Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Шпоры

Шпоры — поперечные по отношению к течению потока или косонаправленные сооружения, не перекрывающие его. Они подразделяются на защитные, выправительные и водозахватные.

Защитные шпоры, обычно короткие, предназначены для защиты от размыва берега, откосов земляных сооружений (дамб и низконапорных плотин) .

Выправительные шпоры служат для удержания потока на трассе выправления. Длина их может быть различной, крепят же только головную часть, непосредственно взаимодействующую с потоком.

Водозахватные шпоры строят на реках с большой скоростью течения для привлечения к водозабору дополнительного расхода воды (обычно на горных и предгорных участках рек).

Часть шпоры, непосредственно воздействующая на поток, называется головой ее, а упирающаяся в берег (в специальную врезку)—корнем. Это наиболее уязвимые части шпоры.

Шпоры могут быть глухие и сквозные (проницаемые, например, из сквозных железобетонных тетраэдров или свай-оболочек), затопляемые и при уровне высоких вод (УВВ) и постоянно переливные. На рисунке 10.23 изображена шпора наиболее простой конструкции, возведенная для защиты берега от размыва. Набегающий на откос поток направляется вдоль рабочего откоса. В зоне сбойного течения дно размывается. У хорошо построенной шпоры яма местного размыва удалена от головы шпоры на безопасное расстояние. Часто яма размыва формируется непосредственно у головы шпоры, и грунт, из которого она построена, сползает в яму размыва.


Наибольшую глубину местного размыва определяют по зависимости (10.14).

Опыт показал, что одну шпору делать нельзя: имея два уязвимых места — голову и корень, она может быть разрушена потоком; надо устраивать не менее трех шпор подряд (лишь в особо благоприятных условиях — две). Первую шпору делают малой длины, чтобы опасность ее разрушения была минимальной; вторую строят под защитой ее корня первой шпорой и, наконец, третью и все последующие рабочие шпоры возводят так, чтобы головы их были на запроектированной трассе выправления.

Расстояние между шпорами определяют в соответствии с расчетной схемой, пример которой для течения потока параллельно берегу приведен на рисунке 10.24. При первой возможности на участке строительства шпор надо делать поплавочные съемки и вносить



Шпоры бывают разных типов (рис. 10.25), Г-образная шпора (рис. 10.25,6) является развитием обычной (рис.10.25,а). При ней перепад за счет скоростного напора рассредоточивается на длине продольной вставки (до 0,4 1Р); при этом ямы местного размыва смещаются от шпор вниз, а глубина их меньше. Кроме того, расстояние между такими шпорами больше, так как следует учитывать длину продольной вставки и угол растекания, который будет меньше 9°.

На рабочем откосе обычной шпоры формируется нисходящее течение, направленное к подошве откоса и к голове. Оно оттесняет придонные речные струи с наносами и служит причиной размыва дна у рабочего откоса и головы шпоры. Совсем противоположный эффект дает криволинейная шпора, особенно если она длинная (рис. 10.25, в). Вдоль криволинейного рабочего (верхового) откоса шпоры формируется течение с искривлением струй. Действующие на массы воды центробежные силы приводят к тому, что вблизи откоса уровень воды устанавливается ниже, чем в удалении от них. Возникает эффект поперечной циркуляции, в результате которого наносы «наметаются» на нижнюю часть рабочего откоса, то есть угрозы размыва рабочего откоса нет. Голова шпоры оказывается в области водоворота и заносится наносами.

Глухие шпоры строят чаще с осью по течению (рис. 10.25, г).

Интересный эффект использовал А. И. Лосиевский, предложивший затопление шпоры с осью против течения (рис. 10.25,d). На каждой шпоре имеется перепад уровней (по схеме затопленного водослива), который формирует течение поперек оси шпор, поэтому набегающий на шпоры поток отклоняется от берега и тем ослабляется его размывающее воздействие. Кроме того, на низовом откосе шпоры формируется компенсационное движение придонных струй с наносами к берегу, и это также служит защитным средством. Наиболее уязвимое место у этой конструкции — голова шпоры.

Часто строят сквозные шпоры, например из железобетонных тетраэдров, сеток и т. д. Следует учитывать, что обилие в реках мусора (растительные остатки) изменит расчетную сквоз- ность, отчего конструкции могут потерять устойчивость или оползут в яму размыва непредвиденной глубины.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики