CN108221841B - 一种蜂巢式坝坡防护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种蜂巢式坝坡防护结构，在底板上设有防护结构，防护结构由蜂巢式橡胶坝袋、充气式橡胶坝袋和锚固墩组成，蜂巢式橡胶坝袋位于防护结构的中部，充气式橡胶坝袋位于蜂巢式橡胶坝袋的两端，充气式橡胶坝袋一端与蜂巢式橡胶坝袋焊接，充气式橡胶坝袋另一端固定在岸坡的锚固墩上，蜂巢式橡胶坝袋和充气式橡胶坝袋上均设有充排气系统。其有益效果是：本装置能有效降低水库冬季结冰产生的冰推力、冰拔力和流冰撞击等对大坝上游坝坡的破坏作用，有效保护大坝坝坡面板；同时可实现冰盖的自动脱落，避免人工凿冰的危险。该结构使用寿命长，造价相对较低，可用于寒冷地区水库大坝坝坡及河道岸坡的防护，提高大坝和河道岸坡的安全性。

Description

一种蜂巢式坝坡防护结构
技术领域
本发明涉及坝体防护技术领域，特别是指一种蜂巢式坝坡防护结构。
背景技术
在我国北方地区，水库在冬季必然发生冰冻现象。冰冻对水库水工结构的破坏形式有冰推破坏、冰拔破坏和撞击破坏，其中冰推破坏是指在水位变化不大的条件下，冰层膨胀产生的静冰压力将大坝护坡推起的现象。冰拔破坏是冰层和护坡破坏在一起，库水位上升时，护坡板(块)、齿墙等被拔起，旋转或松动。库水位下降时，因冰块与护坡冻结在一起，护坡受到向冰而下降的弯矩，故护坡板翘起，齿墙向库内倾斜。库水位下降愈快，冰拔现象愈严重，特别是当护坡板(块)尺寸很小时，表面粗糙或整体性差的预制板、块石护坡等，其冰拔破坏更为严重。冻冰冲击破坏主要发生在初春解冻时，库内冻裂成块，在风力与水力作用向坝坡涌进，大量冰块补推上坝坡甚至超过坝顶，导致坝坡及防浪墙被冲击破坏。多年来，水利专家们一直在探索水库护坡防冻害的工程措施，常用的破冰方式有人工破冰、潜水泵连接管路破冰、单孔单泵破冰和机动船结合人工破冰。这几种破冰方式都需要人工参与，操作难度大、风险高、连续性差。
蜂巢结构是蜂巢的基本结构，是由一个个正六角形单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构，这种结构有着优秀的几何力学性能，以其极佳的抗压、抗弯特性和超轻型结构特征而闻名于世。与同类型的实心材料相比，蜂巢材料其强度重量比和刚性重量比在已知材料中均是最高的。蜂巢结构板材具有许多优越的性能，从力学角度分析，封闭的六角等边蜂巢结构相比其他结构，能以最少的材料获得最大的受力，而蜂巢结构板受垂直于板面的载荷时，它的弯曲刚度与同材料、同厚度的实心板相差无几，甚至更高，但其重量却轻70～90%，而且不易开裂和断裂，并具有减震、隔音、隔热和极强的耐候性等优点。
而本结构—蜂巢式大坝坝坡防护结构充分利用蜂巢的结构特点，是专门应用于冬季大坝和河道护坡防冰害的工程结构，该结构不仅安全可靠、使用方便，还具有足够的结构稳定性和重复利用性，可以很好的解决坝坡和河道岸坡的防病害问题，且造价低，未来具有较好的发展空间。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种蜂巢式坝坡防护结构。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种蜂巢式坝坡防护结构，包括底板，所述底板安装在坝坡上，在所述底板上设有防护结构，所述防护结构由蜂巢式橡胶坝袋、充气式橡胶坝袋和锚固墩组成，所述蜂巢式橡胶坝袋位于所述防护结构的中部，所述充气式橡胶坝袋位于所述蜂巢式橡胶坝袋的两端，所述充气式橡胶坝袋一端与所述蜂巢式橡胶坝袋焊接，所述充气式橡胶坝袋另一端固定在岸坡的锚固墩上，所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋上均设有充排气系统。
在所述底板上表面的上下两端设有底板锚固槽，在所述底板的左右两端设有端部锚固槽。
所述蜂巢式橡胶坝袋上下两侧通过底板锚固槽固定在所述底板上，所述充气式橡胶坝袋外侧通过端部锚固槽固定在所述底板上。
所述蜂巢式橡胶坝袋内部由蜂巢状结构橡胶充填，其外部由常规橡胶坝袋包裹；所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋的断面形式均为两段1/4椭圆。
所述底板为钢筋混凝土结构，所述底板固定于坝坡上。
在所述底板内部设置有充排气管，用于所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋充气和排气。
本发明的有益效果是：本装置可以实现在无直接人工参与的情况下，有效消除冬季结冰对大坝上游坝坡和河道护坡的破坏作用，通过在护坡一定范围内设计本结构，借助蜂巢式结构和充气橡胶的变形和受力特性，结合水浮力的作用，实现结构膨胀力的吸收和冰盖的自动脱落，达到维持大坝坝坡和河道护坡的安全性，避免人工凿冰的危险。该结构使用寿命长，造价低，移动、安装、拆卸方便，还具有足够的结构稳定性和重复利用性，可用于寒冷地区水库大坝坝坡及河道岸坡的防护，提高大坝和河道岸坡的安全性，未来具有较好的发展空间。
1.由于本产品主要受力体以蜂巢结构为主，封闭的六角等边蜂巢结构能以最少的材料获得最大的受力，而且不易开裂和断裂，由于重量较轻，能够实现半漂浮水中;
2.两端充气式橡胶坝袋的应用可实现结构在水位变动时沿着边坡的上下移动；
3. 蜂巢式橡胶坝袋和充气式橡胶坝袋间的封闭式焊接有效保障了主体受力结构-蜂巢式橡胶的可变形性；
4. 蜂巢式橡胶坝袋的使用使得结构重复利用性好，结冰期过后通过充排气系统可放空坝内空气，移出蜂巢状结构橡胶，使坝袋平铺于坝坡；
5.两岸锚固墩和底部锚固底板的使用保证了结构自身的稳定安全和整体性；
6.相比于当前常规的人工破冰方式，本产品可实现非人工参与的情况下，有效的消除病害的影响，节省了较多的人力、物力，保证了人身的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为蜂巢式橡胶坝袋的剖面图；
图3为充气式橡胶坝袋剖面图；
图4为底板锚固结构示意图；
图5为端部锚固结构示意图；
图6为锚固墩结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图6所示，一种蜂巢式坝坡防护结构，包括底板1，底板1安装在坝坡6上，在底板1上设有防护结构2，防护结构2由蜂巢式橡胶坝袋3、充气式橡胶坝袋4和锚固墩5组成，蜂巢式橡胶坝袋3内部由蜂巢状结构橡胶充填，蜂巢结构的受力会产生变形，有效吸收结冰膨胀过程中对坝坡6产生的冰压力，蜂巢式橡胶坝袋3外部由常规橡胶坝袋包裹；蜂巢式橡胶坝袋3和充气式橡胶坝袋4的断面形式均为两段1/4椭圆，蜂巢式橡胶坝袋3位于防护结构2的中部，充气式橡胶坝袋4位于蜂巢式橡胶坝袋3的两端，充气式橡胶坝袋4一端与蜂巢式橡胶坝袋3焊接，充气式橡胶坝袋4另一端固定在岸坡的锚固墩5上，通过两岸充气式橡胶坝袋4的设置可实现整体坝袋随着水位变化上下浮动，并根据浮力计算保证结冰处位于设计受力点，提高结构的灵活性和安全性，蜂巢式橡胶坝袋3和充气式橡胶坝袋4上还设有充排气系统（图中未画出）。
在底板1上表面的上下两端设有底板锚固槽7，在底板1的左右两端设有端部锚固槽8。
蜂巢式橡胶坝袋3上下两侧通过底板锚固槽7固定在底板1上，在底板锚固槽7中设置有L形锚固螺栓9，锚固螺栓9上端设有调节螺母10、下垫板11、上压板12和螺母13，蜂巢式橡胶坝袋3安装在下垫板11上，上压板12位于蜂巢式橡胶坝袋3上面，通过旋紧螺母13将上压板12压紧，在上压板12与下垫板11之间还设置有垫平片14和海绵胶15，垫平片14位于蜂巢式橡胶坝袋3与上压板12之间，起到压平蜂巢式橡胶坝袋3的作用，海绵胶15用于密封，在垫平片14上方设置有保护胶布16，保护胶布呈U结构，在U型结构内填充混凝土17，利用混凝土17进行封口。
端部锚固槽8的安装方式采用与底板锚固槽7的安装方式相同。
充气式橡胶坝袋4外侧通过端部锚固槽8固定在底板1上。
底板1为钢筋混凝土结构，底板1固定于坝坡6上。
在底板1内部设置有充排气管，用于蜂巢式橡胶坝袋3和充气式橡胶坝袋4充气和排气。
本发明在施工时，采用如下步骤：
①坝袋底板施工：根据水库水位计算确定的橡胶坝袋的底板高程，在大坝上游坝坡浇筑混凝土底板，底板施工过程中，特别注意锚固于底板上的螺栓位置的准确，及时测量螺栓中心位置高程和间距，混凝土施工按照常规坝坡混凝土浇筑进行；
②两岸锚固墩施工：根据确定的坝袋高程，选择两岸有利地形，根据设计方案进行钢筋混凝土墩施工，特别注意锚固于底板上的螺栓位置的准确；
③坝袋安装：无接缝坝袋结构由氯丁橡胶和锦纶帆布组成，坝袋展开规格尺寸符合设计要求，坝袋及堵头在工厂贴接成型，在坝面上画上锚固线，折叠线，中心线；为了便于安装时坝袋拖移就位，在坝袋周边每隔2.0m打直径为20mm孔，但不得与螺栓锚固孔冲突或共用；蜂巢式橡胶坝袋两端应进行密封，避免与充气式橡胶坝袋串气；
④锚固构件：锚固构件包括螺栓、螺帽、上下压板、垫圈等，其规格、尺寸、数量及材料满足施工要求；
⑤施工完成后，对充气式橡胶坝袋进行充排气试验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种蜂巢式坝坡防护结构，其特征在于：包括底板，所述底板安装在坝坡上，在所述底板上设有防护结构，所述防护结构由蜂巢式橡胶坝袋、充气式橡胶坝袋和锚固墩组成，所述蜂巢式橡胶坝袋位于所述防护结构的中部，所述充气式橡胶坝袋位于所述蜂巢式橡胶坝袋的两端，所述充气式橡胶坝袋一端与所述蜂巢式橡胶坝袋焊接，所述充气式橡胶坝袋另一端固定在岸坡的锚固墩上，所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋上均设有充排气系统；在所述底板上表面的上下两端设有底板锚固槽，在所述底板的左右两端设有端部锚固槽；所述蜂巢式橡胶坝袋上下两侧通过底板锚固槽固定在所述底板上，所述充气式橡胶坝袋外侧通过端部锚固槽固定在所述底板上；所述蜂巢式橡胶坝袋内部由蜂巢状结构橡胶充填，其外部由常规橡胶坝袋包裹；所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋的断面形式均为两段1/4椭圆。
2.根据权利要求1所述的蜂巢式坝坡防护结构，其特征在于：所述底板为钢筋混凝土结构，所述底板固定于坝坡上。
3.根据权利要求1所述的蜂巢式坝坡防护结构，其特征在于：在所述底板内部设置有充排气管，用于所述蜂巢式橡胶坝袋和所述充气式橡胶坝袋充气和排气。
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