн соединены «еаду ссбой комбинированно, г.е. в горизонтальной плоскости - тарнврно, а в вертикальной - нестко.
К подвигнш сооружениям относятся те сооружения, которые могут изменять внешнюю форму, в зависимости от мощности а часто продолжительное» селеЕого потока. Изменение внешней формы до-стигаегся за счет размагкваная, разрыва и сдвига несущих элементов относительно исходного положения.
Анализ состояния разрушевных и сально деформированных элементов сооружений показывает, что сооруневия ставовятся полностью непригодны» для эксплуатации из-за недостаточной прочности отдельных ах элементов, узлов, а такхе от возгонного сильного размыва нижнего бьефа.
Бое зги факторы наталкивали нас аа необходимость выполне-йия расчета сооружения на локальные и глобальные воздействия. При локальном воздействии селя необходимо проверить прочность в жесткость передних лобовых элементов, узлов сооружения на удар 1фупннх. камней, а при глобальном - в основной проверяются общая устойчивость сооружения аа сдвиг, срез стоек и на оярокидо-вание от возможных размывов, осадок фундаментной часга.
В связи с внедрением в производство новых надежных конструкций (блочные, сгераневые) селезащитных сооружений, автором разработали для наадого класса конструкции расчетные формулы для определения предельной нагрузки в упруго-пластической стадии работы материала, Известно, что установление рациональных геометрических параметров конструкции и сооружения в большой степени зависит от точности расчетных формул. При выводе этих формул для определения продельных нагрузок была ислользовава теория сосредоточенных пластических деформаций кинематического метода.
Горные автомобильные дороги пересекав! различные селеаос-ные зоны (формирования, транзита, отлояения) и с учетом их особенностей быав система газированы соо тве гсгзупци е виды защитных сооружений (хабл. 2).
В четвертой главе "Экспериментальные исследования напряженно-деформированного- состояния модели сооружения и установление характера распределения давления на него селевого по го- . ка", получили освещение результаты экспериментального исследования аа физической модели и установки в лабораторных условиях.
Таблица 2
Область црвценения наиболее распространенных тиеое ивщзнервых мероприятий
------— I----— |----------------
Наименование ; Зона дей->
мероприятий | ствая ] Особенности работы
Лесонасаждение
Террасирование
Барража
со д о о, а з
Укрепляет почвенный покров, противодействует разрушительанм сила« выветривания и эрозии и замедляет поверхностный сток
Ослабляет процессы выветривания и эрозия,на позволяет оучейкак воды соединяться в гощныа потоки .исключает сыыв и снос в русло растительных слоев почвы
Изменяит профиль сусла,гасят энергию потока, уменьшает"скорость, останавливает крупные канва
Сплоиная грунтовая плотина
Сквозные сооружения из блочных элементоз
Сквозное сооружение из стестк-зевых элементов
и я ет а от сч и
Задерниваег полнос1ьэ поток и осветленную жидкую часть его перебрасывает в нижний бьеф через вахтные водосброса, защищает объекты I категории
Задерживает коулные качни диаметром более 0,5 к, уменьшает скорость й разрушительную силу потока, защищает объекты I категории
Зэдэряававт крупные камни, уыевьшзет старость и плотность потока, защищает объекты - П категории
Облегченные сквозные сооружения из железобетонных элементов
Металлические сетчатые в решетчатые сооружения
Се лесцуски
Отводят поток в назначенное для него сусло яли-в отверстие искусственного сосгоугевия; саягчавт динамический удар
Задерживают более крупные канви потока, уменьшает скорость и гасьт кинетическую энергию потока
Защищают временные объекты, гасят энергию потока за счет больших перемещений несущих блоков сооружения
Защищают местные участки дороги ое завала наносами, разкыва
Селеуяовитель вкевт сложную геометрическую схэиу. Б связа с гтим можна рзсаштрввать насколько расчетных схем, в зависимости от жесткости узлов а условий зацепления. Однако реализоваться могут Дашь некоторые из ках. Бее зто создает некоторую неопределенность в выборе расчетной-схемы а делает необходимы« установить ее экспериментально.
Проведены испытания модели стержневого скеозеого селезащитного сооружения на статические нагрузки с целью установления распределения деформаций и напряжений при различных величинах и сочетаниях горизонтальных сил, а также уточнения расчетной схемы сооружения, ыодель была выполнена в"масштабе 1:20 натуральной величины. Ее элементы представляли собой бруски из алюминиевого сплава сеченяек 15x15 т з общей плевой 170 т. Для аике-ровиа при мониака стерка а имели по концам в одной плоскости отверстия диаметром 6,8 им с расстоянием кежяу ними 150 им. Элементы щепались к металлическому листу специального стенда при помоща анкерных стальных стержней днаквгром 50 т. Размеры в плане составили 550x600 кьт, всего было смонтировано 25 рядов элементов, что соответствует общей высоте б 380 км. Раскладка элементов в модели была выполнена согласно чертежам РТ-5 Каз-селезащиты (ркс. 3). Деформации изиерялксь Еензометраческзыи датчиками перемещения - индикаторами часового типа. Нагрузка создавались домкрзгаыл.
Рис. 3. Схема расположения элементов с наклонными тен-• зодатчикамн:
а- пла н ; б- продольная рама по 1-1
го н за
«ад ' К IV в
ШШ11М1ШД"
ЙШчши'..
Ьо ШППШЗШ 160 * 4%
" " "1ГI гптт 40
Рис.4. Зпэры изтвбапдях моментов (а) и продольных усал|й (б)
в элементах рамы 1-1, при суммарной нагрузка Р = 24хЮ3 Н
Как видно из эпюр моментов (рзс,4) при симметричном и несимметричном загружении, элементы «одели сооружения испытывают деформацию изгиба, зто позволяв; предположить, что по указанный направлениям (сечевве 1-1, 4-4) элементы работав? так, как работает на такую нагрузку рама..При этом наблюдается, что величины изгибающих мокентов элементов в горизонтальной плоскости значительно меньше, чем в вертикальной.
Анализ результатов эксперимента в самой схемы сооружения показываем, 'что расчетную схему аожво представать в виде многоярусных рэм с элементами-фермами на горизонтальных податливых опорах. Элементы сквозной системы соединены между собой в вертикальном направлбкаи шараирно (цилиндрически), что позволяет расчленять систему ва двэ подсистемы: вертикальная рама с жесткими узлами и горизонтальная ферма с упругими опорами в узлах.
Характер распределения зкепэрвмевтальвых эпюр внутренних усилий показывав!, что они смеют тенденцию к ухеньтенап в сторону последних рядов. Поэтому при прооктвровзнзг подобных сооружений необходимо учггывата уменьшения размеров поперечных сеча ней элеаезгоа пли вынолаагь сооружения ступвачагкх«. Такой приэк эчозокпт иатаркал в частично уменьшает раьинв фундаментной части сооруггвввя со згорощ нижнего бьефа.
Зкахеъыкези; показыгает, чго в стойках модел« сооружения гдзема дефорЕгациз изгиба, наблюдазгоя растяжение. Растягивающие усилия з «ейках когуг дрызеетв к расслоению сооружения в горизонтальной тиооносиг а разруя'ззяв стоек. Чх-оби гоключвгь такие пожьлазапььыз явдевия, азобходике разработать специальные коа-струэдас стоек периодического профиля. Стойка лзрэодичзского крофяля обеоле-чвапт жгстпо'сгь узлов на изгчб элементов в вертикальной плоскости и Еарвзрность узлов в горизонтальной плоскости.
В сложной комплексе явлений, еэпровождащах ззаимодбйсг-вие селей с Евжеаерешз соорузевияки, одно из взгных иесг взимает изучение удараого воздействия селевых потоков ва препят-стБая на их пути. Нооыэтря за 1-п, вдо .удар является основной . нагрузкой, ва когоруц должны быгь рассчзтавы э&чвняи прОгиБО-селевых сооружений, до сих пор нет обоснованна!' законов распределения давления по высоте преграды.
Для восполнения ет-ого пробела была разработана и смонтирована установка (рис. о) дач исследования ударного воздейст-- -1 !17_1'
Рис. 5. Установка для исследования ударного воздействия селевого потока на преграду: а- общий вид; б,в- измерительная стенка; I- лоток, 2- бункер, 3- теленка, 4- пластинка, 5- датчик
вия селевого потока аа преграду. Она состоит из лотка I и основного бункера 2, расположенного в верхней его части, телетки 3 и устройства для измерения скорости скатывания селевой смеси. Жидкая саесь, состоящая из глянастошлеватых частиц, гравия (V = = 0,04 м3) и вода ( V = 0,12 к3), заполняет бункер. Состав а объем смеси, заполняющей тележку, праведен в табл. 3.
Таблица 3
Состав густой смеси, заполняющей теленку (данные Чемолган-ского потенциального селевого массива Алма-Атинской области)
-----,---,-----1-----1-----1-----|-----
Фракция, ! о,05! 0,05...2! 2...20 ! 20...100 ! 100...200 ! Вода «М*.!! I I 1 »
Содержание, %
При подходе к преграде оба состава (жидкая и густая смеси) перемешивалась в процессе естественного скатывания в лотке и образовывала массу плотностью / = 2100 ег/к3. Скорость скатывания селевой скеси в момент удара в среяввк-составляла 10 м/с.
Поперечная преграда состояла из трах го^взватально расположенных пластов размером 70x3,8x0,5 см о наклеенными на них датчиками в шарквряо закрепленных по краям. Каждая пластина проходила тарировку на ударные нагрузка. %оби исключить механический хонтао длаогин друг с другом, кежсу влгаз оставлен зазор 2 мм. После установке в лоток собранной измерительной стенки ее фронтальную;повврхвосгь закрывали полиэтиленовой пленкой, которая препятствовала просачиванию воды через зазоры и засорение «х частицами селевого потока.
Результаты обработки -агядервценгальных данных методом
- - ' ' ' Ц. _!
наименьших квадратов приведены на рис, ь S 1
Рис. 6. Характер распределения селевой массы по высоте преграды:
а- поперечный вид; 6~ эпюра давления по СН 518-79 ; " в- то яе по созданной модели
Результаты эксперимента позволили разработать математическую модель, описывающую характер изменения давления потока по высоте сооружения
3W - ЛкомШ-^Ш^ ?of(x). (5)
РН&^ВъУ 0<Jox, (6)
где 0, И - ширина и внсога сооружения.
Отсюда PH/'Sffyd?- 1,20Р. ' (?)
Максимальное давление на сооружение будет ва высоте X = = 0,175// и равно ?,ПЛ)С= 1,23Р , а давление в верхней точке потока % ~ °>39 Согласно анструкцьа СВ 518-79 среднее значение давленая рассчитывается по формуле
где /с -- средняя плотность селевого потока ; - средняя старость потока при подходе к сооруневвю; 4,5 - экспериментальный поправочный яоэффпцизат.
Координата точка приложения равнодействующего усилия селевого потока определяется по форкуле
Эксперимент показал, что давление селевого потока на преграду на равномерное, как это принято в инструкции СЯ 518-79, а изменяется по параболе • в полное усилие приложено в точке, координата которой равна 0,433 Н.
Для изучения взаимодействия селевого потока с защитными сооруяаавяыа в лабораторных условиях достаточно соблюдать гфи-терии Рейводьдса (рекикдвижения) и критерий Фруда (критерий бурносги). Кроке того для определения давленая югока в эле- J LI9J
'ментах сооружения достаточно иметь жесткий открытый лоток с селевой агасссШ, заданно! расчетной плотность», обеспечивающей необходимую скорость.
Для углубления исследования взаимодействия потека с сооружением необходимо разработать новые конструкции устройств для измерения давлення селевых потоков, пригодные как в лабораторных, так и естественных-условиях.
В пятой главе "Рациональные конструкции селезащитных сооружений" рассмотрены новые типы защитных сооружений разработанных автором: стержневые, блочные, сетчатыз и их размзщзЕая в зависимости от характеристика селевого штока (размеры щупннх составляющих селя, скорости потока и плотности), особенности морфологии селеакгивного русла (уклон, шарава, глубина) и зоны активизации (формирования, транзита и выноса) сеая.
Защитные сооружения ловог в горловине узких уптелий. Наиболее опасные видок селя является грязекаменаый поток, т.к. б его составе находятся фупные камни. Большая часть ах сосредотачивается в голове потока и является основной ударной нагрузкой на преграду. Такую разрушительную силу-потока в узких ущельях могут выдержать только массивные сооружения. В то же гремя строить «.ассивнув, глухую и монолитную плотину экономически невыгодно и очень трудоемко. Для разрешения поставленной задачи автором были разработаны и внедрены сквозные железобетонные сооружения из сборных клинообразных блоков.
Широко распространенные в практике строительства запруды, -сооружаемые в узких и крутых ущельях, при прохождении насыщенных селевых потоков, мало эффективны из-за ах быстрого заполнения наносным материалов и сложности работ по расчистка ыеж-барражных пространств. Необходимо строить более надежные сооружения, допускащае очистку их емкости, для повторного ас-пользования.
Этим требования« удовлетворяй? сооружения блочного типа из клинообразных бетонных элементов (рис. 7). Одна из разновидностей такого сооружения (а.с.К П82104) была построена в 1988 г. для защиты автодорожного моста и предотвращения русловой эрозии нарТКокчак, левом пратоке р.Болыиой Алыа-Атиаки. " Этот приток опасен тем, что сели проходят во нему по нескольку раз в год, практически при каждом заметном ливне. Высота
железобетонного блока составляет I ы, длина 1,2 м, по бокам 1-201 _ ^
Рис. 7. Блочное соо-V" руге кие: а- общий вид; б- плав ;
I- клинообразный блок, 2- крепокиое усгройсгБо"
блока имеются два полукруглых отверстия. Высота сооружения 6 и, длина - 21,8 к.
Блочные сооружения (а.с. 1182104, 1361241, 1732853, 1278383, 1606584, 167С030, 1752853) выдерживают давления мощных с-елезых лоясгсв, т.к. материалы сооружения работают в основном ва сжатие, то есть полностью используется несущая способность батона. Кроме того, сборные арочные сооруназия когно демонтировать и очищать их емкости от заносов. Штат сооружения более сэйодостейки, т.к. при сейсмических воздействиях свободно связанные блока допускают незначительные сдвига а повороты. При этом еэ появляются грзщизд, разрушения и яв всзввкаег резонансный режим колебаний всего сооружения. Энергия сейсмических воздействий расходуется на преодоление тревля незлу элементами.
Очеих. часто разруаинья сооружений нсоисходвт из-за подмыва их основания яле обхода их тердоз, а иногда из-за переливания селевого потоке через герхнво грана сооружения с образованием волк и какнэпаде'.
Для иоклвчэш» разйызэ оснсвасия, облегчения пзссч блоков и упроп;е>чая геометрической форын сооружения бнла разработана кочстру:щиЕ еа арочном фун.ЕЗйевгз (з.сЛ 606581, 1670030). Сооружение сосеоет яз трапэцелдедьЕой гашгн с доуыя отверстиями разных диакетроз, опорной шайбы с коничееза» уазрзниячи, стойки порводзческого сеченая и «з арочзого фуздаквнта (рис.3).
КокбЕнадая ШМ5 с спорным ваМзь'э по зусоте создает сквозные каналы. Нижние ко нот стоек заделываатоя в арочную железобетонную площадку; уетаковлзнную на селевых отложениях русла, йзавзовьэ дз^егров опорных игМ регулируются гзраыэгры выход-еых в входных сквозных каналов. Это необходимо для исключения закупорки сетоьных каналов при прохоядзизи через них селэвых потоков. ПарподвческаЗ профиль стоек за счет конического унш-ренЕя (а.с.Я 1213116) исключает возможные сдеиги плит из плоскости диска, а такие повышает сопротивляемость сечения стоек
Рис. 8. Сооружение из плоских плаг ва ароч-. ном фундаменте: а- об' цзй вид; б- план ; в-кливообвазная плита ; г- монолитная стойка;
.......... . I- шайба с конусооб-
разнима ушзревиями, 2- стальной каркас, г) 3- сквозной канал,
арочный фундамент
на срез.
Это облегченное сооружение дает возможность экономить материал за счес замены стенки клинообразных блоков ва две стойки разных диаметров и уменьшения количества слоев ; упростить конструкцию, так как массивные блоки заменены легкими плитами и пайбами ; улучшить их транспортирование и монтаж. Селезащитные сооружения блочного типа имеют более высокий запас прочности, чем другие сооружения и способны перевосить большие случайные перегрузки. Они более сейсмостойки, чем монолитные и допускают демонтаж для очистки емкости селехранилища с целью повторного использования.
Защитные сооружения дорог в зоне конуса выноса широких, ущелий. На расширенных участках салзносного русла, т.е. в зоне конуса выноса, где крутизна русла уменьшается, скорость и глубина селевых потоков относительно малы, более эффективными являются облегченные селезащитные сооружения из унифицированных железобетонных стержневых элементов. Такие сооружения способны задерживать средние по мощности селевые потоки с расходом до 100 и3/с. . ..
Это могут быть железобетонная плоская триада и ее кодификации, состоящие из элементов, соединенных под углом 120°, комбинация прямолинейных и дугообразных элементов с двумя отверстиями, балка с тавровыми окончаниями и прямолинейные двух-пролетные балки с тремя отверстиями для стоек (а.с.йШ II30658, II82II3, 1377327, II59973, 1394754, I5II323, I33I942, 1423677, 1652423; I744I86). Многообразие, этих конструкций позволяй! подобрать наиболее рациональную конструктивную схему сооружения L22J !__j
в .зависимости 01 «орфологии русла.
Так, сооружение стермеЕэго типа (а.с.й 1130658) монтируется на основе комбинации двух элементов: железобетонной бэлхв-триадн и опорных шайб, образующих цилиздрическво стойки для арматурных каркасов с последующим заполнением бетонок (рис. 9).
Рас. 9. Сооружение аз элеыентов-трвад: а- общий вид; б- план ; в- вертикальная стойка ; г- триада ; д- тваада с наклонным отверстием (разрез-фрагыант) е- наклонная стойка
Разработанная конструкция позволяет регулировать распределение анугрзввах усилий в зависимости от структуры сооружения. Например; в лобовой часта сооружения триады кожэо устанавливать чаще, а к тыловой участке - реже, lo высоте сооружения выполняет ыниа'ссгудаячатыгм с дригругочнш.и учзстканв для лозн--Ееяая усгойчавостл на сдв^г а опрок^дываЕие. Яряыеневие данного тана сосрухезая по сравнению с cacsstoft ЗакВКШ! дает возможность сйизыь расход стали на 30>, бегона в а 40$.
Ксшаъасванпе триад (a.cj-f 1334754) с наклонными отверстиями на концах, старпаай .пае* возможность получать разлячныэ поперечные (рас. 9д,э) пробила защитных сооружений с уклоном в сторону зорхнего и нижнего бьефов, зигзагообразных и т-П; Этот мп сооружения даэт хороший эффект при защита автомобильных дорог от камвепадоз, т.к, .стойка сквозного сооружения за счет нзклонных отверстий триады могут принимать йорку любой поверхности огвесаой стеаьгг -резко ограничивая перемещение а. падензэ вадуяов на автомобильную и железную дороги. При этом поверхность огзесной стеан с валунами будет защищена железобетонной сотовой сеткой.
Разработана вис о® эффективная конструкция сооружения аз прямолинейных элементов с тремя отверстиями (да краям и в со-
L J i_23j
редане) для соединения со стойками (рис. 10). Экономичность ~ сооружения ,с двухпролетвыкЕ балками (а.с.й 1511323) по сравнению с однопролетныма элементами ЗакЕВДЖ достигается за счет перераспределен^ внутренних усилий, т.е. изгибающие моменты в двух-пролетной балке в 1,5 раза меньше наибольших момеатов в однопро-летных балках (рве. 10в,г).
Укрупнение балок позволяет регулировать размеры треугольных ячеек по всей площади и по высоте сооружения. Б результате этого достигается рациональное расположение элементов, обеспечивающих перераспределение усилий и повышается жесткость сооружения как в целом, так а отдельных его частей. е ,0 .Ж I в '
8 /А /Р Г А? *
Рис. 10. Сооружение аз двухпролетнкх балок: а- план (ваоиавты); б- фрагмент сборки ; в,г- эпюры изгибающих моментов в двух и однопролетных балках
Защитные сооружения дорог. расположенных вдоль склона гоо. Для защиты дорог проходящих вдоль склона, в основном применяют запруды продольного типа, которые сооружаются в виде земляных ' сплошных дамб, траншей, железобетонных заграждений а различных типов стальных и бетонных сипаев. Эти заграждения не всегда отвечают требованиям экономичности, надежности и технологичности.
Для повышения эффективности гашения давления потока и продления срока службы было разработано несколько типов сооружений, которые способны сильно деформироваться и перемещаться ва некоторые расстояния-совместно с селевыми потоками, погашая таким образом их разруиигельвую силу (а.с.И5 1366583, 1724789, 1634743, 1701803).
"Подвижное селезащитное сооружение (а.с.й 1366583) состоит из отдельных элементов, образованных аз трех аакловво установленных металлических балок или рельсов, пересекавздихся по середине их длины и скрепляемых в местах пересечения балок (рас.II). Элементы устанавливаются вдоль дороги на некотором расстоянии друг от друта и скрепляются между собой гибкими связями в местах пересечения наклонных балок, концы которых закрепляются на подпорной стенке.
тл I__>
Рпс. II. Сооружение из подвижных элементов:
а- общий вид; б- -план ; I- ежи, 2-трос, 3- опора, 4- различена"положения сооружения
Если склоны гор вдоль дороги сложены из глинистых и суглинистых хрунтов, обладающих подвижными свойствами при увлажнении, 'то на таких участках необходимо защитить дороги не только от селевых потоков, во а устранить возможные оползневые процессы.
В таких сложных природных условиях првмеаёние свайных нано-соуловителей является более экономичным и надежным. Сооружение (а.с.В 1724789) состоит из отдельно размещенных комбинированных сгоек, образованных из упругого материала - автомобильных покрышек насаженных на сваи. Покрышки прицеплены к стойкам со стороны дороги гибкими связям. Стойки сооружения ставятся вдоль дороги, как минимум в два ряда в шахматном порядке и в том же порядке связываются между собой наклонными тросами (рас. 12). Троен соединяют низ коротких стоек переднего ряда с верхом высоких стоек второго ряда со стороны дороги и так далее, образуя в плане зигзагообразное очертание.
Рис. 12. Сооружение свайного типа: а- план ; б- разрез по А-А; I- автопокрышка, 2- сваи, 3- трос
Защитные сооружения из податливых элементов. Особенностью селевых потоков, с которыми приходится бороться дорожно-эксплуатационной службе, являются относительно небольшие величины расходов а частая повторяемость, что делает необходимым разработку специфических методов защиты от зях. Установлено, что при небольших расходах (20-30 ц3/с) селевых потоков иногда достаточ-, • 25
Шо использовать легкие сооружения из автомобильных пощщшек, ~ сеток и решеток.
Поэтому было впервые предложено использовать старые автомобильные погфышки для защиты дорог от селевых.потоков и снежных лавин. Они надежно защищают несущие железобетонные элементы от динамических ударов и от истирания, допускают большие упругие перемещения. Покрышки легки, их не трудно транспортировать и монтировать ез них конструкции защитных сооружений в труднодоступных местах селеактивных ущелий. Кроме того, за счет использования старых покршек экономятся цемент, сталь, увеличивается срок службы сооружения, утилизируются отходы производства, что имеет ценность и с позиции борьбы о загрязнением окружающей среды. На основе автомобильных гокрышзя были разработаны различные типы сооружений: арочные, блочные, консольные и комбинированные (а.с.К® 1330241, 1595988, 1650852, 1724790),
Разработанные селезащитные сооружения сетчатого и решетчатого типов относятся к гибким конструкциям (а.с.йй 1341320, 1193203, 1191501, 1395730,' 1170817, 1225297). Они снабжены амортизированными устройствами для растягивания времени удара при динамическом воздействии а елового потока на сооружения, т.е. конструкции гибко соединяются тягами с берегами и дном русла, иногда свободво подвешиваются к неподвижному канату ила каркасу. Гашение кинетической энергии селевого штока осуществляется сдвигом, разрывом, распрямлением и кручением амортизационных элементов.
Защитные сооружения дорог вдоль горных еодотокоз, Вдоль горных водотоков обычно устраивают продольане струенаправляю-цвв дамбы, которые беспрепятственно пропускают речные потока вдоль полотна дороги, не уменьшая их скорости, в результате чего происходит размыв устоев мостов к закупорка их отверстий. Для стабилизации течения бурного потека вдоль дорога были разработаны различные конструкции руслосгабилвзирующзх сооружений представляющие собой сбораые перегородки, уставаззнзаааге на определенном расстоянии друг от друга поперек каналязарованно- . го русла (а.с.КК 1366542, 1583530). В плане перегородки имеют прямоугольное, треугольное очертания и снабжены с ядром жесткости для повышения устойчивости.
Общая карта систематизации мероприятий для ззщвты дорог от селевых потоков в зависимости от состояния движения л рас-125.] . • .
'ходов приводшгся в табл. 4.
Таблица 4
Общая карта систематизации протиЕОселевых мероприятий
Расход Противосвлевые «еролряягия -
селя, !-----------------------------
„з/„ ! зова юормиро- ! зова транзита ! зона выноса __ _!_вания2 __ __!_________!___________
до 50 лесонасажде- берегоукрепи- - направляющие дамбы,
var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont');
if (container) {
var parent = container.parentElement;
if (parent) {
const wrapper = document.createElement('div');
wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper');
parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling);
}
}
