CN108824353A - 一种柔性重力式可移动水囊防波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性重力式可移动水囊防波堤，主要由圆弧铁架、配重钢板、橡胶薄膜、进气管、进气管浮子、排入排出水管、排入排出水管浮子、加固锚、螺纹短钢柱构成。防波堤布放时依靠自身重力下沉至海底，并通过排入排出水管开始向水囊注水至所需要的水量。防波堤停止作业后，当需要取走时，通过排入排出水管从水囊将水抽出，同时，通过进气管向水囊注空气。当水囊中的水全部排出后，内部全注满空气，防波堤重量减轻，整个结构平均密度减小，轻易的就能够将其从海床上取走以运送到下一个布放地点。
Description
技术领域
本发明涉及近海工程领域，具体涉及一种柔性重力式可移动水囊防波堤。
背景技术
防波堤是一种常见的港口、海岸工程结构，用来防御海浪对港口以及作业区域的侵袭，维持防护区域内水域平稳，保证船舶停靠、系泊、装卸作业、海洋工程施工作业、海洋养殖、近海体育运动等的安全，提高海洋作业窗口时间。
重力式是常用的水工形式，具有稳定性好、耐久性好、施工便捷的优点。但常用的重力式水工形式，如沉箱、方块等，钢筋混泥土用量多，预制时间长，工程造价较大，同时对地基也有较高要求。目前，重力式防波堤沉箱结构，都是将沉箱一次并排安放，除了预制，沉箱的吊装，浮游运输，定位安装，都要消耗大量的资金和时间。并且，一般而言，重力式防波堤布防下去后就长期布置在其作业海域，很难能够使其移动而布防到其它需要的工程海域。因此，为了改善这一情况，需要对重力式结构形式进行改进，以达到增大消波效果、节省材料、降低造价和可移动重复使用的目的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出了一种柔性重力式可移动水囊防波堤结构及其使用方法，此防波堤既能有效抵御波浪、减少材料使用量和降低工程造价，同时又能在复杂海床地质条件的海域内工作，对海床的适应能力强。
本发明采用如下技术方案：柔性重力式可移动水囊防波堤主要由圆弧铁架、配重钢板、橡胶薄膜、进气管、进气管浮子、排入排出水管、排入排出水管浮子、加固锚、螺纹短钢柱构成。防波堤布放时依靠自身重力下沉至海底，并通过排入排出水管开始向水囊注水至所需要的水量。防波堤停止作业后，当需要取走时，通过排入排出水管从水囊将水抽出，同时，通过进气管向水囊注空气。当水囊中的水全部排出后，内部全注满空气，防波堤重量减轻，整个结构平均密度减小，轻易的就能够将其从海床上取走以运送到下一个布放地点。
其中，橡胶薄膜、圆弧铁架和配重钢板组成了此防波堤的主要部分，即柔性水囊结构部分。将橡胶薄膜覆盖在由圆弧铁架和配重钢板组成的框架结构上，并进行固定密封处理，向里面注满水，就成了柔性水囊防波堤，布放于近岸海床上进行消波作业。
所述框架结构，其圆弧铁架和配重钢板采用埋弧焊的方式进行焊接。配重钢板选择厚度为50mm及以上的规格，并在其底部用锌进行镀膜处理，防止长期使用时，钢板被腐蚀。圆弧铁架的弧长选择半圆长度。圆弧铁架和配重钢板的尺寸应当根据所需保护的水域面积大小而定。
所述水囊，在顶部中间位置有一由进气管连接的小孔，用来向水囊中注入空气；在近底靠端头位置设有一小孔，连接有一根可抗压水管，用来进行排入排出内部水体的作业。在进气管和排入排出水管的另一端头分别连接着浮于海面的浮子。两个浮子中应含有两根管子的阀门，其中，排入排出水管的浮子中应加入水压计以用来监测水囊内部水压情况。
所述水囊，通过改变内部水压，使水囊防波堤结构刚度发生变化，以达到不同的消波效果。本发明提出的柔性重力式可移动水囊防波堤除了通过反射波能来达到消波效果外，其最大特点在于整个与波浪相互作用的结构为柔性表面。水囊防波堤表面橡胶材料与内部所注入的水体形成一个系统，当波浪作用于防波堤时，橡胶表面与内部水体相互作用而发生变形，以增大紊动耗散波浪能和波浪力做功耗散波浪能的效果。因此，针对于不同的需要，可以通过注入不同的水量，来改变整个防波堤的结构刚度，使其拥有不同的弹性表面。
所述水囊底部安装有一套使此重力式可移动防波堤在海床上能够安全固定的装置系统。该系统由三只锚和九根可插入海底的纹短钢柱构成。其中，三只加固锚选用规格相同、结构简单、抓重比大、适应能力强的海军锚，并分别将三只锚安装在配重钢板前沿的两端头和中部位置，也就是说三只猫安放于迎浪方向的一头，通过配重钢板前端焊接的三个配重钢板连接环进行连接。而九根螺纹短钢柱全部安装在配重钢板底面。将九根螺纹短钢柱分别焊接在配重板底面的四个角和中线位置，呈对称布置形式，焊接方式采用埋弧焊。
本发明的有益效果在于：
1、该装置消浪效果满足需求，且结构形式简单，所需材料易得，造价非常低。其制造材料主要来自于普通钢材和普通橡胶，密度较大的顺丁橡胶可作为优选。
2、该装置与一般的重力式结构的明显区别在于其可以移动。因为其整个结构的重量可随着注水量的变化而改变，所以当结构内部没有注水时，整个装置重量较小，能够简单收回并移动到有需要的工程区域去。因此，该装置可随着海洋工程地点的变化而转移。
3、可改变内部水压，从而改变整个结构的刚度，以满足不同消波效果的需要。排入排出水管浮子上有测水压设备，可以监测水囊内部水体压强。水囊内部水体压强变化，那么水囊整个结构的刚度，特别是用来消波部分的刚度就会产生相应的改变，来满足我们不同的使用情况。
4、在极端灾害天气下，该装置可以作为临时的可以被破坏的护岸装置。因为其造价便宜，且结构简单，回收也容易，所以可以牺牲该装置来达到在极端灾害天气下保护岸滩的目的。
5、该装置锚与螺旋短钢柱相结合的固定装置，使得其对海床的适应性更强，能够布置在我国近岸的大部分海域。这样安全稳定的固定装置，使其既可长久布置，也可作为临时的消波装置，功能较多。
附图说明
图1为本发明断面示意图。
图2为本发明整体结构示意图。
图3为水囊框架结构示意图。
图4为加固锚与配重钢板的连接环示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对发明做出进一步说明。
如图1-4所示，本发明的柔性重力式可移动水囊防波堤，由进气管浮子3、排入排出水管浮子4、进气管5、排入排出水管7、橡胶薄膜6、圆弧铁架8、配重钢板9、配重钢板连接环10、加固锚13、螺纹短钢柱12构成。图中还包括入射波1、水平面2、海床11。
其中，橡胶薄膜6、圆弧铁架8、配重钢板9组成了该装置具有消波功能的主要部分，即柔性水囊。螺纹短钢柱12和加固锚13构成了使该装置固定在海床上的主要部分。
首先，布置该装置。在水囊部分没有注水的情况下，将整个装置投放到目标区域，将安装有加固锚13的一端作为迎浪端进行投放。待其沉于海底，加固锚13和螺纹短钢柱12放置到合适位置后，通过排入排出水管浮子4和排入排出水管7向水囊内部注水，排入排出水管浮子4应安装有与水泵相连接的部件。所选择注入的水可以是自带的液体，也可以是就地取得的海水，目的在于增大整个结构的质量，使其牢牢扎在海床上，形成整个柔性重力式可移动水囊防波堤的弹性表面系统。
然后，在注水结束后，整个装置就可以作为重力式防波堤在该区域进行消波作业。
最后，收走该装置。第一步，通过排入排入水管浮子7与抽水泵相连，将水囊内部液体排出；第二步，水囊内部液体完全排除后，将进气管浮子3与加气泵相连，向水囊内部加气，使水囊膨胀起来以增加其排水量，增加水囊浮力。第三步，待水囊内部充满空气后，整个水囊就算不能浮起来，此时因为防波堤整体密度降低，在浮力作用下，也能使其较为简单的从海床上拖起，最后拖上施工运载工具上，将其运到合适的地方。
Claims (5)
1.一种柔性重力式可移动水囊防波堤，包括圆弧铁架、配重钢板、橡胶薄膜、进气管、进气管浮子、排入排出水管、排入排出水管浮子、加固锚、螺纹短钢柱，其特征在于：所述橡胶薄膜、圆弧铁架和配重钢板组成水囊，橡胶薄膜覆盖在由圆弧铁架和配重钢板组成的框架上，并进行固定密封处理，向里面注满水，构成柔性水囊防波堤。
2.如权利要求1所述的柔性重力式可移动水囊防波堤，其特征在于：防波堤布放时依靠自身重力下沉至海底，并通过排入排出水管开始向水囊注水至所需要的水量；防波堤停止作业后，当需要取走时，通过排入排出水管从水囊将水抽出，同时，通过进气管向水囊注空气。
3.如权利要求1所述的柔性重力式可移动水囊防波堤，其特征在于：所述框架结构中圆弧铁架和配重钢板采用埋弧焊的方式进行焊接，配重钢板选择厚度为50mm及以上的规格，并在其底部用锌进行镀膜处理；圆弧铁架的弧长选择半圆长度。
4.如权利要求1所述的柔性重力式可移动水囊防波堤，其特征在于：所述水囊，在顶部中间位置设置和进气管连接的小孔，用来向水囊中注入空气；在近底靠端头位置设有小孔，连接排入排出水管，用来进行排入排出内部水体的作业；在进气管和排入排出水管的另一端头分别连接着浮于海面的浮子；两个浮子中设有阀门，其中，排入排出水管的浮子中加入水压计以用来监测水囊内部水压情况。
5.如权利要求1所述的柔性重力式可移动水囊防波堤，其特征在于：所述加固锚安装在配重钢板前沿的两端头和中部位置，设置于迎浪方向的一头，通过配重钢板前端焊接的三个配重钢板连接环进行连接；所述螺纹短钢柱安装在配重钢板底面，分别焊接在配重板底面的四个角和中线位置，呈对称布置形式，焊接方式采用埋弧焊。
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