CN110172955B - 一种多角度可调挑流消能装置的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多角度可调挑流消能装置及其施工方法，设置一级挑流坎和二级挑流坎，在一级挑流坎上设置弧形钢板和间隔设置的左钢板、中钢板和右钢板，在二级挑流坎上设置调节杆，通过调节杆与左钢板、中钢板和右钢板实现多角度可调节的挑流消能，可以大幅提高消能效果，采用预埋螺栓可以拆卸连接，便于结构安装，维护，可以在新建或改建工程中得到广泛应用。

Description

一种多角度可调挑流消能装置的施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程的挑流消能装置，具体涉及一种多角度可调挑流消能装置及其施工方法。

背景技术

水利工程中为了实现对下泄水流的消能，往往需要修建消能设施，这些消能设施通过改变水流的原有形态，可以对水流能量进行耗散削弱，以减轻水流能量对下游河道或已有水工建筑物与的破坏。

挑流消能是通过鼻坎或挑流坎，将下泄水流挑射到空中，在空中利用水流产生的碰撞耗散能量，挑流消能可以起到较强的消能效果，在水利工程的坝体或堰体的溢流段中得到了较为广泛的应用，但若挑流消能的碰撞有限，水流能量仍较大时，会对下游河道产生明显的冲刷，因此，提高挑流消能的耗散能力是目前的重要技术问题。

为了实现挑流耗散，水利工程中还采用了扩散式挑流消能、差动式挑流消能等消能方式，这些消能方式虽然较传统的挑流消能，提高了消能效果，但是其往往不具备调节性，一旦建成后，挑流将安装设定的流道进行消能，且对挑流坎的破坏较大，一旦出现挑流坎破坏，需要进行较大规模的维护施工，工程造价相对较高。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出了一种多角度可调挑流消能装置，可以实现挑流坎的调节式性能，且维护难度和成本较低。

本发明提供一种多角度可调挑流消能装置，包括坝体、一级挑流坎、二级挑流坎，所述溢流面设置在坝体表面，为弧形面，一级挑流坎位于坝体表面的尾端，一级挑流坎的弧形面与坝体的弧形面连接，所述二级挑流坎高程低于一级挑流坎，所述二级挑流坎的上表面为平面，所述坝体采用素混凝土结构，所述一级挑流坎和二级挑流坎均为钢筋混凝土结构，其特征在于：所述一级挑流坎的弧形面上设置有与弧形面匹配的弧形钢板，所述弧形钢板上设置有合页，所述合页为三个，所述合页包括第一合页片、转轴和第二合页片，所述第一合页片均与所述弧形钢板固定连接，三个所述第二合页片分别与左钢板、中钢板和右钢板固定连接，所述左钢板、中钢板和右钢板均可以绕转轴进行转动，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板下分别固定设置有第一楔形块，所述一级挑流坎的侧表面、二级挑流坎的上表面和侧表面分别设置有可拆卸的橡胶防护层，所述橡胶防护层通过螺栓与所述一级挑流坎和二级挑流坎可拆卸连接，所述二级挑流坎的上表面上还设置有钢垫板，所述钢垫板位于橡胶防护层上，所述二级挑流坎中设置有预埋螺栓，所述预埋螺栓穿过橡胶防护层，所述钢垫板通过预埋螺栓固定在所述橡胶防护层上，所述钢垫板上固定有三个第二楔形块，每个所述第二楔形块上均设置有调节杆底座和调节杆，所述调节杆包括依次套设连接的第一调节杆和第二调节杆，所述调节杆底座上设置有第一调节杆，所述第一调节杆中套设有第二调节杆，所述第二调节杆顶端设置有平板，所述平板分别与对应的所述第一楔形块固定连接，通过调整所述调节杆的长度可以调整所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板与所述一级挑流坎弧形面的角度，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板所在平面与所述一级挑流坎弧形面切线形成的角度均不相同，其中所述中钢板形成的角度最大，所述左钢板的角度次之，所述右钢板的角度最小，通过所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板形成的错落角度，可以提高挑流的空间碰撞，从而提高挑流的消能效果，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板间隔设置，利用其形成的间隔空隙，可以进一步提高消能效果，在所述间隔空隙中设置有橡胶防护层，用于对间隔空隙的防护。

作为优选，所述调节杆选择为液压缸，所述第一调节杆对应于缸体，第二调节杆对应于活塞杆。

作为优选，所述第一调节杆和第二调节杆之间还填充设置有阻尼缓冲装置。

作为优选，所述钢垫板为长方形钢板，所述钢垫板上还设置有与第二楔形块配合的限位槽，所述第二楔形块放置在所述限位槽中，从而对第二楔形块进行限位。

作为优选，所述弧形钢板优选通过一级挑流坎中的预埋螺栓进行固定。

本发明还提供一种多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在修建坝体时绑扎一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼，所述一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼通过钢筋连接，且所述一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼均与锚杆固定连接，所述锚杆深入基础，以提高结构整体稳定性；在所述一级挑流坎与二级挑流坎中分别设置若干预埋螺栓；

S2：立模板浇筑坝体、一级挑流坎和二级挑流坎的混凝土，养护至设计强度；

S3：在一级挑流坎的弧形面上通过设置的预埋螺栓固定弧形钢板，所述弧形钢板上设置有合页，在所述一级挑流坎的侧面、二级挑流坎的上表面和侧面分别通过预埋螺栓固定设置所述橡胶防护层，其中位于二级挑流坎上表面的橡胶防护层设置有空洞，所述二级挑流坎上表面的预埋螺栓穿过所述空洞后与钢垫板固定连接；

S4：在所述合页上分别固定所述左钢板、中钢板和右钢板，所述左钢板、中钢板、右钢板的下部分别固定设置有第一楔形块；

S5：在所述钢垫板的对应设置分别设置三个第二楔形块，所述第二楔形块上固定设置有调节杆底座，将所述调节杆固定在调节杆底座上，并使第一调节杆与调节杆底座固定连接，第二调节杆的顶部设置平板；

S6：分别将平板与对应的所述第一楔形块固定连接，通过调节杆长度设置的不同，调节所述左钢板、中钢板和右钢板所在平面与所述一级挑流坎弧形面切线形成的角度，从而形成错落的消能挑流形式，完成施工。

本发明的优点和有益效果在于：

1）在传统的挑流坎上增设了弧形钢板和匹配的可转动的左钢板、中钢板和右钢板，利用左钢板、中钢板、右钢板形成的角度不同，形成错落式的消能方式；其中左钢板、中钢板和右钢板之间还是在有间隙，这种设置方式可以大幅提高消能效果，水流在空间中形成错落式的三维碰撞，提高了消能效果；对于转轴合页的设置，可以调整角度，提高消能的适应性；

2）在一级挑流坎的基础上，增设高程较低的二级挑流坎，二级挑流坎上固定有调节杆，利用调节杆既可以调整左钢板、中钢板、右钢板的角度，也可以起到支撑作用，提高了结构整体的稳定型；

3）考虑挑流角度设置的不同，在设置左钢板、中钢板和右钢板时，增设了楔形块，楔形块可以调整调节杆的设置角度，便于结构受力，利用楔形块，可以使调节杆斜向设置，实现左钢板、中钢板、右钢板的斜向设置，通过楔形块坡度的调整可以提高其通用性；

4）在水流碰撞激烈的区域，增设橡胶防护层，提高了一级挑流坎和二级挑流坎的防护，保证了结构的实用性；

5）采用预埋螺栓实现结构连接，便于组装拆卸，结构发生局部破坏时，只需要拆除损坏部分进行更换即可，工程维修成本低；

6）新建工程时，通过调节左钢板、中钢板和右钢板的角度，即可实现不同效果的消能，根据工程所处工程条件的改变，可以对消能效果进行适应性的改变；对于已有工程，进行弧形钢板等结构的安装既可以实现调节挑流消能，具有较强的工程使用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为中钢板的设置侧面图；

图3为左钢板、中钢板和右钢板的设置侧面图；

图4为左钢板、中钢板和右钢板的设置俯视图；

图5为第二楔形块设置示意图；

图6为第一楔形块设置示意图；

图7为钢垫板设置示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多角度可调挑流消能装置，包括坝体1、一级挑流坎2、二级挑流坎3，所述溢流面设置在坝体1表面，为弧形面，一级挑流坎2位于坝体1表面的尾端，一级挑流坎2的弧形面与坝体1的弧形面连接，所述二级挑流坎3高程低于一级挑流坎2，所述二级挑流坎3的上表面为平面，所述坝体1采用素混凝土结构，所述一级挑流坎2和二级挑流坎3均为钢筋混凝土结构，其特征在于：所述一级挑流坎2的弧形面上设置有与弧形面匹配的弧形钢板4，所述弧形钢板4上设置有合页5，所述合页5为三个，所述合页5包括第一合页片、转轴和第二合页片，所述第一合页片均与所述弧形钢板4固定连接，三个所述第二合页片分别与左钢板6、中钢板7和右钢板8固定连接，所述左钢板6、中钢板7和右钢板8均可以绕转轴进行转动，所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8下分别固定设置有第一楔形块9，所述一级挑流坎2的侧表面、二级挑流坎3的上表面和侧表面分别设置有可拆卸的橡胶防护层10，所述橡胶防护层10通过螺栓与所述一级挑流坎2和二级挑流坎3可拆卸连接，所述二级挑流坎3的上表面上还设置有钢垫板11，所述钢垫板11位于橡胶防护层10上，所述二级挑流坎3中设置有预埋螺栓12，所述预埋螺栓12穿过橡胶防护层10，所述钢垫板11通过预埋螺栓12固定在所述橡胶防护层10上，所述钢垫板11上固定有三个第二楔形块13，每个所述第二楔形块13上均设置有调节杆底座14和调节杆，所述调节杆包括依次套设连接的第一调节杆15和第二调节杆16，所述调节杆底座14上设置有第一调节杆15，所述第一调节杆15中套设有第二调节杆16，所述第二调节杆16顶端设置有平板17，所述平板17分别与对应的所述第一楔形块9固定连接，通过调整所述调节杆的长度可以调整所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8与所述一级挑流坎2弧形面的角度，所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8所在平面与所述一级挑流坎2弧形面切线形成的角度均不相同，其中所述中钢板7形成的角度最大，所述左钢板6的角度次之，所述右钢板8的角度最小，通过所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8形成的错落角度，可以提高挑流的空间碰撞，从而提高挑流的消能效果，所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8间隔设置，利用其形成的间隔空隙，可以进一步提高消能效果，在所述间隔空隙中设置有橡胶防护层，用于对间隔空隙的防护。

作为优选，所述调节杆选择为液压缸，所述第一调节杆15对应于缸体，第二调节杆16对应于活塞杆。

作为优选，所述第一调节杆15和第二调节杆16之间还填充设置有阻尼缓冲装置。

作为优选，所述钢垫板11为长方形钢板，所述钢垫板11上还设置有与第二楔形块13配合的限位槽，所述第二楔形块13放置在所述限位槽中，从而对第二楔形块13进行限位。

作为优选，所述弧形钢板4优选通过一级挑流坎2中的预埋螺栓12进行固定。

本发明还提供一种多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在修建坝体1时绑扎一级挑流坎2和二级挑流坎3钢筋笼，所述一级挑流坎2和二级挑流坎3钢筋笼通过钢筋连接，且所述一级挑流坎2和二级挑流坎3钢筋笼均与锚杆固定连接，所述锚杆深入基础，以提高结构整体稳定性；在所述一级挑流坎2与二级挑流坎3中分别设置若干预埋螺栓；

S2：立模板浇筑坝体1、一级挑流坎2和二级挑流坎3的混凝土，养护至设计强度；

S3：在一级挑流坎2的弧形面上通过设置的预埋螺栓12固定弧形钢板4，所述弧形钢板4上设置有合页5，在所述一级挑流坎2的侧面、二级挑流坎3的上表面和侧面分别通过预埋螺栓固定设置所述橡胶防护层10，其中位于二级挑流坎3上表面的橡胶防护层10设置有空洞，所述二级挑流坎3上表面的预埋螺栓12穿过所述空洞后与钢垫板11固定连接；

S4：在所述合页5上分别固定所述左钢板6、中钢板7和右钢板8，所述左钢板6、中钢板7、右钢板8的下部分别固定设置有第一楔形块9；

S5：在所述钢垫板11的对应设置分别设置三个第二楔形块13，所述第二楔形块13上固定设置有调节杆底座14，将所述调节杆固定在调节杆底座14上，并使第一调节杆15与调节杆底座14固定连接，第二调节杆16的顶部设置平板17；

S6：分别将平板17与对应的所述第一楔形块9固定连接，通过调节杆长度设置的不同，调节所述左钢板6、中钢板7和右钢板8所在平面与所述一级挑流坎2弧形面切线形成的角度，从而形成错落的消能挑流形式，完成施工。

所述左钢板6、所述中钢板7、所述右钢板8间隔设置，利用其形成的间隔空隙，为进一步提高消能效果，还可以在所述间隔空隙中设置有橡胶防护层，用于对间隔空隙的防护

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种多角度可调挑流消能装置的施工方法，所述多角度可调挑流消能装置包括坝体、一级挑流坎、二级挑流坎，在坝体表面设置有溢流面，溢流面为弧形面，一级挑流坎位于坝体表面的尾端，一级挑流坎的弧形面与坝体的弧形面连接，所述二级挑流坎高程低于一级挑流坎，所述二级挑流坎的上表面为平面，所述坝体采用素混凝土结构，所述一级挑流坎和二级挑流坎均为钢筋混凝土结构，其特征在于：所述一级挑流坎的弧形面上设置有与该弧形面匹配的弧形钢板，所述弧形钢板上设置有合页，所述合页为三个，所述合页包括第一合页片、转轴和第二合页片，三个所述第一合页片均与所述弧形钢板固定连接，三个所述第二合页片分别与左钢板、中钢板和右钢板固定连接，所述左钢板、中钢板和右钢板均可以绕转轴进行转动，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板下表面分别固定设置有第一楔形块，所述一级挑流坎的侧表面、二级挑流坎的上表面和侧表面分别设置有可拆卸的橡胶防护层，所述橡胶防护层通过螺栓与所述一级挑流坎和二级挑流坎可拆卸连接，所述二级挑流坎的上表面上还设置有钢垫板，所述钢垫板位于橡胶防护层上，所述二级挑流坎中设置有预埋螺栓，所述预埋螺栓穿过橡胶防护层，所述钢垫板通过预埋螺栓固定在所述橡胶防护层上，所述钢垫板上固定有三个第二楔形块，每个所述第二楔形块上均设置有调节杆底座和调节杆，所述调节杆包括第一调节杆和第二调节杆，所述调节杆底座上设置有第一调节杆，所述第一调节杆中套设有第二调节杆，所述第二调节杆顶端设置有平板，所述平板分别与对应的所述第一楔形块固定连接，通过调整所述调节杆的长度可以调整所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板与所述一级挑流坎弧形面的角度，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板所在平面与所述一级挑流坎弧形面切线形成的角度均不相同，其中所述中钢板形成的角度最大，所述左钢板的角度次之，所述右钢板的角度最小，通过所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板形成的错落角度，可以提高挑流的空间碰撞，从而提高挑流的消能效果，所述左钢板、所述中钢板、所述右钢板间隔设置，利用其形成的间隔空隙，可以进一步提高消能效果，在所述间隔空隙中设置有橡胶防护层，用于对间隔空隙进行防护；所述施工方法包括如下步骤：

S1：在修建坝体时绑扎一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼，所述一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼通过钢筋连接，且所述一级挑流坎和二级挑流坎钢筋笼均与锚杆固定连接，所述锚杆深入基础，以提高结构整体稳定性；在所述一级挑流坎与二级挑流坎中分别设置若干预埋螺栓；

S2：立模板浇筑坝体、一级挑流坎和二级挑流坎的混凝土，养护至设计强度；

S3：在一级挑流坎的弧形面上通过设置的预埋螺栓固定弧形钢板，所述弧形钢板上设置有合页，在所述一级挑流坎的侧面、二级挑流坎的上表面和侧面分别通过预埋螺栓固定设置所述橡胶防护层，其中位于二级挑流坎上表面的橡胶防护层设置有空洞，所述二级挑流坎上表面的预埋螺栓穿过所述空洞后与钢垫板固定连接；

S4：在所述合页上分别固定所述左钢板、中钢板和右钢板，所述左钢板、中钢板、右钢板的下表面分别固定设置有第一楔形块；

S5：在所述钢垫板的对应位置分别设置三个第二楔形块，所述第二楔形块上固定设置有调节杆底座，将所述调节杆固定在调节杆底座上，并使第一调节杆与调节杆底座固定连接，第二调节杆的顶部设置平板；

S6：分别将平板与对应的所述第一楔形块固定连接，通过调节杆长度设置的不同，调节所述左钢板、中钢板和右钢板所在平面与所述一级挑流坎弧形面切线形成的角度，从而形成错落的消能挑流形式，完成施工。

2.如权利要求1所述的多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于：所述调节杆为液压缸，所述第一调节杆对应于缸体，第二调节杆对应于活塞杆。

3.如权利要求1所述的多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于：所述第一调节杆和第二调节杆之间还填充设置有阻尼缓冲装置。

4.如权利要求1所述的多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于：所述钢垫板为长方形钢板，所述钢垫板上还设置有与第二楔形块配合的限位槽，所述第二楔形块放置在所述限位槽中，从而对第二楔形块进行限位。

5.如权利要求1所述的多角度可调挑流消能装置的施工方法，其特征在于：所述弧形钢板通过一级挑流坎中的预埋螺栓进行固定。

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