CN111042079B - 一种带薄弱节结构的趸船拦污漂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有薄弱节的趸船拦污漂，包括趸船浮箱、端部趸船浮箱、普通连接件、薄弱节连接件、柔性钢缆；处于中部的两节趸船浮箱之间通过薄弱节连接件铰接，并且，这两节之间还连接所述柔性钢缆，柔性钢缆可承受的拉力大于薄弱节连接件，普通连接件的强度大于薄弱节连接件。本发明涉及的趸船拦污漂可以仅改变传统趸船拦污漂其中一节的连接结构，增加薄弱节连接件和钢索，可使拦污漂断裂位置可控，且不发生脱离。保证进水口、拦污栅等结构的安全。

Description

一种带薄弱节结构的趸船拦污漂

技术领域

本发明涉及一种带有薄弱节的趸船拦污漂结构。适用于漂浮物较多、安全性要求高的水电工程拦污漂结构。

背景技术

水利水电工程中，特别是水电站建成蓄水后，需要将植物根茎、动物尸体、泡沫塑料、生活垃圾等漂浮物阻隔在进水口之外，避免污物进入水轮机组，保证水轮机组正常运行。常规做法中，除了在进水口处设置拦污栅外，也常在进水口前一段距离处设置拦污漂。这样做可以将漂浮物阻隔在拦污漂之外，减少进入拦污栅前的漂浮物数量和尺寸，减小拦污栅前的清污压力，保障水轮机持续运行。当漂浮物在拦污漂前大量堆积之后，需要考虑将漂浮物通过泄洪设施下泄或者进行集中清理。

现有常用的浮式拦污漂装置主要是钢丝缆绳拦污漂、纤维缆绳拦污漂和趸船拦污漂3类，钢丝缆绳拦污漂一般由钢丝缆绳、金属浮箱、纤维网、吊坠等组成，钢丝绳作为主承载结构。钢丝缆绳拦污漂柔性较好，可以移动拦污漂进行排漂作业。但钢丝缆绳抗锈蚀性能受钢丝母材影响大，反复运动易出现散股破坏，使用寿命有限。纤维绳拦污漂一般由纤维缆绳、非金属浮箱、纤维网和吊坠组成，纤维缆绳作为主承载结构。具有结构简单轻便紧凑的特点，柔性好，可以移动拦污漂进行排漂作业。但是纤维缆绳在露天环境下，易老化破坏，寿命短，需经常更换。钢丝缆绳和纤维缆绳拦污漂一般用于漂浮物不是特别多，对拦污漂结构寿命要求不是非常高的水电工程中。

趸船拦污漂由一节节金属趸船组成，趸船下挂金属格栅，节间采用铰链连接。趸船拦污漂布置一般需设置两个或多个固定墩，端部趸船采用滑轮与固定墩的轨道槽连接，保证拦污漂可以随水位变化自由升降。趸船拦污漂安全裕度大，拦污效果好，使用寿命长。一般用于漂浮物较多，且对结构寿命要求高的水电工程中。由于端部固定于轨道槽，趸船拦污漂一般不能通过移动拦污漂进行排漂作业，需要布置排漂建筑物或者配合专业排漂船只进行排漂。由于趸船体积一般较大，如果拦污漂前聚集漂浮物过多，极端工况下导致趸船连接处断裂，脱落的一节或多节趸船将对进水口、拦污栅及大坝闸门门槽等结构的安全构成重大威胁。

因此，为了趸船拦污漂运行更安全可靠，需要设计一种结构，消除因漂浮物过多导致拦污漂断裂、趸船脱离带来的安全威胁。

发明内容

为了消除趸船拦污漂在极端工况下断裂破坏对进水口、拦污栅等结构的安全威胁，本发明旨在提供一种可靠结构，使得趸船拦污漂在受到极端荷载情况下可以在指定位置断开，并且断开后趸船不脱离，从而在维持趸船拦污漂的拦漂效果的前提下，增加结构安全性，避免大坝、进水口和拦污栅受到破坏。

为了实现上述目标，本发明所采用的技术方案是：

一种带有薄弱节的趸船拦污漂，其特征在于包括趸船浮箱、端部趸船浮箱、普通连接件、薄弱节连接件、柔性钢缆；处于中部的两节趸船浮箱之间通过薄弱节连接件铰接，并且，这两节之间还连接所述柔性钢缆，柔性钢缆可承受的拉力大于薄弱节连接件，普通连接件的强度大于薄弱节连接件。

由于薄弱节连接件抗拉能力小于普通连接件，当漂浮物超标时，趸船浮箱之间的连接件受拉，薄弱节连接件承受的拉力首先达到极限值而破坏，从而保证拦污漂断裂位置可控。

水流和漂浮物使拦污漂向进水口一侧绷紧，拦污漂所受的推力可简化为沿拦污漂跨度投影方向的均布荷载(或简化为沿拦污漂单元长度的均布荷载)，则拦污漂形成的形状近似于抛物线拱形(或悬链线拱形)。当拦污漂断裂后，柔性钢索替代薄弱节连接件承受拉力，柔性钢索的长度比采用薄弱节连接件铰接的两个趸船浮箱之间的间距长，拦污漂的轴线变长，拦污漂弧线的矢高增大，矢跨比增大，则拱圈内力减小。同时由于钢缆替代刚性连接件，趸船之间的扭矩得以释放。拦污漂趸船之间的内力重新分布，各趸船之间的拉力比断裂前小，受扭情况缓解。从而保证拦污漂在薄弱节处断裂后，其他连接点不破坏，趸船不脱离。这样可以为及时清理漂浮物提供条件。

趸船浮箱与端部趸船浮箱之间、趸船浮箱的除采用薄弱节连接件铰接之外的相邻两节之间通过普通连接件铰接。

作为优选，拦污漂中间相对受力较大处两侧的趸船浮箱通过薄弱节连接件铰接。

作为优选，所述的柔性钢缆长度远大于采用薄弱节连接件铰接的两个趸船浮箱之间的间距。

作为优选，处于中部的两节趸船浮箱之间通过薄弱节连接件铰接并连接柔性钢缆，其它的趸船浮箱之间通过普通连接件铰接。

作为优选，准备若干薄弱节连接件备件，方便薄弱节断裂后修复替换。

作为优选，可在柔性钢缆上安装张力传感器和数据传输装置，方便拦污漂断裂后实时跟踪钢缆受力情况。

藉由上述结构，本发明涉及的趸船拦污漂仅改变传统趸船拦污漂其中一节的连接结构，增加薄弱节连接件和钢索。可使拦污漂断裂位置可控，且不发生脱离。保证进水口、拦污栅等结构的安全。

以下，结合附图和实例对本发明作进一步阐释。

附图说明

图1是本发明一种实施例拦污漂断裂前的结构示意图；

图2是本发明一种实施例拦污漂断裂后的使用状态示意图；

图3是本发明一种实施例的普通连接件结构图；

图4是本发明一种实施例的薄弱连接件结构图。

图中：1-趸船浮箱；2-端部特殊浮箱；3-普通连接件；4-薄弱节连接件；5-柔性钢缆；6-普通轴杆；7-薄弱轴杆。

具体实施方式

参照附图。本发明的带薄弱节的趸船拦污漂，主要由若干普通趸船浮箱1、端部趸船浮箱2、趸船间的普通连接件3、薄弱节连接件4以及柔性钢缆5组成，趸船浮箱1、2本身的结构包含钢架、浮筒、金属格栅、栏杆等，这些结构附属于趸船，普通连接件3和薄弱节连接件4的铰接分别采用普通轴杆6和薄弱轴杆7，可以是薄弱轴杆7的直径比普通轴杆6的更细，或具有直径更细的一段。

拦污漂两端的趸船可利用滑轮与固定墩的轨道槽连接，方便拦污漂整体随水库水位上下浮动。端部趸船和普通趸船之间、普通趸船与普通趸船之间利用连接件铰接，使趸船可以随水流摆动。

发电引水水流从水库中经过拦污漂进入进水口，在水流、漂浮物、风浪等的共同作用下，固定墩之间的拦污漂形成抛物线状(或悬链线状)，如图1、图2所示。这些外荷载可简化为均匀的作用于趸船上，趸船间的连接件承受拉力。连接件牢固焊接于趸船钢架上，连接件中间的轴杆承受剪力。薄弱节处的轴杆强度小于普通连接件处的轴杆强度，在拦污漂拉力达到一定值时，薄弱节处的轴杆首先剪切破坏，拦污漂在薄弱节处断裂。

当拦污漂在薄弱节处断裂时，原本松弛的柔性钢缆受到拉力绷紧。柔性钢缆承受拉力。同时拦污漂的轴线变长，则拦污漂弧线的矢高增大，矢跨比增大，拱圈内力减小。同时由于钢缆替代刚性连接件，趸船之间的扭矩得以释放。拦污漂趸船之间的内力重新分布，各趸船之间的拉力比断裂前小，受扭情况缓解。从而保证拦污漂在薄弱节处断裂后，其他连接点不破坏，趸船不脱离。

当发生断裂后，利用清污设备及时清理拦污漂前的漂浮物，然后将断裂的拦污漂复原，更换新的薄弱节连接件轴杆。拦污漂恢复断裂前的面貌。

综上所述，本发明的趸船拦污漂仅改变传统趸船拦污漂其中一节的连接结构，在该节件增加薄弱节连接件和钢索。即可使拦污漂断裂位置可控，且趸船不发生脱离。并保证进水口、拦污栅等结构的安全。同时，在拦污漂运行期间，由于无需担心拦污漂断裂后趸船脱离，因此仅需准备若干薄弱连接件备件，无需准备大量趸船备件，节约了投资成本。

上述实施例说明的内容可理解为该实例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，本领域对于本发明的等价形式的修改也应落于本申请所附权利要求限定的范围内。

Claims (1)

1.一种带有薄弱节的趸船拦污漂，其特征在于包括趸船浮箱（1）、端部趸船浮箱（2）、普通连接件（3）、薄弱节连接件（4）、柔性钢缆（5）；处于中部的两节趸船浮箱（1）之间通过薄弱节连接件（4）铰接，并且，这两节之间还连接所述柔性钢缆（5），柔性钢缆（5）可承受的拉力大于薄弱节连接件，普通连接件（3）的强度大于薄弱节连接件（4）；

趸船浮箱（1）与端部趸船浮箱（2）之间、趸船浮箱（1）的除采用薄弱节连接件（4）铰接之外的相邻两节之间通过普通连接件（3）铰接；

所述的柔性钢缆（5）长度远大于采用薄弱节连接件（4）铰接的两节趸船浮箱（1）之间的间距；

由于薄弱节连接件（4）抗拉能力小于普通连接件（3），当漂浮物超标时，趸船浮箱之间的连接件受拉，薄弱节连接件（4）承受的拉力首先达到极限值而破坏，从而保证拦污漂断裂位置可控；

当拦污漂在薄弱节处断裂时柔性钢缆（5）替代薄弱节连接件（4）承受拉力，原本松弛的柔性钢缆受到拉力绷紧；同时拦污漂的轴线变长，拦污漂弧线的矢高增大，矢跨比增大，拱圈内力减小，同时由于柔性钢缆替代刚性薄弱节连接件，趸船浮箱之间的扭矩得以释放；趸船浮箱之间的内力重新分布，各趸船浮箱之间的拉力比断裂前小，受扭情况缓解；从而保证拦污漂在薄弱节处断裂后，其他连接点不破坏，趸船浮箱不脱离。

Images