CN110438978A - 一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，包括加翼段和非加翼段；加翼段包括连接件、固定件、翼板、螺栓，固定件共四组焊接在连接件四周，每组设有滑槽并开有螺栓孔，翼板沿滑槽滑至指定位置后通过螺栓锁定，与连接件形成一个整体，连接件上下通过螺纹与非加翼段连接，形成完整的装配式固定器。本发明将翼板和连接件作为装配式组件，通过滑槽、螺栓和螺纹进行组装，可实现现场快速施工，同时可根据现场条件及需求提供翼板形式和固定器长度的多种组合。本发明适用堤防各类土质条件、水平承载力比不加翼板提高50％以上、水平位移小、部件轻运输方便、安装速度快、耐腐蚀、可回收。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程堤坝抢险加固领域，具体是一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器。
背景技术
我国幅员辽阔，江河流域广、河道长，仅长江中下游两岸堤防就有约30000公里，其中长江干堤3904公里。洪涝灾害引起的堤防险情众多，如管涌、溃口、崩岸等，威胁着沿岸人民生命财产的安全。当堤防发生溃口、崩岸险情时，抢险时往往需要有牢固的支点来提供水平抗力，进行进占、固定土工布、拉网，组成堵口抗冲结构，防止抛填物被水流冲走。
当汛期堤坝发生险情需要抢险时，有以下几个特点：
(1)通常事发突然，需要快速完成施工；需要抢险方法工艺简单，施工速度快，及时发挥作用；
(2)江河堤坝分布广，险情发生不可预测，部分堤坝抢险施工空间有限，交通不便，很难使用大型运输设备，需要用于抢险的物资和设备轻便，依靠人力即可完成。
目前，堤防险情发生时一般采用木桩来提供水平抗力。但是采用木桩耗费木材、不环保、不耐腐蚀，并且木桩的材料强度低、桩长短、没有较好的接桩措施，使得木桩的水平承载力较低、使用深度小、水平位移大，当溃口较大时往往需要非常多的木桩才能起到需要的固定作用，造成材料的浪费，甚至溃口规模大到一定程度时木桩无法适用。
在堤防上采用钢管桩作为固定点能利用钢材强度高的特点，有效提高桩基的水平承载力及使用深度。在钢管桩的基础上增加翼板能大大提高桩的水平承载力，目前主要应用在海洋风电基础中。如范庆来等发明的一种新型加翼桩(ZL201620844479.1)，在钢管桩上焊接环形板，并设置三角形的肋，从而增加桩基刚度改善翼板的受力性能。但是堤防的地基土为黏性土，强度高于海洋土，设置环形板后大大增加了植桩的难度，并且其翼板与桩焊接成一个整体，单根重量大，不便于运输。
钱原铭等发明的一种中空沉箱与带翼板桩基抗拔复合结构(ZL201721228359.X)，在桩基表面设有若干凸出翼板，插入贯通孔内与沉箱连接固定，从而增加结构的抗拔力，提高了防波堤结构的抗浮托能力。这种结构用在水下，其翼板主要用于与沉箱连接，不起抗水平力的作用，沉箱的运输需要使用大型设备，不适用于堤防抢险。
发明内容
本发明针对已有堤防抢险中采用的木桩及现有加翼桩的不足，提供了一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，将固定器拆分成多个部分，部件轻运输方便，使用时利用滑槽、螺栓和螺纹进行现场组装，可实现现场快速施工，同时可根据现场条件及需求提供翼板形式和固定器长度的多种组合，适用堤防各类土质条件。本发明利用水平荷载作用下翼板与土之间的相互挤压，提高整体的水平承载力，同时减小水平位移，具有水平承载力大、水平位移小、固定作用强、耐腐蚀、可回收的优势。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，包括加翼段和非加翼段，所述加翼段包括连接件、固定件、翼板、螺栓，固定件共四组焊接在连接件四周，每组设有滑槽并开有螺栓孔，翼板沿滑槽滑至指定位置后通过螺栓锁定，与连接件形成一个整体，连接件上下通过螺纹与非加翼段连接，形成完整的装配式固定器。
进一步的，所述连接件为上下有螺纹，四周焊接有固定件的圆形钢管，长度为300mm～600mm。
进一步的，所述固定件为开有滑槽和螺栓孔、横断面为“冂”字形钢板，共四组，每组固定件均匀焊接在连接件四周，相邻两组间隔角度为90°；每组固定件均开有上下两个圆形螺栓孔，滑槽呈倒凸字形，可使翼板滑入后不会上下移动。
进一步的，所述翼板为横断面呈倒凸字形、平面为矩形或倒梯形钢板，厚度与固定件的滑槽相匹配，翼板长边开有与固定件相匹配的圆形螺栓孔，沿滑槽插入固定件后，通过螺栓将两者固定。
本发明提出的用于堤防抢险提供水平抗力的装配式加翼桩，较以往的抢险方法有以下方面的进步和优势：
(1)本发明在较浅埋深处设置十字翼板，利用翼板增大挤土面积，但未显著增加桩的击入阻力，使得在直径不变、击入耗能未明显增加的条件下，能显著提高水平承载力，同时减小水平位移，固定作用明显；
(2)本发明将固定件焊接在连接件上，通过滑槽和螺栓将翼板固定，实现翼板—固定件—连接件的传力路径，固定件横断面为“冂”字形，增大了与连接件相连截面的抗弯刚度，与直接将翼板焊接在连接件上相比，这种连接能承受更大的弯矩，提高了整体的水平承载力；
(3)本发明设置水平滑槽能便于翼板定位和组装，同时可阻止翼板发生上下移动，使翼板收到的力通过滑槽间的接触和挤压能直接传递给固定件，减小螺栓的受力，降低对螺栓的需求；
(4)本发明的加翼段可搭配不同截面形状(矩形、倒梯形)、不同宽度的翼板以及不同长度的非加翼段，能满足不同水平抗力的需求，可根据现场条件和需求即时组装即时使用，适用堤防各类土质条件；
(5)本发明的管件和板件均可拆分组装，单件重量小、轻便，人力即可运输，满足抢险需求，尤其适用于地理条件不好，无法进行机械运输的情况；
(6)本发明各组件预先加工完成并做好防腐处理，可保证精度，现场组装无需焊接，质量有保证，使用完成后可回收，还可用于临时工程如大型帐篷的抗拉基础等地方。
附图说明
图1是本发明用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器的结构示意图；
图2是本发明用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器的的俯视图；
图3是本发明用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器中加翼段的组装示意图；
图4是本发明与现有普通管桩水平荷载与水平位移的关系曲线图。
图中：1—加翼段；2—非加翼段；3—连接件；4—固定件；5—翼板；6—螺栓；7—圆形螺栓孔；8—螺纹；9—竖向滑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1，本发明实施例提供一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，包括加翼段1、非加翼段2，其中加翼段1包括连接件3、固定件4、翼板5、螺栓6。
连接件3为上下有螺纹8、四周焊接有固定件4的圆形钢管，长度为300mm～600mm。连接件3与非加翼段2通过上下部位的螺纹8连接在一起。
请进一步参考图2-3，固定件4为开有竖向滑槽9和圆形螺栓孔7、横断面为“冂”字形钢板，共四组，每组固定件4均匀焊接在连接件3四周，相邻两组间隔角度为90°；每组固定件4均开有上下两个圆形螺栓孔7，滑槽9呈倒凸字形，可使翼板5滑入后不会上下移动。
翼板5为横断面呈倒凸字形、平面为矩形或倒梯形钢板，厚度与固定件4的滑槽9相匹配，翼板5长边开有与固定件4相匹配的圆形螺栓孔7，沿滑槽9插入固定件4后，通过螺栓6将两者固定。
安装时根据所需长度确定下部和上部非加翼段2的长度，在现场将四块翼板5分别插入固定件4的滑槽9中，对齐圆形螺栓孔7后用螺栓6将翼板5固定在固定件4上，形成加翼段1；利用击入设备将下部非加翼段2击入土中至一定深度后，将组装好的加翼段1通过螺纹8拧紧在下部非加翼段2上，然后将上部非加翼段2拧紧在加翼段1上，启动设备继续击入，直至翼板5到达预定深度。
为验证本发明的效果，选取某一黏性土层进行了现场试验，固定器入土深度为3m，非加翼段直径为200mm，翼板尺寸为200mm(宽)*300mm(高)；利用打桩机将固定器打入土中至翼板完全插入土层后，进行水平承载力试验，记录水平拉力与水平位移，绘制关系曲线；试验表明，相比于相同直径和长度不加翼板的管桩，本发明水平承载力有较大提高，可达50％，水平承载力随翼板尺寸和土层力学性质不同而有一定的差异，见图4。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，包括非加翼段(2)，其特征在于：还包括加翼段(1)，所述加翼段(1)包括连接件(3)、固定件(4)、翼板(5)、螺栓(6)，固定件(4)共四组焊接在连接件(3)四周，固定件(4)设有竖向滑槽(9)并开有第一螺栓孔，翼板(5)上设有与固定件(4)的第一螺栓孔对应的第二螺栓孔，翼板(5)沿滑槽(9)滑至指定位置后，通过螺栓(6)穿设第一螺栓孔和第二螺栓孔将固定件(4)和连接件(3)连接成一个整体，连接件(3)上下通过螺纹与非加翼段(2)相连，形成完整的装配式固定器。
2.如权利要求1所述的用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，其特征在于：所述连接件(3)为上下有螺纹的圆形钢管，长度为300mm～600mm，连接件(3)的四周焊接有固定件(4)。
3.如权利要求1或2所述的用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，其特征在于：所述固定件(4)为横断面为“冂”字形钢板，共四组，每组固定件(4)均匀焊接在连接件(3)四周，相邻两组间隔角度为90°；每组固定件(4)均开有上下两个第一螺栓孔，滑槽(9)呈倒凸字形，可使翼板(5)滑入后不会上下移动。
4.如权利要求3所述的用于堤防抢险抵抗大吨位水平力的装配式固定器，其特征在于：所述翼板(5)横断面呈倒凸字形、平面为矩形或倒梯形钢板，厚度与固定件(4)的滑槽(9)相匹配，翼板(5)长边开有与固定件(4)的第一螺栓孔相匹配的第二螺栓孔，翼板(5)沿滑槽(9)插入固定件(4)的后滑槽(9)，通过螺栓(6)将固定件(4)和翼板(5)固定形成十字翼板。
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