CN109083169A - 轨道滑行式渠道围堰 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水利工程渠道边坡修护设备技术领域,具体涉及一种轨道滑行式渠道围堰,包括主框架,主框架上安装有隔水板,隔水板相互连接形成上、下贯通的隔水作业空腔;位于主框架的左、右两侧设置有边框架,所述边框架中安装有加水箱,加水箱的下部安装有水箱阀门位于主框架、边框架外围的隔水板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫;主框架下端安装有万向轨道轮,渠道的岸坡上设置有双轨道,所述双轨道包括横轨和竖轨,横轨、竖轨中均设置有限位凸块,万向轨道轮通过限位凸块卡装于横轨、竖轨中,本发明方便组装又便于移动,不污染拥堵渠道,节省人力提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程渠道边坡修护设备技术领域,具体涉及一种 轨道滑行式渠道围堰。
背景技术
近年来,随着城市规模的逐步扩大,城市景观用水、生活用水也 日益增多。为满足城市所需求的用水量,城市内部、城市与城市之间 修建了许多人工渠道,大到南水北调小到各种景观渠道等。随着时间 推移,所修渠道边坡难免会有局部冲刷、开裂等损毁现象。这些隐患 不仅影响着渠道的过水能力,长时间的水流作用还会使得裂缝缺口处 不断扩大,甚至威胁整个渠道的安全与渠道两岸居民的生活安全,给 广大人民群众带来经济财产损失。渠道的局部破损修补刻不容缓,但 人工渠道大多很长,水量较为稳定,长时间保持在正常运行水位,且 控制闸门跨度很大。基于以上因素,既不用关闭闸门切断供水,又能 及时有效的对渠道破损处进行维修,围堰势必是最好的选择,但传统 围堰工程量大,不易拆除和移动。
发明内容
针对当前的移动围堰存在的缺陷和问题,本发明提供一种轨道滑 行式渠道围堰。
本发明解决其技术问题所采用的方案是:
本发明的有益效果:本发明的轨道滑行式渠道围堰,在传统围堰 的基础上,加以改进,简化了原来的的围堰结构,通过在围堰主框架 上设置加水箱,加水箱能够提供围堰所需要的重力,同时不需要额外 拆卸只需要通过排水即可减重,并且在主框架下端增加万向轨道轮, 渠道的岸坡上设置有双轨道,既方便组装又便于移动,不污染拥堵渠 道,不仅可以节省大量人力、财力,还可节约时间提高工作效率,可 广泛应用于人工渠道的局部维修等领域。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的俯视图;
图3为本发明的主视图;
图4为本发明的侧视图;
图5为本发明的使用状态示意图;
图6为万向轨道轮、双轨道的结构示意图;
图7为双轨道的俯视图;
图8为图7中A处的放大结构示意图;
图9为万向轨道轮转弯状态的结构示意图一;
图10为万向轨道轮转弯状态的结构示意图二;
图11为计算简图一;
图12为计算简图二;
图中:1-主框架,101-边框架,2-隔水板,201-竖直隔水板,202- 斜面隔水板,3-隔水作业空腔,4-裙摆式止水橡胶垫,5-加水箱,6- 水箱阀门,7-万向轨道轮,701-轮轴,702-滚轮,703-轮架,704- 竖直转轴,8-横轨,9-竖轨,10-限位凸块,11-可控伸缩推杆,12- 转动臂,1301-横牵引环,1302-竖牵引环,14-钢索,15-绞车,16- 马道,17-岸坡,18-河道,19-圆形转盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1:一种轨道滑行式渠道围堰,如图1-12所示,包括与 外部牵引机构连接的主框架1,本实施例中,牵引机构为设置于马道 16上的绞车15或电葫芦,在主框架1上螺栓安装有隔水板2,隔水 板2为铝合金面板,隔水板相互连接围成上、下贯通的隔水作业空腔3,在竖直方向上,隔水作业空腔3的横截面积由上至下逐渐增大, 保证工人进入隔水作业空间3之后,有较大的有效作业面积,便于施 工;位于主框架的左、右两侧设置有边框架101,主框架、边框架组 合后的整体框架的后侧壁、左侧壁、右侧壁上安装的隔水板均为斜面 隔水板202,主框架、边框架组合后的整体框架的前侧壁上安装的隔 水板为竖直隔水板201,竖直隔水板竖直设置,斜面隔水板与地面形 成45°夹角,能够利用斜面隔水板202上端面的水压将隔水板下方 紧压于岸坡17上,更加牢固;位于主框架1、边框架101外围的隔 水板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫4,裙摆式止水橡胶垫4贴紧岸 坡17达到密封的作用;边框架101中安装有加水箱5,加水箱分别 位于隔水作业空腔3的左、右两侧,加水箱5的下部安装有水箱阀门 6,当加水箱5没入河道水面以下时,河道中的水会从水箱阀门6进 入至加水箱5内,从而提高加水箱5的整体重量,紧贴岸坡17;位 于边框架两侧的隔水板上设置有横牵引环,位于主框架前侧的隔水板 上安装有竖牵引环,横牵引环1301、竖牵引环1302分别通过钢索与 马道16上的绞车15或电葫芦连接,控制整个围堰的移动,当横向移 动时钢索与横牵引环1301连接,当竖向移动时,钢索与竖牵引环1302 连接;在主框架下端安装有万向轨道轮7和可控伸缩推杆11,渠道 的岸坡17上设置有双轨道,万向轨道轮7能够在双轨道上滑行,双 轨道包括横轨8和竖轨9,横轨8和竖轨9相互垂直,横轨和竖轨均 设置于岸坡面以下,保证万向轨道轮7安装于横轨、竖轨中之后,隔 水板的下沿能够贴紧岸坡实现止水密封;横轨、竖轨中均设置有限位 凸块10,万向轨道轮7的中部卡在限位凸块10上,万向轨道轮7的 两侧卡在横轨8和竖轨9的内轨面上,万向轨道轮7沿竖轨9滑动, 实现围堰在岸坡的上下滑动,万向轨道轮7沿横轨8滑动,实现围堰 在岸坡17的左右滑动,限位凸块10在横轨、竖轨垂直相交处中断并 设置有圆形转盘19,万向轨道轮可沿圆形转盘进行自转,保证能够 实现万向轨道轮7的直角转向;万向轨道轮7包括轮轴701、滚轮702、 轮架703和竖直转轴704,滚轮702安装于轮轴701上,轮轴701两 端安装于轮架703下部,竖直转轴701活动安装于轮架703上部,在 轮架外侧安装有转动臂12,转动臂12为L形转动臂,转动臂12的 下端的横臂与轮架703连接,转动臂12上端的竖臂与可控伸缩推杆 11连接,可控伸缩推杆11为电动伸缩推杆或液压伸缩推杆或气缸伸 缩推杆等,可控伸缩推杆11铰接于主框架1上,并且可控伸缩推杆 11通过预先调试好的伸缩长度,来推动转动臂12带动轮架进行90 度的转动,在竖轨上端设置有定位槽20,主框架上设置有定位块, 当人目测定位块与定位槽位置一致时,即表明滚轮卡在圆形转盘上, 此时可进行转动;
实施例2:本实施例的整体式移动围堰以与实施例1中的不同点 位中心进行说明;
本实施例中,加水箱5内设置有水泵,水泵的出水管与水泵阀门 连通,当完工之后,通过水泵将加水箱内的水向外抽出,同时沿岸坡 向上拉动围堰至马道上,节省时间效率高。
稳定分析及具体尺寸的确定如下:
围堰尺寸的计算主要根据渠道内水的浮托力与围堰自重和水压 力作用下在地基摩擦阻力平衡条件得出,而把钢筋固定防浪墙的力作 为预留阻力以保证安全;
相关力学理论计算如下:(相关数据参数见图11、图12)
水压力计算公式推导:
V压=V总-V排
F压=ρgV压
滑动力计算公式推导:
A1=(b+mh0)h0
将上面A1,A2,hj带入下式:
得v2
根据动量公式:
F滑=ρQ(β2v2-β1v1)
得
式中:
根据抗滑摩擦公式:
根据相关资料查得水泥路面摩擦系数取μ=0.6,取h=2m,x为 操作空间宽度,重力加速度取ɡ=9.8m/s2,水的密度ρ=1000㎏/m3, 渠道内最高水深取h0=3m,过水断面流量Q=42m3,渠道底宽b=7m,适 用渠道边坡坡度1:1.5、1:2.0:1:2.5、1:3.0、1:3.5等五种 工况。计算最不利工况为渠道边坡m=1.5。
单位断面上的抗滑稳定分析计算:
作业空间宽度取4m,
钢筋自重:
G=ρgV'=5×0.0037×7.85×9.8=1.43KN
函数关系式:
F压=17.15x+175.42
F压=244.02KN
经计算,渠道正常过水断面面积为A1=34.5m3,断面平均流速 V1=1.22m/s,收缩断面面积A2=28.6m3,断面收缩处按最不利角度90° 计算,则局部水头损失系数:
局部水头损失:
对收缩处前后断面列伯努利能量方程,即可得:
式中:
收缩断面流速:
V2=1.17m/s
选取收缩断面前后水体为控制体,以顺水流方向为正方向,列动量方 程:
Rx=ρQ(β2v2-β1v1)
Rx=-2.1KN
式中:F1、F2---控制体上、下游断面动水压力,F1=F2=0KN;
β1、β2---动量修正系数,常采用1.0;
作用于围堰上的水流推力为2.1KN。
抗滑稳定计算:
0.6×244.02=146.412KN≥2.1KN
等式恒成立,依靠自重可以达到稳定要求,为提高安全性,可适当增 加配重。
单位断面上的抗弯强度计算:
以工字钢20a作为骨架结构,钢材密度ρ钢材=7.85×103kg/m3,断 面面积A=3555mm2。
单位作业空间横梁自重:
G=ρgV横梁=0.0037×7.85×9.8=0.29KN
其均布荷载
q=F+G=17.15KN/m+0.29KN/m=17.44KN/m
钢材截面模量Wx=236900mm3,最大弯矩
最大应力计算:
解得 l≤5.1m。
通过计算得出工作区域一夸梁长度最大值为5.1m。整体式围堰 设计工作区域计算宽度为4m,符合要求。
本研究通过采用理论计算及水工模型试验的方法,对组合式移动 围堰的稳定性进行分析,确定其在渠道边坡及其水中的稳定安全系数; 采用围堰整体模型试验,确定结构受力关键部位和薄弱环节;结合模 型试验结果,对组合式移动围堰的关键部件进行力学性能试验及止水 防渗性能试验;根据组合式移动围堰力学性能、整体仿真影响因素, 以不同挡水面板材质、配重水箱大小、钢筋型号、钢筋尺寸、间距作 为设计变量,考虑批量成产、仓储运输、快速安装等因素,为组合式 移动围堰的推广应用提供理论基础。
具体施工:
安装具体操作:
1、将移动式围堰运至施工场地,通过螺栓将隔水板2固定在主框架 1和边框架101上,安装时要注意压紧防渗橡胶。
2、组装完成后,将加水箱5安放在隔水作业空腔3左右两侧的三角 形配重区域内。
3、最后将裙摆式止水橡胶垫4安装在隔水板2与岸坡17接触的边沿。
4、组装完成后,在需要施工的区域铺设横轨和竖轨,将钢索与竖向 牵引环连接,开启电葫芦,围堰沿着轨道移动,将围堰移动至需要维 修的岸坡处,使裙摆式止水橡胶垫4充分展开并贴紧岸坡17。
5、放置完成后,关停电葫芦,主框架1下端支撑在岸坡17上,用抽 水设备将隔水作业空腔3内积水抽出,随着隔水作业空腔3内积水的 减少,外部水压会逐渐增大,压紧裙摆式止水橡胶垫4起到防渗效果。
6、同时利用水泵向加水箱5内充水,以增强抗滑稳定。等隔水作业 空腔3内部内部积水抽干,且加水箱5内充满水后,即可在隔水作业 空腔3内施工。
拆除具体操作:
1、施工完毕,将加水箱5的水箱阀门6打开,加水箱内的水会流出 或者利用水泵抽出。
2、将开启电葫芦,电葫芦牵引钢索将围堰沿岸坡拉至马道上。
3、依次拆掉裙摆式止水橡胶垫4、隔水板2、加水箱5,运至下一个 施工地点。
Claims (8)
1.一种轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:包括与外部牵引机构连接的主框架,主框架上安装有隔水板,隔水板相互连接围成上、下贯通的隔水作业空腔,位于主框架的左、右两侧设置有边框架,所述边框架中安装有加水箱,加水箱的下部安装有水箱阀门,位于主框架、边框架外围的隔水板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫;
所述主框架下端安装有万向轨道轮和可控伸缩推杆,渠道的岸坡上设置有双轨道,所述双轨道包括横轨和竖轨,横轨、竖轨中均设置有限位凸块,万向轨道轮通过限位凸块卡装于横轨、竖轨中,所述限位凸块在横轨、竖轨垂直相交处中断并设置有圆形转盘,所述万向轨道轮可沿圆形转盘进行自转;所述万向轨道轮包括轮轴、滚轮、轮架和竖直转轴,滚轮安装于轮轴上,轮轴两端安装于轮架下部,所述竖直转轴活动安装于轮架上部,所述轮架上安装有转动臂,转动臂上端与可控伸缩推杆连接,所述可控伸缩推杆铰接于主框架上,可控伸缩推杆能够推动转动臂带动轮架进行转动;在竖轨上端设置有定位槽,所述主框架上设置有定位块。
2.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述主框架、边框架组合后的框架后侧壁、左侧壁、右侧壁上安装的隔水板均为斜面隔水板,主框架、边框架组合后的框架前侧壁上安装的隔水板为竖直隔水板,所述斜面隔水板与地面形成45°夹角,竖直隔水板竖直设置。
3.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:位于边框架两侧的隔水板上设置有横牵引环,位于主框架前侧的隔水板上安装有竖牵引环,横牵引环、竖牵引环分别通过钢索与外部的牵引机构连接。
4.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述牵引机构为设置于马道上的绞车或电葫芦。
5.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述隔水板为铝合金面板。
6.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述加水箱内设置有水泵,水泵的出水管与水泵阀门连通。
7.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述隔水板侧边均设置有防渗橡胶层。
8.根据权利要求1所述的轨道滑行式渠道围堰,其特征在于:所述转动臂为L形转动臂,转动臂的下端的横臂与轮架连接,转动臂上端的竖臂与可控伸缩推杆连接。
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