CN101258289A - 堆石防波堤的防护块体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防护块体,用来建造堆石防波堤、护岸工程和堤坝等沿海和水利结构中护岸用的防护层,其特性是采用立方体形或平面六面体形状(2),在其端面上,带有一个或多个突起(1),用来防止不同防护块体之间的联接,增加与防护层底基层(3)的相互锁紧能力。
Description
技术领域
本发明涉及堆石防波堤、护岸工程和堤坝等沿海和水利结构中护岸用防护层建造所用的防护块体。
特别是,本发明的目的是防护块体,用来防止波浪冲击,所述防护块体带有基本的立方体形或平行六面体形,其特征在于,在其端面上带有一个或多个突起,防止块体之间结合,增加与下层粗石的相互咬锁作用。
背景技术
众所周知,堆石防波堤和护岸工程建造中存在的问题就是人造粗石的制造。到目前为止,人们通过设计无数的一般都是用混凝土制成的防护块体来制造堆石防波堤的防护层,从而可以防止风浪的冲击,为此,提出了多种不同的解决方案,但都不是很理想。
值得强调的是,所述防波堤防护层的混凝土块体都不能与人工暗礁建造中所用的那种块体相混合,因为所述防护块体设计可消除大的波浪的冲击,其特征在于,具有多个具体特性,诸如稳定性和强度,而人工暗礁则用于改进或保护海洋,几乎任何块体都被认为可以适用,只要其材料密度大于水即可。
堆石防波堤用混凝土防护块体可以根据设计、施工工艺和抗波浪的能力分类。在防护层的建设中,防护块体的布置有三种主要方法:(a)随机放置;(b)单层放置;(c)有规律的均匀放置。
采用随机放置(a)的防护块体是取代粗石的传统防护块体,放置层数可以不止一层,且基本上都是靠重力抗波浪。在随机放置块体类中,有简单防护块体和复杂防护块体。
立方体形和平面六方体形块体是简单的防护块体,坚固,而且容易施工,另外抗击波浪的性能也很好。此外,这种块体不会经受重大的块体断裂,也不会失去稳定性,设计上的任何误差通常会增加防护腐蚀,但几乎不会导致防波堤的彻底破坏。然而,这些块体却存在着严重的缺陷,诸如面对面装配,这会引起巨大的渗透变化,当底部区域放置密度增加时,造成防护块体与上部区域错位(不均匀填充)。面对面放置也会引起底基层的摩擦的下降,以及防护块体某种自动布置引起的其它问题,这些都应该按随机位置布置和保持。
采用随机放置的复杂防护块体包括所谓的“菱形块”防护块体,由于相互咬锁而形成的抗击性,所以具有较高的稳定性系数。尽管如此,如果块体过大,这些块体就会断裂,这是被认为较大的缺陷。块体容易破裂,而且不能抗击大的块体移动;因此,设计波浪上的任何误差都可能会导致防波堤在施工后的首次强大风浪中出现意想不到的彻底毁坏。
在单一层中采用非随机放置(b)的防护块体包括所谓的“钩连块体”和“核心相连(Core-Loc)”防护块体,它们都具有彼此之间良好相互咬锁能力,但是,因为任何块体出现问题时就会引起联锁反应,所以结构性能相对较脆弱。这些防护块体需要的混凝土较少,但是必需非常仔细地安放。施工中或设计波浪的计算出现任何误差都会导致整个结构的彻底毁坏。
最后,采用有规律的均匀放置(c)的防护块体可以是简单形状的块体,例如所谓的“海蜂”或“空心”形状或比较复杂形状,例如“圆块”或“梭口”块体。这些块体通常采用均匀的单一层放置,其抗波浪的能力基本上取决于重力,摩擦和防护块体之间的相互咬锁,形成一个整体。正如前面所述,这些防护块体还可以在损害开始时由于彼此之间的紧紧的咬锁能力而具有相当大的抗波浪性能,但是如果任何一块防护块体出现问题,这些防护块体就会趋于出现联锁反应,所以其结构性能非常脆弱。
现在人们都将重点放在了采用随机安放的防护块体上,而且更确切的说集中在了上述立方体和平面六面体形块体上,正如前面所述,这种块体坚固,易于制造,在许多沿海使用,例如西班牙的海岸,但这些块体的严重缺陷是其面对面装配或自动安放。其原因是,平面六面体设计趋于将防护块体填充在底部区域,移动较小,形成了带有许多平面的防护层,这些平面在海平面上的某些关键区域相互联接在一起,减少了堆石斜坡上的摩擦,从而,可以允许较高波浪爬高和越浪量,甚至允许在大浪时防波堤后侧进水。
发明内容
本发明所提出的防护块体,属于立方体形和平面六面体形,通常采用随机安放制作,有效解决了上述缺陷,被认为是与自动安放有关的问题的最好解决方案,降低摩擦。
具体来讲,通过使用立方体或平面六面体形防护块体可以改进性能,这种块体的特性在于,其突起可以防止防护块体端面之间的联接,将趋于自动安放的可能性降到最小,同时,增加了与底基层的摩擦,降低了波浪爬高和越浪量。
所述突起可以位于块体的外表面的任何地方,而且形状可以多种多样,诸如截头圆锥体形或截棱锥形。这些不同的所述突起的形状提供了块体与底基层的较大的摩擦力,采用天然或人造粗石制成,因为所述突起趋于深入底基层,产生被动抗击能力,很显然,可以改善立方体形或平面六面体形块体趋于使其端面与底基层平行的趋势,增加了各层之间的咬锁能力。
除了与底基层咬锁能力提高外,防护块体的所述突起还可以防止工程使用寿命期间防护块体移动引起的面对面配合,因为这种面对面配合会引起防护块体下部区域自动安放和孔隙率下降。防止防护块体下部区域内面对面配合和相应的孔隙率下降,防护块体的向下移动就会降低,防护块体自上部区域移动也会减少,接近海平面,这种情况由于防护块体的挤出而具有类似与腐蚀的效应。防护块体中不均匀填充问题的减少或解决可以使防护层具有较高的水力抗击能力,抗击由于波浪冲击造成的防护块体被挤出。
最后,本发明的另一个优点是关于突起随着时间的推移可能会出现的断裂和腐蚀,这在传统的立方体或平面六面体上会出现;因此,本发明至少具有那些传统防护块体的稳定性和坚固性。
附图说明
作为对此处所述说明的补充,为了加强对根据本发明最佳实施方案的特性的理解,所附一套图是所述发明说明的组成部分,下面所附图仅作为例证说明,并不限制本发明的特性,附图如下:
图1为本发明防护块体的透视图和剖面图,采用立方体实施方案,防护块体的突起部分都是用截棱锥体形成的,带有方形截面。
图2为本发明的防护块体的透视图和两个剖面图,一个纵向截面和一个横截面方形截面,采用平行六面体实施形式,防护块体的突起采用截棱锥形成,带有方形截面。
图3为本发明防护块体的透视图,为立方体实施形式,防护块体的突起采用棱锥形成,带有方形截面。
图4为本发明的防护块体的透视图,采用平行六面体实施形式,防护块体的任何表面上都带有一个以上突起。
图5为图1所示防护块体的透视图,带有球形突起。
图6为图1所示防护块体的透视图,带有方形截面的锥体形突起。
图7为图1所示防护块体的透视图,带有三角形截面的锥体形突起。
图8为图1所示防护块体的透视图,带有锥形突起。
图9为图1所示防护块体的透视图,带有圆柱形突起。
图10为图1所示防护块体的透视图,带有截头圆锥体形突起。
图11为图1所示防护块体的透视图,带有不同形状突起。
图12为图1所示防护块体的透视图,在其各个顶点处带有圆形突起。
图13为图1所示防护块体的透视图,在其各个顶点处带有立体形突起。
图14为图1所示防护块体的透视图,在其一些表面和各个顶点处带有立体形突起。
图15为图1所示防护块体的透视图,带有细长棒形状突起。
图16到图19示出了如图1所示的立方体形防护块体之间突起所产生的各种不同效果的示意图。
图20示出了在如图1所示立方体形防护块体所形成的主防护区域的透视图,所示位置在粗石的底下一层。
图21示出了图20的详细视图,其中防护块体进入到底基层内。
具体实施方式
通过所示各图,人们可以很容易地发现防护块体是如何建筑成本发明所述堆石防波堤的防护层的,根据简单的立方或平行六面体结构(2),所述防护块体带有一系列突起(1),位于防护块体的侧面以及其顶点处,或甚至同时在侧面和顶点处。
所述突起(1)同样可以呈现各种不同形状,诸如,金字塔形,锥形,棱形,圆柱形,圆形等,以及可以防止面对面接触的任何形状,以及相应自动布置形式,如图16到图19所示,增加防护底基层的摩擦,如图21所示。
此外,为了获得防护块体之间不同程度的间隔距离,通过观察附图可以看出,所述突起(1)还可以采用不同的相对位置和尺寸。在另外一种实施方案中,所示的防护块体可以在每个面上带有多个突起(1)或者在同一个块体上有着不同突起(1)的组合形式,或者甚至是,所述突起可以同时位于块体顶点和其表面上。
与基本立方体形或平行六面体(2)形防护块体的突起相比,在最佳实施方案中,突起(1)的尺寸要小,因为其主要目的是防止其面对面装配,从而保持了传统的基本块体的坚固性。
在另一个实施方案中,所述突起(1)的体积是这样的,即所有突起的体积的和比基本块体的体积要小一个数量级,即小于15%。
在任何情况下,本发明所述堆石防波堤防护层建造所用的防护块体一般都是立方体或平行六面体基本结构基础(2),其绝大多数是采用重材料制成,例如混凝土、钢筋或预应力混凝土等,突起(1)为防护块体体积的很小一部分,由坚固材料制成,诸如混凝土或钢材等等。
Claims (18)
1.一种防护块体,用来建造堆石防波堤、护岸工程和堤坝等沿海和水利结构中护岸用的防护层,采用简单的立方体形或平面六面体形状(2),其特征在于:在其至少一个端面和/或顶点上,有至少一个突起(1),用来防止在施工期间和工程的整个寿命期间其与其它防护块体的联接。
2.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)的综合体积要小于无所述突起的防护块体的总体积。
3.根据权利要求2所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)的综合体积要比无所述突起的防护块体的体积小一个数量级。
4.根据权利要求3所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)的综合体积要比无所述突起的防护块体(1)的总体积小15%。
5.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)为金字塔形或缩短了的金字塔形状。
6.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)为锥形或截头圆锥体形状。
7.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)为菱形状。
8.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)为圆柱形状。
9.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述突起(1)为球形状。
10.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体在每个端面上都有不同数量的突起(1)。
11.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体的突起(1)具有不同形状。
12.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,位于端面上的所述突起(1)都位于所述端面的中心。
13.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,位于端面上的所述突起(1)都在所述端面上偏离中心。
14.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,位于端面上的所述突起(1)在每个所述端面上都不是位于相同位置。
15.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体采用混凝土制成。
16.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体采用钢筋或预应力混凝土制成。
17.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体采用混凝土而其突起(1)采用钢材制成。
18.根据权利要求1所述的堆石防波堤防护层建造用防护块体,其特征在于,所述块体采用钢筋或预应力混凝土而其突起(1)采用钢材制成。
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