CN108487178A - 一种勾连体、防冲促淤结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种勾连体、防冲促淤结构及制造方法，涉及防护技术领域。包括中间体以及与中间体相连的至少一个具有开口的勾体，中间体和勾体均包括至少一个中空的管体和管体内的填充材料，其中，管体为耐腐蚀材料，填充材料形成填充体。本发明勾连体包括耐腐蚀的管体以及管体内的填充体，管体与填充材料形成复合材料管，填充体不但增加勾连体的重量，而且能够提高勾连体的整体强度，施工时，勾连体能够较为轻松地沉入深水，就算在强风流的环境下也能够到达指定位置，稳定工作，也不会发生较大位移，脱离指定工作地点。

Description

一种勾连体、防冲促淤结构及制造方法

技术领域

本发明涉及防护技术领域，具体是涉及一种勾连体、防冲促淤结构及制造方法。

背景技术

根据以往航道防护和岸滩防护工程的实际经验，防护建筑物中的护滩或者护底的破坏是引起防护建筑损坏、滩涂不稳定的主要原因。防护建筑物周围的水流由于受到防护建筑物的阻碍而产生强烈涡流，防护建筑物周围的局部流速增大，使得该处床沙移向下游，出现冲刷坑。砂石被不断冲刷在很大程度上影响了防护建筑物的整体强度和使用寿命。在80年代早期，国内出现过一种四面六边透水框架，在实际使用的时候，框架的各个体之间的连接点容易腐蚀破坏，造成勾连强度较弱。

现有的防护结构主要由中间体以及中间体两端的勾体构成的防护勾连体，勾体带有开口，用于勾连。该防护勾连体构成空间四方体且重心落在空间四方体范围内。这种改良的防护结构，只要主动抛投，便能相互勾连，形成空隙结构，同时也很难再分开，从而降低了水流速度，可以实现建筑工程的防护。但是该防护结构的问题在于：

(1)中间体采用塑料管，在塑料管内壁设置加强筋。在使用过程中，由于加强筋直接暴露于外界环境中，容易被腐蚀，而且，安装加强筋有可能致使勾连体结开孔，这从一定程度上也影响了整体强度，导致该防护勾连体的强度和耐腐蚀性不高，降低了使用寿命。另外，安装加强筋增大了模具的制造难度和成本。

(2)在使用初期，勾连体的重量轻，施工放置麻烦，工作环境受限，一旦水底位置较深或者水流流速稍快，勾连体就很难到达指定位置，施工难度大。而且虽然在使用过程中通过泥沙的自然灌注可以弥补勾连体的重量，但是勾连体的重量具有偶然性和不确定性。在水的浮力和旋涡的扭矩的作用下，勾连体抵抗高速水流冲击的能力被大幅削弱，难以稳定地实现防护作用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种勾连体、防冲促淤结构及制造方法，勾连体包括耐腐蚀的管体以及管体内的填充体，填充体不但增加勾连体的重量，而且能够提高勾连体的整体强度，施工时，勾连体能够较为轻松地沉入深水，就算在强风流的环境下也能够到达指定位置，稳定工作，也不会发生较大位移，脱离指定工作地点。

本发明提供一种勾连体，包括中间体以及与中间体相连的至少一个具有开口的勾体，中间体和勾体均包括至少一个中空的管体和管体内的填充材料，其中，管体为耐腐蚀材料，填充材料形成填充体。

在上述技术方案的基础上，所述管体的材料为塑料或者纤维增强复合材料。

在上述技术方案的基础上，所述塑料为高密度聚乙烯、低或中密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者尼龙材料。

在上述技术方案的基础上，所述复合材料为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或者混杂纤维增强复合材料，混杂纤维增强复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维的至少二种。

在上述技术方案的基础上，所述填充材料为自密实混凝土、钢渣混凝土、普通混凝土、树脂混凝土、发泡类灌筑材料或者树脂类灌筑材料。

在上述技术方案的基础上，所述管体的横截面为多边形、椭圆形或者圆形。

在上述技术方案的基础上，所述管体的外表面光滑、粗糙或者设置螺旋纹，管体的内表面光滑、粗糙或者设置密肋。

在上述技术方案的基础上，所述中间体为一个填充有填充材料的第一管体，第一管体的两端分别连接第一勾体和第二勾体，第一勾体和第二勾体均包括多个填充有填充材料的第二管体，多个第二管体之间通过连接件形成具有开口的弯勾。

在上述技术方案的基础上，所述弯勾的自由端还设有至少一个第三管体，第三管体的长度小于所述第二管体。

在上述技术方案的基础上，所述第一勾体的多个第二管体均位于第一平面内，所述第二勾体的多个第二管体均位于第二平面内，第一平面和第二平面平行或者垂直。

在上述技术方案的基础上，所述第一勾体的第三管体位于所述第一平面内或者垂直于所述第一平面；

所述第二勾体的第三管体位于所述第二平面内或者垂直于所述第二平面。

在上述技术方案的基础上，所述连接件为填充有填充材料的弯管体，相连的两个所述第二管体通过所述连接件形成圆弧形过渡。

在上述技术方案的基础上，所述弯管体与所述第二管体通过紧固件连接。

在上述技术方案的基础上，所述连接件为浸树脂的纤维布复合材料，浸树脂的纤维布复合材料为连接时浸树脂的手糊纤维布、光固化预浸料纤维布或者水固化预浸料纤维布，通过所述连接件相连的两个所述第二管体的连接面为斜面，且形成圆弧形过渡。

在上述技术方案的基础上，所述纤维布复合材料为碳纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布或者芳纶纤维布中的一种或者两种以上的组合。

本发明还提供一种防冲促淤结构，所述防冲促淤结构由多个上述勾连体构成，每个所述勾连体通过所述中间体和/或所述勾体勾连。

本发明还提供一种上述勾连体的制造方法，包括以下步骤：

在每个管体中灌注填充材料，填充材料形成填充体，将所有填充后的管体连接形成勾连体；或者，

将所有管体连接形成勾连体，在勾连体中灌注填充材料，填充材料形成填充体。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)勾连体包括耐腐蚀的管体以及管体内的填充体，管体与填充材料形成复合材料管，填充体不但增加勾连体的重量，而且能够提高勾连体的整体强度，施工时，勾连体能够较为轻松地沉入深水，就算在强水流的环境下也能够到达指定位置，稳定工作，也不会发生较大位移，脱离指定工作地点。

(2)管体采用复合材料，具有很好的耐久性，耐腐蚀性，甚至在海水等强腐蚀的环境中使用也依然拥有较长使用寿命。使用年限较长时，即使混凝土被逐渐腐蚀掉，外部的复合材料管体强度依然足够，可以通过水中的砂石补充腐蚀掉的混凝土，在强风流和强腐蚀的环境下勾连体依然能够在原指定范围内继续发挥作用。

(3)混凝土抗压能力出众，在水下时能够有效地承担来自水流的正面压力。复合材料还拥有很好的韧性，抗拉性。在水中，水流流向受到桥墩或者勾连体本身的影响，方向不稳定，会产生旋涡，对勾连体有拉扭作用，外部复合材料能够很好地承担这些拉扭力，弥补混凝土抗拉性能不足的缺点。

(4)管体内部无需加强筋，在使用过程中，整体强度不受加强筋的影响，延长了勾连体的使用寿命，而且结构简单，设计和制造成本低。

附图说明

图1是本发明实施例勾连体的结构示意图；

图2是管体和填充体的示意图；

图3是弯管体沿轴线的剖面图；

图4是相连的两个管体的外观示意图；

图5是图4中管体和纤维布复合材料的连接处的局部剖面图。

图中：

1-中间体，2-勾体，21-第一勾体，22-第二勾体，4-管体，41-第一管体，42-第二管体，43-第三管体，44-弯管体，441-连接段，442-弯折段，5-填充材料，6-纤维布复合材料。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种勾连体，包括中间体1以及与中间体1相连的至少一个具有开口的勾体2，参见图2所示，中间体1和勾体2均包括至少一个中空的管体4和管体4内的填充材料5，其中，管体4为耐腐蚀材料，填充材料5形成填充体。管体4与填充材料5形成复合材料管，填充体不但增加勾连体的重量，而且能够提高勾连体的整体强度，施工时，勾连体能够较为轻松地沉入深水，就算在强水流的环境下也能够到达指定位置，稳定工作，也不会发生较大位移，脱离指定工作地点。

具体的，管体4的材料为塑料或者复合材料。进一步的，塑料为高密度聚乙烯、低密度或中密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者尼龙材料。复合材料为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或者混杂纤维增强复合材料，混杂纤维增强复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维的至少二种。

管体4的横截面为多边形、椭圆形或者圆形，但是考虑到受力性能和应力集中的问题，还有勾连体在水流作用下翻滚时的磨损问题，优选使用圆截面。管体4的壁厚不可过薄，保证复合材料管的强度，优选3到5毫米。管体4的外表面光滑、粗糙或者设置螺旋纹，当多个勾连体互相勾连时，粗糙或者设置螺旋纹的管体4的外表面使得多个互相勾连的勾连体难以脱开，抵抗水流的冲击，确保勾连体充分地发挥防护作用。管体4的内表面光滑、粗糙或者设置密肋，粗糙或者设置密肋的管体4的内表面使得管体4与填充材料5的结合力更强，不但提高勾连体的整体强度，而且确保管体4内部密封，降低外界环境因素造成的腐蚀，延长勾连体的使用寿命。

填充材料5为自密实混凝土、钢渣混凝土、普通混凝土、树脂混凝土、发泡类灌筑材料或者树脂类灌筑材料，管体4与填充材料5形成复合材料管。其中，发泡类灌筑材料或者树脂类灌筑材料均为在沙子、碎石等材料中掺杂发泡材料(例如聚氨酯等)或者树脂材料。在此情况下，当填充材料5中掺杂有树脂和/或发泡材料时，管体4材料与填充材料5之间形成化学键，使得管体4内表面与填充材料5的结合力更强，不但提高勾连体的整体强度，而且确保管体4内部密封，降低外界环境因素造成的腐蚀，延长勾连体的使用寿命。混凝土内部可以安装加强筋，但是不在管体4内壁上开孔，使得在提高勾连体的强度的同时，保证其内部的密封性。管体4内部无需加强筋，在使用过程中，勾连体的整体强度不会因为外界环境因素对加强筋的影响而下降，从而延长了勾连体的使用寿命，而且管体4的结构简单，设计和制造成本低。

优选的，管体4为玻璃纤维增强复合材料，填充材料5为自密实混凝土，纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性，耐久性，韧性和抗拉能力也很好。自密实混凝土除了拥有常态混凝土的良好性能之外，还能够只在自身重力作用下流动、密实，完全填充管体4的同时获得能够很好均质性，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，也不需要进行表面修补，并且不需要振捣，浇筑时间少。

管体4采用复合材料，具有很好的耐久性，耐腐蚀性，甚至在海水等强腐蚀的环境中使用也依然拥有较长使用寿命。使用年限较长时，即使作为填充材料5的混凝土被逐渐腐蚀掉，外部的复合材料管体4强度依然足够，可以通过水中的砂石补充腐蚀掉的混凝土，在强水流和强腐蚀的环境下勾连体依然能够在原指定范围内继续发挥作用。

当填充材料5中掺杂有树脂和/或发泡材料时，管体4与填充材料5之间形成化学键，具有更好的整体强度、耐久性以及耐腐蚀性，甚至在海水等强腐蚀的环境中使用也依然拥有较长使用寿命。

管体4与填充材料5形成复合材料管，混凝土抗压能力出众，在水下时能够有效地承担来自水流的正面压力。复合材料还拥有很好的韧性，抗拉性。在水中，水流流向受到桥墩或者勾连体本身的影响，方向不稳定，会产生旋涡，对勾连体有拉扭作用，外部复合材料能够很好地承担这些拉扭力，弥补混凝土抗拉性能不足的缺点。

参见图1所示，中间体1为一个填充有填充材料5的第一管体41，第一管体41的两端分别连接第一勾体21和第二勾体22，第一勾体21和第二勾体22均包括多个填充有填充材料5的第二管体42，多个第二管体42之间通过连接件形成具有开口的弯勾，两个弯勾的开口方向可以相同，也可以不同，不作限定。

在其他的实施例中，第一管体41和第二管体42的横截面形状和长度可以相同，也可以不同。第一管体41和第二管体42的中轴线均可以是直线，也可以是任意曲率的曲线，或者直线和曲线的组合，不作限定。第一管体41和第二管体42之间可以通过连接件相连，也可以通过过渡管体相连，其中，第一管体41和第二管体42之间可以为直角连接，也可以以圆弧形过渡连接。

第一勾体21的多个第二管体42均位于第一平面内，第二勾体22的多个第二管体42均位于第二平面内，第一平面和第二平面平行，中间体1、第一勾体21和第二勾体22构成空间立体结构。其中，第一勾体21的多个第二管体42和第二勾体22的多个第二管体42的尺寸可以相同，该空间立体结构为立方体。

在其他的实施方式中，第一平面和第二平面互相垂直。

弯勾的自由端还设有至少一个第三管体43，第三管体43的长度小于第二管体42。第一勾体21的第三管体43垂直于第一平面，第二勾体22的第三管体43位于第二平面内。在其他的实施方式中，第一勾体21的第三管体43位于第一平面内或者垂直于第一平面，第二勾体22的第三管体43位于第二平面内或者垂直于第二平面，可以任意组合，不作限定。当多个勾连体互相勾连时，弯勾自由端的第三管体43使得多个勾连体的互相勾连更加难以脱开，抵抗水流的冲击，确保勾连体充分地发挥防护作用。

参见图3所示，连接件还可以为填充有填充材料的弯管体44，相连的两个第二管体42通过连接件形成圆弧形过渡。弯管体与第二管体通过紧固件连接，紧固件可以采用螺钉。具体的，弯管体44分为两个连接段441以及设于两个连接段441之间的弯折段442，弯折段442的中心线为弧线，连接段441的至少一部分套接在第二管体42的端部外，并采用高强胶水密封连接。弯管体44可以一体成型，也可以采用第一半体和第二半体连接而成。

连接件可以为浸树脂的纤维布复合材料，浸树脂的纤维布复合材料为连接时浸树脂的手糊纤维布、光固化预浸料纤维布或者水固化预浸料纤维布，纤维布复合材料为碳纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布或者芳纶纤维布中的一种或者两种以上的组合。参见图4和图5所示，通过连接件相连的两个第二管体42的连接面为斜面，例如，斜面与第二管体42轴线成45度，且相连的两个第二管体42通过纤维布复合材料6形成圆弧形过渡。

与上述两个第二管体42之间通过连接件连接相同，第一管体41和第二管体42之间可以通过连接件以圆弧形过渡连接。

在其他的实施例中，中间体1和勾体2上均还可以连接其他的第二管体42、第三管体43的一种或者组合。

在其他的实施例中，中间体1还可以是封闭或者开放的透水框架，封闭的透水框架例如空间六面体、锥形体等。上述的一个勾连体可以是一个开放的透水框架。每个透水框架可以连接N个勾体，N≥1。

本发明实施例还提供一种防冲促淤结构，防冲促淤结构由多个上述勾连体构成，每个勾连体通过中间体1和/或勾体2勾连。

本发明实施例还提供一种上述勾连体的制造方法，根据填充材料5的灌注方式分为先灌注法和后灌注法，根据连接件分为纤维布复合材料6连接式和弯管体44组合式。

纤维布复合材料6连接式：纤维布复合材料6与管体4材料相同。连接方式为纤维布浸树脂手糊或者预浸料纤维布条缠绕，且连接处强度不低于管体4材料本身的强度。由于外部包裹纤维布复合材料6，折角处截面面积扩大，应力集中现象减少。

弯管体44组合式：采用复合材料弯管体44，弯管体44正截面形状与第一管体41和第一管体42截面形状相同，内部尺寸与第一管体41和第一管体42外部尺寸相同，方便连接。弯管体44剖面为L型，套管折角处作圆弧处理，减小应力集中现象。现场组装时，弯管体44与第一管体41和第一管体42相连接，连接方式以机械连接为主，譬如螺丝连接。再在套管与第一管体41和第一管体42连接处用高强胶水粘合，增强连接处强度。

先灌注法包括以下步骤：

在每个管体中灌注填充材料，填充材料形成填充体，将所有填充后的管体4连接形成勾连体。预制好管体4，只需要现场组装，即可投入使用，施工速度快，而且管体4可以分开运输，运输风险小。

以弯管体44组合式为例，先灌注法的具体步骤如下：

(1)先用玻璃纤维增强复合材料GFRP制成圆形第一管体41和第一管体42，长60cm，直径60mm，壁厚3mm，内壁完整光滑，不能有孔。

(2)每根第一管体41和第一管体42中都灌注C30自密实混凝土，灌注完后待混凝土流动密实，完全填充圆管后，刮平端口，使得截面高度相同，然后在温度25℃下养护21天。

(3)制作弯管体44，正截面为圆形，内径60mm，壁厚2mm。剖面为L型，折角处圆弧化处理，臂长12cm。。

(4)各部件分开运输至施工现场组装。

(5)组装时，第一管体41和/或第一管体42通过弯管体44相连接，连接使用螺钉贯通相连的第一管体41、第一管体42和/或弯管体44，再在弯管体44与第一管体41和/或第一管体42的连接处用高强胶水粘合。

上述结构施工中，弯管体44的尺寸、连接节点的厚度、第一管体41和/或第一管体42尺寸、以及养护时间都可以根据具体施工要求和施工情况进行灵活调整。

勾连体连接完毕后，在指定位置，均匀投放。

后灌注法包括以下步骤：

将所有管体4连接形成勾连体，在勾连体中灌注填充材料，填充材料5形成填充体。混凝土能够很好的填充管体4内的每个地方，且密实、均质，结构整体性好，结构的整体强度也高。

以纤维布复合材料6连接式为例，后灌注法的具体步骤如下：

(1)先用GFRP制成圆形第一管体41和第一管体42，长60cm，直径60mm，壁厚3mm，内壁完整光滑，不能有孔。

(2)连接各第一管体41和/或第一管体42。连接节点处，两边管体连接端口处理成45°斜面，方便连接。

(3)采用玻璃纤维布浸树脂手糊，利用树脂体系固化时放出的热量固化成型。节点处要圆弧化，防止应力集中。

(4)结构连接结束，节点处固化完成后，整体灌注C30自密实混凝土，待混凝土流动密实，完全填充管体后，刮平端口，然后结构整体在25摄氏度下养护21天。

(5)勾连体结空间构制作完毕后，体整运输至施工现场。

到达施工现场，在指定位置，均匀投放。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (17)

1.一种勾连体，其特征在于，包括中间体以及与中间体相连的至少一个具有开口的勾体，中间体和勾体均包括至少一个中空的管体和管体内的填充材料，其中，管体为耐腐蚀材料，填充材料形成填充体。

2.如权利要求1所述的勾连体，其特征在于：所述管体的材料为塑料或者复合材料。

3.如权利要求2所述的勾连体，其特征在于：所述复合材料为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或者混杂纤维增强复合材料，混杂纤维增强复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的至少二种。

4.如权利要求2所述的勾连体，其特征在于：所述塑料为高密度聚乙烯、低密度或中密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者尼龙材料。

5.如权利要求1所述的勾连体，其特征在于：所述填充材料为自密实混凝土、钢渣混凝土、普通混凝土、树脂混凝土、发泡类灌筑材料或者树脂类灌筑材料。

6.如权利要求1至5任一项所述的勾连体，其特征在于：所述管体的横截面为多边形、椭圆形或者圆形。

7.如权利要求1至5任一项所述的勾连体，其特征在于：所述管体的外表面光滑、粗糙或者设置螺旋纹，所述管体的内表面光滑、粗糙或者设置密肋。

8.如权利要求1至5任一项所述的勾连体，其特征在于：所述中间体为一个填充有填充材料的第一管体，第一管体的两端分别连接第一勾体和第二勾体，第一勾体和第二勾体均包括多个填充有填充材料的第二管体，多个第二管体之间通过连接件形成具有开口的弯勾。

9.如权利要求8所述的勾连体，其特征在于：所述弯勾的自由端还设有至少一个第三管体，第三管体的长度小于所述第二管体。

10.如权利要求9所述的勾连体，其特征在于：所述第一勾体的多个第二管体均位于第一平面内，所述第二勾体的多个第二管体均位于第二平面内，第一平面和第二平面平行或者垂直。

11.如权利要求10所述的勾连体，其特征在于：所述第一勾体的第三管体位于所述第一平面内或者垂直于所述第一平面；

所述第二勾体的第三管体位于所述第二平面内或者垂直于所述第二平面。

12.如权利要求8所述的勾连体，其特征在于：所述连接件为填充有填充材料的弯管体，相连的两个所述第二管体通过所述连接件形成圆弧形过渡。

13.如权利要求12所述的勾连体，其特征在于：所述弯管体与所述第二管体通过紧固件连接。

14.如权利要求8所述的勾连体，其特征在于：所述连接件为浸树脂的纤维布复合材料，浸树脂的纤维布复合材料为连接时浸树脂的手糊纤维布、光固化预浸料纤维布或者水固化预浸料纤维布，通过所述连接件相连的两个所述第二管体的连接面为斜面，且形成圆弧形过渡。

15.如权利要求14所述的勾连体，其特征在于：所述纤维布复合材料为碳纤维布、玻璃纤维布、玄武岩纤维布或者芳纶纤维布中的一种或者两种以上的组合。

16.一种防冲促淤结构，其特征在于：所述防冲促淤结构由多个如权利要求1所述的勾连体构成，每个所述勾连体通过所述中间体和/或所述勾体勾连。

17.一种权利要求1所述的勾连体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在每个管体中灌注填充材料，填充材料形成填充体，将所有填充后的管体连接形成勾连体；或者，

将所有管体连接形成勾连体，在勾连体中灌注填充材料，填充材料形成填充体。