RU123421U1

RU123421U1 - HYDROTECHNICAL STRUCTURE

Info

Publication number: RU123421U1
Application number: RU2012137055/13U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Диашев; Сергей Викторович Иванков; Борис Владимирович Юрьев
Original assignee: Александр Николаевич Диашев; Сергей Викторович Иванков; Борис Владимирович Юрьев
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2012-12-27

Abstract

1. Гидротехническое сооружение, представляющее собой вертикальную стенку контрфорсного типа, сформированную из ряда сопрягаемых между собой несущих частей с надстройкой, образующих свайный ряд, отличающееся тем, что несущая часть выполнена в виде стальной сваи, заполненной твердым компонентом в виде грунтоцементного ядра, причем размещаемая на свае надстройка выполнена в виде бетонного блока, армированного базальтовым волокном, при этом грунтоцементное ядро дополнено армирующими компонентами в виде трубчатого элемента и базальтового волокна.2. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве армирующего трубчатого элемента используют буроинъекционную штангу «Титан».3. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве армирующего трубчатого элемента используют анкерную сваю «Атлант».4. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что стальная свая наполнена твердым компонентом по всей высоте.5. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что взаимосвязь бетонного блока со стальной сваей осуществляют путем нанизывания блока на стальную сваю.6. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что базальтовое волокно представляет собой короткомерные отрезки (фибру) длиной от 12 до 25 мм и диаметром от 12 до 25 мкм.7. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что весовое соотношение базальтового волокна составляет 1-4% от веса цемента, как грунтоцементного ядра сваи, так и блока.1. A hydraulic structure, which is a vertical wall of a buttress type, formed from a series of mating bearing parts with a superstructure, forming a pile row, characterized in that the bearing part is made in the form of a steel pile filled with a solid component in the form of a soil-cement core, and placed on In the pile, the superstructure is made in the form of a concrete block reinforced with basalt fiber, while the soil-cement core is supplemented with reinforcing components in the form of a tubular element and basalt fiber. 2. A hydrotechnical structure according to claim 1, characterized in that a titan drill rod is used as a reinforcing tubular element. Hydraulic structure according to claim 1, characterized in that an anchor pile "Atlant" is used as a reinforcing tubular element. A hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the steel pile is filled with a solid component along its entire height. A hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the interconnection of the concrete block with the steel pile is carried out by stringing the block onto the steel pile. Hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the basalt fiber is a short length (fiber) from 12 to 25 mm in length and 12 to 25 μm in diameter. A hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the weight ratio of basalt fiber is 1-4% of the weight of cement, both of the soil-cement core of the pile and of the block.

Description

Полезная модель относится к разновидностям гидротехнических сооружений, таких как волноломы, откосы, дамбы, берегоукрепления и пр., которые имеют высокую несущую способность и могут быть использованы, в частности, для защиты от ветровых волн и льда акватории порта и рейдовых причалов, подходов к каналам и шлюза порта, береговых участков моря.The utility model relates to varieties of hydraulic structures, such as breakwaters, slopes, dams, bank protection, etc., which have a high load-bearing capacity and can be used, in particular, to protect the port water area and raid berths, approaches to channels from wind waves and ice. and port lock, coastal areas of the sea.

В Политехническом словаре (3-е изд. -М.: Советская энциклопедия, 1989, стр.91) представлено несколько вариантов выполнения конструкции гидротехнического сооружения (волнолома), вертикальная стена контрфорсного типа которого сформирована из постели из каменной наброски, размещаемой на постели кладки из массивов или железобетонной оболочки - понтона, заполненной камнем и надстройки, устанавливаемой на кладке.The Polytechnical Dictionary (3rd ed. -M .: Soviet Encyclopedia, 1989, p. 91) presents several options for the construction of a hydraulic structure (breakwater), the vertical buttress wall of which is formed from a bed of stone sketch placed on a masonry bed from massifs or reinforced concrete shell - a pontoon filled with stone and a superstructure installed on masonry.

Известные варианты обладают достаточно простой конструкцией, но, вместе с тем, выполнение в одном из вариантов конструктивного выполнения несущего элемента вертикальной стенки гидротехнического сооружения (волнолома) составной, из двух частей, соединение которых представляет собой по существу основание консольной балки, воспринимающей максимальные нагрузки от воздействия внешнего волнения (льда), создает предпосылки для разрушения указанного соединения, что в свою очередь, снижает надежность конструкции в целом.Known options have a fairly simple design, but at the same time, in one embodiment, the structural element of the vertical wall of the hydraulic structure (breakwater) is composed of two parts, the connection of which is essentially the base of the cantilever beam, which receives maximum load from the impact external waves (ice), creates the prerequisites for the destruction of the specified connection, which in turn reduces the reliability of the structure as a whole.

Из этого же источника информации известно выполнение вертикальной стенки гидротехнического сооружения (волнолома) в виде свайных рядов, формируемых из несущих частей - свай с каменной засыпкой и надстройки, размещаемой на верхней торцовой поверхности сваи.From the same source of information, it is known that the vertical wall of a hydraulic structure (breakwater) is made in the form of pile rows formed from bearing parts - piles with stone backfill and a superstructure placed on the upper end surface of the pile.

Недостатком такого конструктивного выполнения является наличие зазоров в каменной засыпке, свободное, без какой-либо фиксации элементов засыпки как друг относительно друга, так и относительно стенок сваи, что помимо воздействия волновой нагрузки, сопровождается появлением дополнительной вибрационной и ударной нагрузки, что также снижает надежность конструкции гидротехнического сооружения (волнолома). Кроме того, такого рода конструкции не обладают достаточным запасом прочности на изгиб при сжатии, что имеет первостепенное значение при возведении гидротехнических конструкций и устройств с высокими прочностными характеристиками, способными воспринимать активное боковое и фронтальное давление динамически изменяемой силовой (волновой, ледовой) нагрузки.The disadvantage of this design is the presence of gaps in the stone backfill, free, without any fixing of the backfill elements both relative to each other and relative to the pile walls, which, in addition to the influence of the wave load, is accompanied by the appearance of additional vibration and shock load, which also reduces the reliability of the structure hydraulic structures (breakwater). In addition, such structures do not have a sufficient margin of compressive bending strength, which is of paramount importance in the construction of hydraulic structures and devices with high strength characteristics that can absorb the active lateral and frontal pressure of a dynamically changing power (wave, ice) load.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является создание конструкции гидротехнического сооружения, обладающей повышенными прочностными характеристиками, а также высокой несущей способностью готового изделия воспринимать активное боковое и фронтальное давление динамически изменяемой силовой (волновой, ледовой) нагрузки.The technical problem to which the claimed utility model is directed is to create a hydraulic structure design with improved strength characteristics, as well as a high load-bearing capacity of the finished product to absorb the active lateral and frontal pressure of a dynamically changing power (wave, ice) load.

Это же является и техническим результатом, для достижения которого предназначена заявленная полезная модель.This is also a technical result, for which the claimed utility model is intended.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что заявленная полезная модель содержит вертикальную стенку контрфорсного типа, сформированную из ряда сопрягаемых между собой несущих частей с надстройкой, образующих свайный ряд, при этом несущая часть выполнена в виде стальной сваи, заполненной твердым компонентом в виде грунтоцементного ядра, причем размещаемая на свае надстройка выполнена в виде бетонных блоков, армированных базальтовым волокном, при этом грунтоцементное ядро дополнено армирующими компонентами в виде трубчатого элемента и базальтового волокна, причем базальтовое волокно, как в свае, так и в бетонных блоках представляет собой короткомерные отрезки (фибру) с длиной от 12 до 25 мм и диаметром от 12 до 25 мкм, при этом их весовое соотношение составляет 1-4% от веса цемента, как грунтоцементного ядра сваи, так и блока.The achievement of the specified technical result is ensured by the fact that the claimed utility model contains a vertical buttress wall formed of a series of interfaced supporting parts with a superstructure that form a pile row, while the supporting part is made in the form of a steel pile filled with a solid component in the form of a cement-cement core, moreover, the superstructure placed on the pile is made in the form of concrete blocks reinforced with basalt fiber, while the cement-cement core is supplemented with reinforcing components in the form of a tubular element and basalt fiber, and the basalt fiber, both in the pile and in the concrete blocks, is short-length segments (fiber) with a length of 12 to 25 mm and a diameter of 12 to 25 microns, while their weight ratio is 1 -4% of the weight of cement, both the soil-cement core of the pile and the block.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого гидротехнического сооружения, гдеFigure 1 presents the design of the proposed hydraulic structures, where

вид «a» - конструкция сваи с надстройкой;type “a” - pile construction with superstructure;

вид «в» - конструкция гидротехнического сооружения в плане;type “c” - construction of a hydraulic structure in plan;

вид «с» - конструкция гидротехнического сооружения при виде спереди;view "c" - construction of a hydraulic structure when viewed from the front;

вид «d» - варианты выполнения надстройки (фибробетонных блоков).type "d" - options for the implementation of the superstructure (fiber-reinforced concrete blocks).

Конструкции, сопряжением которых друг с другом, формируют вертикальную стенку гидротехнического сооружения, образуя защитный свайный ряд, состоят из несущей части - сваи 1 и взаимодействующего (их) с этой сваей надстройкой в виде фибробетонного (ых) блока (ов) 2.The structures, by interfacing them with each other, form the vertical wall of the hydraulic structure, forming a protective pile row, consist of the supporting part - piles 1 and the superstructure interacting with them (piles) in the form of fiber-reinforced concrete block (s) 2.

В качестве сваи используется стальная труба.A steel pipe is used as a pile.

Полость сваи 1 по всей высоте до верхнего обреза трубы зацементирована с образованием твердого компонента из грунта и цемента с формированием грунтоцементного ядра по струйной технологии ««Jet Grouting».The cavity of the pile 1 along the entire height to the upper edge of the pipe is cemented to form a solid component from soil and cement with the formation of a cement-cement core using the Jet Grouting jet technology.

При цементации используют в качестве армирующих компонентов трубчатые элементы 3, например, буроинъекционные штанги «Титан» или анкерные сваи «Атлант», которые остаются в теле сваи, как в качестве армирующего элемента, так и анкерного устройства.During cementation, tubular elements 3 are used as reinforcing components, for example, Titan drill-injection rods or Atlant anchor piles that remain in the pile body, both as a reinforcing element and an anchor device.

Для повышения прочностных характеристик сваю дополнительно армируют базальтовым волокном 4.To increase the strength characteristics of the pile additionally reinforced with basalt fiber 4.

Буроинъекционные штанги, как и анкерные сваи, в ходе эксплуатации защитной преграды (гидротехнического сооружения) могут быть использованы, при необходимости, для дополнительной инъекции тонкодисперсными составами (например, «Микродур») скрытых полостей в случае их образования в зоне анкеровки стальных свай.Brown injection rods, like anchor piles, during the operation of a protective barrier (hydraulic structure) can be used, if necessary, for additional injection of finely dispersed compounds (for example, Mikrodur) of hidden cavities if they form in the anchoring zone of steel piles.

Надстройка - фибробетонные блоки 2 (бетонные блоки, армированные базальтовым волокном) предназначены для восприятия нагрузок от ветровых волн и воздействия льда и передачи этих нагрузок на заанкаренные стальные сваи.Superstructure - fiber-reinforced concrete blocks 2 (concrete blocks reinforced with basalt fiber) are designed to absorb loads from wind waves and the effects of ice and transfer these loads to zankanenny steel piles.

Размеры и конфигурация фибробетонных блоков 2 зависят от их требуемой несущей способности. Некоторые варианты их конструктивного исполнения представлены на фиг.1, вид «d». В необходимых случаях, для увеличения несущей способности, указанные блоки дополнительно армируют композитной (неметаллической) арматурой в соответствии с существующими нормами, исходя из условия равнопрочной замены металлической арматуры на композитную.The dimensions and configuration of fiber-reinforced concrete blocks 2 depend on their required bearing capacity. Some options for their design are presented in figure 1, view "d". In necessary cases, to increase the bearing capacity, these blocks are additionally reinforced with composite (non-metallic) reinforcement in accordance with existing standards, based on the condition of equal strength replacement of metal reinforcement with composite.

Базальтовое волокно, содержащееся как в стальной свае, так и в бетоном блоке, представляет собой короткомерные отрезки (фибру) с длиной от 12 до 25 мм и диаметром от 12 до 25 мкм, а его весовое соотношение составляет 1-4% от веса цемента, как грунтоцементного ядра сваи, так и блока.Basalt fiber contained both in a steel pile and in a concrete block is a short length of fiber (fiber) with a length of 12 to 25 mm and a diameter of 12 to 25 microns, and its weight ratio is 1-4% by weight of cement, both the soil cement core of the pile and the block.

Такие свая и бетонный блок обладают высокими механическими характеристиками материалов и значительной несущей способность на сжатие, изгиб и сдвиг (срез), а также повышенной долговечностью, морозостойкостью и т.д.Such a pile and concrete block have high mechanical characteristics of materials and significant bearing capacity for compression, bending and shear (shear), as well as increased durability, frost resistance, etc.

Высокие механические характеристики материалов, в свою очередь, объясняются тем, что структура бетона, армированного базальтовой фиброй, близка к структуре бетона, армированного стальной сеткой. Однако бетон, армированный базальтовой фиброй, обладает более высокой прочностью и стойкостью к деформациям, т.к. армирующая его фибра обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования бетонного камня и само базальтовое волокно обладает более высокой, чем стальная сетка, прочностью. Кроме того, бетон, армированный базальтовой фиброй, может переносить большие упругие деформации, потому что базальтовой волокно при растяжении не подвергается пластической деформации, при этом, чем короче волокно, тем в большей степени проявляется данный эффект, а по упругости превосходит сталь.High mechanical characteristics of materials, in turn, are explained by the fact that the structure of concrete reinforced with basalt fiber is close to the structure of concrete reinforced with steel mesh. However, concrete reinforced with basalt fiber has a higher strength and resistance to deformation, because fiber reinforcing it provides a higher degree of dispersion of concrete stone reinforcement and basalt fiber itself has a higher strength than steel mesh. In addition, concrete reinforced with basalt fiber can tolerate large elastic deformations, because basalt fiber does not undergo plastic deformation when stretched, and the shorter the fiber, the more this effect is manifested, and surpasses steel in elasticity.

При формировании вертикальной стенки гидротехнического сооружения, фибробетонные блоки 2 нанизываются на стальные сваи, для чего в теле каждого блока выполнены технологические (конструктивные) отверстия 5 (вид «d») соответствующих размеров и формы.When forming a vertical wall of a hydraulic structure, fiber-reinforced concrete blocks 2 are strung on steel piles, for which technological (structural) holes 5 (type “d”) of corresponding sizes and shapes are made in the body of each block.

Сама свая погружается в грунт с определенным расчетным шагом, при этом следует иметь в виду, что увеличение шага стальных свай, приведет, с одной стороны, к уменьшению их количества, а с другой - к увеличению диметра сваи, поскольку нагрузка на сваи увеличится. Одновременно, с увеличением шага увеличится длина и сечение фибробетонных блоков и, соответственно, их масса. Все это, в том числе, необходимо учитывать при конструировании гидротехнического сооружения.The pile itself is immersed in the soil with a certain calculated step, it should be borne in mind that increasing the pitch of steel piles will lead, on the one hand, to a decrease in their number, and on the other hand, to an increase in the diameter of the pile, since the load on the piles will increase. At the same time, with an increase in pitch, the length and cross section of fiber-reinforced concrete blocks and, accordingly, their mass will increase. All this, including, must be taken into account when designing a hydraulic structure.

Claims

1. The hydraulic structure, which is a vertical wall of the buttress type, formed from a series of mating supporting parts with a superstructure, forming a pile row, characterized in that the supporting part is made in the form of a steel pile filled with a solid component in the form of a cement core, and placed on the pile superstructure is made in the form of a concrete block reinforced with basalt fiber, while the cement-cement core is supplemented with reinforcing components in the form of a tubular element and basalt fiber.

2. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that as a reinforcing tubular element using a titanium injection rod.

3. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the Atlant anchor pile is used as the reinforcing tubular element.

4. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the steel pile is filled with a solid component along the entire height.

5. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the relationship of the concrete block with the steel pile is carried out by stringing the block on a steel pile.

6. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the basalt fiber is a short length segments (fiber) with a length of 12 to 25 mm and a diameter of 12 to 25 microns.

7. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the weight ratio of basalt fiber is 1-4% of the weight of the cement, both the cement pile core and the block.