CN108532565B - 一种斜坡扩散的差动混合消能结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种斜坡扩散的差动混合消能结构，它包括弧形闸室段、差动混合消能工、斜坡扩散结构以及侧向衔接段；所述的差动混合消能工的首端与弧形闸室段出口端连接，侧向衔接段布置在弧形闸室段的两侧，斜坡扩散结构布置在差动混合消能工两侧，斜坡扩散结构与侧向衔接段的下游端连接。本发明结构简单实用、施工方便快捷，且自由扩散消能结合差动混合消能效果显著。本发明比常规消能工省去翼墙及其地基处理结构，整体布置简洁大方，大幅度节省工程建设时间和投资。

Description

一种斜坡扩散的差动混合消能结构
技术领域
本发明涉及一种消能结构，具体涉及一种斜坡扩散的差动混合消能结构，可利用斜坡扩散自由出流结合差动混合消能。
背景技术
消能结构是水闸的主要结构之一，消能结构的功能常通过水流内部的紊动扩散和摩擦、水流在空气中的扩散以及与空气的强烈掺混、水流与边壁的摩擦与碰撞等物理作用实现。目前消能结构通常采用普通深挖式消能结构，消力池两侧均采用高翼墙结构，其施工难度大，且高直立翼墙钻孔灌注桩基础处理费用大，池中水流不能自由扩散消能，往往对池后下游河床冲刷严重，甚至影响附近建筑物结构稳定安全。
为了解决一般水闸采用高直立翼墙投资大、水流不能自由扩散消能以及普通深挖式消能工消能效果不显著等缺点，提出了斜坡扩散的差动混合消能结构，其原理是对下游消能结构采用本发明一种斜坡扩散的差动混合消能结构，在无需修建高直立翼墙，水流可自由扩散消能，根据实际水流扩散型态设计相应差动混合消能工，使得池中自然扩散流和坎式导向流之间发生激烈对冲，从而实现水流消能防冲的作用，因此本发明能大量省去一般消能结构中翼墙及桩基础处理费用，且大大加快工程建设时间；本发明消能效果比普通深挖式消能结构有更显著的消能防冲效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种斜坡扩散的差动混合消能结构。
本发明采用的技术方案是：一种斜坡扩散的差动混合消能结构，它包括弧形闸室段、差动混合消能工、斜坡扩散结构以及侧向衔接段；所述的差动混合消能工的首端与弧形闸室段出口端连接，侧向衔接段布置在弧形闸室段的两侧，斜坡扩散结构布置在差动混合消能工两侧，斜坡扩散结构与侧向衔接段的下游端连接。
所述的差动混合消能工由差动混合消力池、防冲护坦结构以及防冲深槽结构组成；防冲护坦结构的两端分别与差动混合消力池、防冲深槽结构相连接；所述的弧形闸室段由弧形闸底板、边墩以及中墩组成；边墩布置在弧形闸底板上表面的两侧端，中墩布置在弧形闸底板上表面的中部；弧形闸底板的下游端与差动混合消力池进口段连接；所述的斜坡扩散结构由防冲护坡结构和一般外坡结构组成；防冲护坡结构与一般外坡结构侧面连接，防冲护坡结构布置在差动混合消力池的两侧；所述的侧向衔接段由防渗处理段和一般衔接段组成；一般衔接段与防渗处理段的侧面连接，防渗处理段的内侧面与弧形闸室段的边墩连接；防渗处理段的下游面与防冲护坡结构连接，一般外坡结构与一般衔接段的下游面连接。
所述的差动混合消力池由斜坡段池体、池底板、消力尾坎、侧向扩散护坎、分流坎以及差动消力坎组成；斜坡段池体和消力尾坎分别布置在池底板的上游端及下游端，侧向扩散护坎布置在池底板的两侧面；分流坎呈“八”字形布置在斜坡段池体和池底板的上表面，差动消力坎布置池底板的上表面，差动消力坎为弧线形坎，且弧线形坎的开口朝向水流来水方向，弧线形坎位于分流坎的下游侧且其两端均位于侧向扩散护坎、分流坎之间；斜坡段池体与弧形闸室段的弧形闸底板的下游端连接，侧向扩散护坎与斜坡扩散结构的防冲护坡结构内侧面连接。
所述的分流坎、差动消力坎设置两个以上，组成差动混合消能结构。
本发明的有益效果是：
(1)本发明比普通消能结构省去了高直立翼墙及基础处理结构，能大量节省永久工程投资，同时也能节省部分临时施工围堰费用，避免了花费大量投资修建高直立翼墙又使得水流不能自由扩散消能的不利影响；且具有结构简单实用、节省施工人员劳力、施工方便快捷、管理维修方便等优点，且能大大加快工程建设时间。
(2)本发明根据实际水流扩散型态设计相应差动混合消能工，使得池中形成两股以上水流流束，即自然扩散流流束和坎式导向流流束之间发生激烈对冲，从而实现水流消能防冲的作用，实现水流内部的紊动扩散和摩擦以达到消能作用；同时，在池中设置有多道消力坎，使得水流与坎墩直接发生激烈碰撞以达到进一步深层次消能作用；因此，本发明消能效果比普通深挖式消能结构有更显著的消能防冲效果。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图中：1-弧形闸室段；11-弧形闸底板；12-边墩；13-中墩；2-差动混合消能工；21-差动混合消力池；22-防冲护坦结构；23-防冲深槽结构；211-斜坡段池体；212-池底板；213-消力尾坎；214-侧向扩散护坎；215-分流坎；216-差动消力坎；3-斜坡扩散结构；31-防冲护坡结构；32-一般外坡结构；4-侧向衔接段；41-防渗处理段；42-一般衔接段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明一种斜坡扩散的差动混合消能结构，其特征在于：它包括弧形闸室段1、差动混合消能工2、斜坡扩散结构3以及侧向衔接段4；所述的差动混合消能工2的首端与弧形闸室段1出口端连接，侧向衔接段4布置在弧形闸室段1的两侧，斜坡扩散结构3布置在差动混合消能工2两侧，斜坡扩散结构3与侧向衔接段4的下游端连接。
所述的差动混合消能工2由差动混合消力池21、防冲护坦结构22以及防冲深槽结构23组成。防冲护坦结构22的两端分别与差动混合消力池21、防冲深槽结构23相连接；差动混合消能工2采用C30现浇混凝土结构，结构厚度取60cm。防冲护坦结构22采用40cm厚C30现浇混凝土结构，防冲深槽结构23采用深2m的合金网兜抛石结构。所述的弧形闸室段1由弧形闸底板11、边墩12以及中墩13组成；边墩12布置在弧形闸底板11上表面的两侧端，中墩13布置在弧形闸底板11上表面的中部；弧形闸底板11的下游端与差动混合消力池21进口段连接；弧形闸室段1采用C30现浇钢筋混凝土结构，其中弧形闸底板11厚度取100cm，弧形闸底板11在平面方向圆弧半径取7m，边墩12厚度取100cm，中墩13厚度取120cm，同时需满足相关闸门槽及门槽颈部构造设计要求。所述的斜坡扩散结构3由防冲护坡结构31和一般外坡结构32组成；防冲护坡结构31与一般外坡结构32侧面连接，防冲护坡结构31布置在差动混合消力池21的两侧。斜坡扩散结构3采用C30灌砌块石结构，坡比根据地基实际抗剪强度指标选取，坡比取1:3，护坡厚度取40cm，以达到抗冲刷要求，斜坡扩散结构3坡脚线在平面方向上的曲线圆弧半径取20m。所述的侧向衔接段4由防渗处理段41和一般衔接段42组成；一般衔接段42与防渗处理段41的侧面连接，防渗处理段41的内侧面与弧形闸室段1的边墩12连接；防渗处理段41的下游面与防冲护坡结构31连接，一般外坡结构32与一般衔接段42的下游面连接。防渗处理段41采用粘土回填结构，同时基础采用搅拌桩处理；一般衔接段42采用抛填石料回填结构。
差动混合消力池21由斜坡段池体211、池底板212、消力尾坎213、侧向扩散护坎214、分流坎215以及差动消力坎216组成。斜坡段池体211和消力尾坎213分别布置在池底板212的上游端及下游端，侧向扩散护坎214布置在池底板212的两侧面；分流坎215呈“八”字形布置在斜坡段池体211和池底板212的上表面，差动消力坎216布置池底板212的上表面，差动消力坎216为弧线形坎，且弧线形坎的开口朝向水流来水方向，弧线形坎位于分流坎215的下游侧且其两端均位于侧向扩散护坎214、分流坎215之间。斜坡段池体211与弧形闸底板11的下游端连接，侧向扩散护坎214与防冲护坡结构31内侧面连接。差动混合消力池21采用C30现浇钢筋混凝土结构，其中斜坡段池体211坡比取1:4，坡面为扁锥面，厚度为60cm；侧向扩散护坎214在平面方向与斜坡扩散结构3坡脚衔接，并且在平面方向上的曲线圆弧半径为取20m；分流坎215呈“八”字形，分流坎215使得池中形成自然扩散流流束，差动消力坎216使得池中形成坎式导向流流束，这两股流束之间发生激烈对冲，从而实现水流内部的紊动扩散和摩擦以达到水流消能防冲作用。
所述的分流坎215、差动消力坎216设置两个以上，组成差动混合消能结构。
上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种斜坡扩散的差动混合消能结构，其特征在于：它包括弧形闸室段(1)、差动混合消能工(2)、斜坡扩散结构(3)以及侧向衔接段(4)；所述的差动混合消能工(2)的首端与弧形闸室段(1)的出口端连接，侧向衔接段(4)布置在弧形闸室段(1)的两侧，斜坡扩散结构(3)布置在差动混合消能工(2)两侧，斜坡扩散结构(3)与侧向衔接段(4)的下游端连接；
所述的差动混合消能工(2)由差动混合消力池(21)、防冲护坦结构(22)以及防冲深槽结构(23)组成；防冲护坦结构(22)的两端分别与差动混合消力池(21)、防冲深槽结构(23)相连接；所述的弧形闸室段(1)由弧形闸底板(11)、边墩(12)以及中墩(13)组成；边墩(12)布置在弧形闸底板(11)上表面的两侧端，中墩(13)布置在弧形闸底板(11)上表面的中部；弧形闸底板(11)的下游端与差动混合消力池(21)进口段连接；所述的斜坡扩散结构(3)由防冲护坡结构(31)和一般外坡结构(32)组成；防冲护坡结构(31)与一般外坡结构(32)侧面连接，防冲护坡结构(31)布置在差动混合消力池(21)的两侧；所述的侧向衔接段(4)由防渗处理段(41)和一般衔接段(42)组成；一般衔接段(42)与防渗处理段(41)的侧面连接，防渗处理段(41)的内侧面与边墩(12)连接；防渗处理段(41)的下游面与防冲护坡结构(31)连接，一般外坡结构(32)与一般衔接段(42)的下游面连接；
所述的差动混合消力池(21)由斜坡段池体(211)、池底板(212)、消力尾坎(213)、侧向扩散护坎(214)、分流坎(215)以及差动消力坎(216)组成；斜坡段池体(211)和消力尾坎(213)分别布置在池底板(212)的上游端及下游端，侧向扩散护坎(214)布置在池底板(212)的两侧面；分流坎(215)呈“八”字形布置在斜坡段池体(211)和池底板(212)的上表面；差动消力坎(216)布置在池底板(212)的上表面，差动消力坎(216)为弧线形坎，且弧线形坎的开口朝向水流来水方向，弧线形坎位于分流坎(215)的下游侧且其两端均位于侧向扩散护坎(214)、分流坎(215)之间；斜坡段池体(211)与弧形闸底板(11)的下游端连接，侧向扩散护坎(214)与防冲护坡结构(31)内侧面连接。
2.根据权利要求1所述的斜坡扩散的差动混合消能结构，其特征在于：所述的分流坎(215)、差动消力坎(216)设置有两个以上。
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