CN103122624A - 一种防护勾连体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防护勾连体，包括中间体，中间体的两端连接具有开口的勾体，中间体和/或勾体由中空的柱状体构成，勾体首尾相连形成的封闭平面的面积为勾体面积，勾体柱状体的横截面积为勾体截面面积，所述勾体面积与勾体截面面积之比为50:1-200:1。本发明的勾连体单元之间不需增加其他约束，通过抛投，单元之间即可实现主动勾连,整体性更好，勾连体抛投区域形成孔隙性结构，能够有效降低水流，起到消能防冲的作用。将勾体面积与勾体截面面积之比限定在特定比例，此结构不易变形，且具有较好的强度，可广泛应用于岸滩防护、桥墩防护、航道防护以及堤坝等工程建设。
Description
技术领域
本发明涉及一种防护勾连体，特别是涉及一种构件自身在散抛状态下可实现各自勾连的防护勾连体。
背景技术
以往的航道防护工程实例表明，航道防护建筑物中护滩或者护底的破坏是引起防护建筑物损坏和滩漕不稳的主要原因之一。目前对岸滩和防护建筑物的基础砂体免受冲刷的守护措施，大多是利用护滩或者护底排体自身的重量来维持岸滩或护底的稳定。这种完全被动式的守护，在较高水流条件下，由于水流的脉动性等原因，造成排体边缘或者护体之间局部淘刷最终形成严重破坏的情况较为常见。
随着工程科学技术的发展，越来越多的人开始研究能够改善护滩、护底破坏的结构型式，国内上世纪80年代末水利部西北水利科学研究所韩瀛观等提出了一种四面六边透水框架，在护岸加固中得到了较好的应用，但是在实际运用中也存在一些不足，主要体现在以下两个方面：（1）四面六边透水框架在实际使用时，由于各四面六边透水框架间勾连性较弱，需要3～5个绑扎抛投，但整体稳定性仍然不足，在水流作用下产生位移，降低了防护效果；（2）四面六边透水框架杆件焊接处容易腐蚀、开裂，杆件散落，导致结构完全破坏。
发明内容
为了解决上述以往工程中的不足，本发明的目的在于提供一种能够有效改善水底水流结构、在守护区形成较好的消能防冲效果，且不易变形、具有较好强度的防护勾连体。
本发明所述的防护勾连体，包括中间体，中间体的两端连接具有开口的勾体，中间体和/或勾体由中空的柱状体构成，勾体首尾相连形成的封闭平面的面积为勾体面积，勾体柱状体的横截面积为勾体截面面积，所述勾体面积与勾体截面面积之比为50:1-200:1。
若勾体首尾相连形成的封闭平面为正方形，则勾体面积为边长*边长之积；若勾体首尾相连形成的封闭平面为长方形，则勾体面积为长*宽之积；若勾体首尾相连形成的封闭平面为梯形，则勾体面积为1/2（上底+下底）*高。其中，上述的边长、长、宽、上底、下底、高均为轴线的长度。
本发明所述的防护勾连体，通过中间体及中间体两端具有开口的勾体，勾连体单元之间不需增加其他约束，通过抛投，单元之间即可实现主动勾连,这样勾连在一起的勾连体很难被分开。当产生连锁效应或勾连在一起的勾连体数量增加后，各勾连体之间更难被分隔开。由于各单元之间可以实现主动勾连，整体性更好，勾连体抛投区域形成孔隙性结构，能够有效降低水流速度，起到消能防冲的作用。本发明可以调整勾体面积与勾体截面面积之比，比值过小，自重变形大；比值过大，延伸勾连体强度不够。
本发明的防护勾连体，勾体是由一底部连接到内臂、外臂构成的一侧有开口的弯勾，内臂与中间体连接，这样的结构具有良好的勾连能力。
本发明的防护勾连体，勾体由中空的柱状体构成，勾体内壁上连接有若干加强筋，各加强筋间形成孔状，这样一方面可以节省材料，降低成本，减少自身重量，另一方面再将勾连体抛入岸滩后，泥沙等可以填充入形成的孔状结构内，使勾连体的重心下移，能够更好的起到防冲的作用。
优选的，所述加强筋为上下两组相切的圆弧，圆弧首尾相接并与内壁相连形成若干孔状，相切圆弧的设置不但可以提高勾体的强度，而且可以减少应力，在防护过程中，使勾体结构不易被破坏，提高勾连体的使用寿命。
本发明的防护勾连体，所述加强筋还可以为其他多种形式，如可以为栅状、"Z"形或"X"形。
本发明所述的勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，优选为1-4mm。
本发明的防护勾连体，中间体与勾体之间可以一体成型，也可以是可拆卸的。当中间体与勾体之间可拆卸时，中间体与勾体通过卡环或卡销连接，使两勾体可以围绕中间体再任意方向转动，从而增加勾连的几率。
本发明的防护勾连体，其中间体与勾体的底部、内臂、外臂的长度相同，中间体与两端勾体形成一个空间立方体,使整个勾连体具有各向同性, 这样可以提高勾连体单元之间的勾连能力，随意乱放,都能很容易彼此相勾连，脱离更困难。
本发明的防护勾连体，所述中间体和勾体的截面可以为多种形式的，如可以为"U"形截面、圆形截面或矩形截面，优选"U"形截面。
本发明所述的防护勾连体的材料为塑料，优选为大比重的塑料。
本发明还公开了一种由防护勾连体组成的堆砌空间结构，所述防护勾连体具有第一勾体、第二勾体和第一勾体、第二勾体之间的中间体，当两个防护勾连体相交时，防护勾连体之间通过第一勾体、第二勾体或中间体勾连。
本发明的防护勾连体在堆砌的过程中可以随意勾连。这种性质可以快捷、有效地形成堆砌空间结构。
本发明所述的堆砌空间结构还包括过滤材料，所述过滤材料至少与防护勾连体的一部分相接触。如果空间堆砌结构用来加固堤坝，土、砂、砾石这样的材料可以填入到空间结构中。相互勾连的防护勾连体可以保证和堤坝芯的强连接。依据过滤材料的种类，这样的堤坝芯可以允许水透过或植被生长。依据所需，堆砌结构中的过滤材料可以多种多样，如含有天然材料（土体）和（或）塑料和（或）胶和（或）其他材料等。
本发明所述堆砌空间结构用于覆盖或加固地表结构。所述地表结构含有一个倾斜表面，具体为坝体、水下、或这部分在水上，部分在水下。
本发明所述堆砌空间结构用途广泛，比如人工礁、道路和建筑支撑、防止土壤侵蚀、土体加固、筑坝或防洪栅、钢缆、防水布、浮岛、桩头、独立基础、陡坡、临时道路、钢筋混凝土等等。当用做流体表面的覆盖时，防护勾连体可以设计成中空形式以满足特定的质量需要。当应用于海底加固或制作人工礁石等，堆砌单元可以从船中被放置下海，到达海底时，借助水流作用或者潜水员勾连在一起。
本发明还公开了一种形成堆砌空间结构的方法，包含：具有大量防护勾连体，每个防护勾连体含有第一勾体，第二勾体和第一勾体，第二勾体之间的中间体；防护勾连体堆砌放置形成空间结构，防护勾连体之间随机勾连。
附图说明
图1是防护勾连体的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1
如图1所示，防护勾连体，包括中间体3，中间体3的两端连接具有开口的勾体1、勾体2，勾体1、勾体2由中空的柱状体构成。
勾体1是由一底部11连接到内臂12、外臂13构成的一侧有开口的弯勾，内臂12与中间体3相接。勾体2是由一底部21连接到内臂22、外臂23构成的一侧有开口的弯勾，内臂22与中间体3相接。中间体3与勾体1的底部11、内臂12、外臂13和勾体2的底部21、内臂22、外臂23的长度相同，勾体1、勾体2与中间体3形成一个空间立方体，勾体1、勾体2和中间体3的截面为"U"形截面。
勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为上下两组相切的圆弧，圆弧首尾相接并与内壁相连形成外露的孔状。
勾体1、勾体2与中间体3之间是可拆卸的，勾体1、勾体2与中间体3之间通过卡环连接，以便于拆卸和装配，利于运输。
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0 g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为1mm。勾体1面积为600mm*600mm,勾体1截面面积为60mm*60mm, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为100:1, 勾体2面积为600mm*600mm,勾体2截面面积为60mm*60mm, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为100:1,勾连体装配完成后,用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量和在5公斤拉力作用下的变形量,其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，再通过计算求出其变形角，测量在常温下进行(15℃~30℃)，测试结果如表1所示。
实施例2
勾体1、勾体2和中间体3的截面为矩形截面，勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为栅状，勾体1、勾体2与中间体3之间是可拆卸的，勾体1、勾体2与中间体3之间通过卡鞘连接，其余同实施例1；
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0 g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为4mm。勾体1面积为400mm*400mm,勾体1截面面积为40mm*20mm, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为200:1, 勾体2面积为400mm*400mm,勾体2截面面积为40mm*20mm, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为200:1,勾连体装配完成后,用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量和在5公斤拉力作用下的变形量, 其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，再通过计算求出其变形角，测量在常温下进行(15℃~30℃)，测试结果如表1所示。
实施例3
勾体1、勾体2和中间体3的截面为圆形截面，勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为"Z"形，勾体1、勾体2与中间体3之间是一体成型的，其余同实施例1；
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0 g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为2mm。勾体1面积为600mm*300mm,勾体1截面面积为3600mm2, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为50:1, 勾体2面积为600mm*300mm,勾体2截面面积为3600mm2, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为50:1,勾连体装配完成后,用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量和在5公斤拉力作用下的变形量, 其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，再通过计算求出其变形角，测量在常温下进行(15℃~30℃)，测试结果如表1所示。
实施例4
勾体1、勾体2和中间体3的截面为"U"形截面，勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为"X"形，其余同实施例1；
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0 g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为4mm。勾体1面积为400mm*300mm,勾体1截面面积为800 mm2, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为150:1, 勾体2面积为400mm*300mm,勾体2截面面积800 mm2, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为150:1,勾连体装配完成后,用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量和在5公斤拉力作用下的变形量, 其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，再通过计算求出其变形角，测量在常温下进行(15℃~30℃)， 测试结果如表1所示。
实施例5
将大量的如图1所示的防护勾连体单元被堆砌放置，在空间上与其他防护勾连体单元自由勾连，从而形成一种堆砌空间结构。此结构能够有效降低水流，起到消能防冲的作用。
对比例1
勾体1、勾体2和中间体3的截面为圆形截面，勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为"Z"形，勾体1、勾体2与中间体3之间是一体成型的，其余同实施例1；
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0 g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为3mm。勾体1面积为900mm*900mm,勾体1截面面积为3000mm2, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为270:1, 勾体2面积为900mm*900mm,勾体2截面面积3000mm2, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为270:1,勾连体装配完成后,用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量，再通过计算求出其变形角，勾连体在5公斤的拉力作用下装配的地方已经出现裂纹,无法进行测量，其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，测量在常温下进行(15℃~30℃)，测试结果如表1所示。
对比例2
勾体1、勾体2和中间体3的截面为矩形截面，勾体1、勾体2内壁上连接有若干加强筋，加强筋为栅状，勾体1、勾体2与中间体3之间是可拆卸的，勾体1、勾体2与中间体3之间通过卡鞘连接，其余同实施例1；
本实施例所示防护勾连体所用材料为大比重的塑料聚丙烯+BaSO4,比重为2.0g/cm3，勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，均为2mm。勾体1面积为300mm*300mm,勾体1截面面积为150mm*20mm, 勾体1面积与勾体1截面面积之比为30:1, 勾体2面积为300mm*300mm,勾体2截面面积150mm*20mm, 勾体2面积与勾体2截面面积之比为30:1,勾连体装配完成后, 用尺子分别量出勾连体在自重作用下的变形量和在5公斤拉力作用下的变形量, 其中5公斤拉力的受力点在勾体远端点位置，再通过计算求出其变形角，测量在常温下进行(15℃~30℃)， 测试结果如表1所示。
表1
| 勾体面积与勾体截面面积之比 | 自重变形角 | 受力变形角 | |
| 实施例1 | 100:1 | 10° | 12° |
| 实施例2 | 200:1 | 5° | 18° |
| 实施例3 | 50:1 | 15° | 7° |
| 实施例4 | 150:1 | 8° | 14° |
| 对比例1 | 270:1 | 2.8° | 断裂 |
| 对比例2 | 30:1 | 21° | 3° |
由上表数据可以看出，当变形角度超过20°时,勾体存在断裂的风险 ,勾体面积与勾体截面面积之比选择在50:1到200:1是较为合理的，优选的，所述勾体面积与勾体截面面积之比为100:1-150:1，这样的结构容易勾连，且不易变形并具有较强的强度。本发明的防护勾连体可广泛应用于岸滩防护、桥墩防护、航道防护以及堤坝等工程建设。
Claims (18)
1.一种防护勾连体，其特征在于，包括中间体，中间体的两端连接具有开口的勾体，中间体和/或勾体由中空的柱状体构成，勾体首尾相连形成的封闭平面的面积为勾体面积，勾体柱状体的横截面积为勾体截面面积，所述勾体面积与勾体截面面积之比为50:1-200:1。
2.根据权利要求1所述的防护勾连体，其特征在于, 所述勾体面积与勾体截面面积之比为100:1-150:1。
3.根据权利要求1或2所述的防护勾连体，其特征在于，所述勾体是由一底部连接到内臂、外臂构成的一侧有开口的弯勾，内臂与中间体连接。
4.根据权利要求1或2所述的防护勾连体，其特征在于, 所述勾体内壁上连接有若干加强筋，各加强筋间形成孔状。
5.根据权利要求4所述的防护勾连体，其特征在于，所述加强筋为上下两组相切的圆弧，圆弧首尾相接并与内壁相连形成若干孔状。
6.根据权利要求4所述的防护勾连体，其特征在于，所述加强筋为栅状、"Z"形或"X"形。
7.根据权利要求4所述的防护勾连体，其特征在于，所述勾连体壁厚与加强筋的厚度相同，为1-4mm。
8.根据权利要求1或2所述的防护勾连体，其特征在于，所述中间体与勾体之间通过卡环或卡销连接。
9.根据权利要求3所述的防护勾连体，其特征在于：所述中间体与勾体的底部、内臂、外臂的长度相同。
10.根据权利要求1或2所述的防护勾连体，其特征在于：所述中间体与勾体的截面为"U"形截面、圆形截面或矩形截面。
11.根据权利要求1所述的防护勾连体，其特征在于, 所述防护勾连体的材料为塑料。
12.一种由防护勾连体组成的堆砌空间结构，其特征在于，所述防护勾连体具有第一勾体、第二勾体和第一勾体、第二勾体之间的中间体，当两个防护勾连体相交时，防护勾连体之间通过第一勾体、第二勾体或中间体勾连。
13.根据权利要求12所述的堆砌空间结构，其特征在于，还包括过滤材料，所述过滤材料至少与防护勾连体的一部分相接触。
14.根据权利要求13所述的堆砌空间结构，其特征在于，所述过滤材料包含土体材料、塑料材料或胶体材料。
15.根据权利要求12所述的堆砌空间结构，其特征在于，所述堆砌空间结构用于覆盖或加固地表结构。
16.根据权利要求15所述的堆砌空间结构，其特征在于，所述地表结构含有一个倾斜表面。
17.根据权利要求16所述的堆砌空间结构，其特征在于，所述地表结构为坝体、水下、或这部分在水上，部分在水下。
18.形成堆砌空间结构的方法包含：具有大量防护勾连体，每个防护勾连体含有第一勾体，第二勾体和第一勾体，第二勾体之间的中间体；防护勾连体堆砌放置形成空间结构，防护勾连体之间随机勾连。
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