CN112761118A - 一种固定钢板异形台阶消能结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固定钢板异形台阶消能结构，包括泄槽钢筋混凝土底板及其两侧的泄槽钢筋混凝土边墙，所述泄槽钢筋混凝土底板和两侧的泄槽钢筋混凝土边墙构成U型截面结构；在所述泄槽钢筋混凝土边墙中下部设有钢制卡槽，所述钢制卡槽嵌入并用预埋筋锚固在在所述泄槽钢筋混凝土边墙中；在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽之间设有钢板，所述钢板的两端分别嵌入固定在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽中。发明结构布置简单，较常规溢洪道混凝土台阶，大大降低了施工难度，加快施工进度。
Description
技术领域
本发明属于水利水电固定建筑物技术领域，具体涉及一种固定钢板异形台阶消能结构。
背景技术
台阶式泄槽溢洪道是一种古老的泄流形式，20世纪初开始应用于中小型水利工程，20世纪80年代随着RCC(碾压混凝土)技术的开发，台阶式泄槽溢洪道在应用上开始普及，现已成为各国泄洪建筑物的普通泄流方法。但是由于RCC技术适于采用大型通用机械设备施工，在高陡山区的中小型水利工程受结构尺寸及地形条件限制无法采用RCC技术，只能采用常规混凝土施工技术。
台阶消能工促进水流消能的机理主要是陡槽面的台阶增加了溢流槽面的“表面糙率”。当泄流流过溢洪道陡槽段台阶时，一方面由于台阶产生落差跌流，在台阶跌坎下游内部产生稳定的低压漩涡；另一方面台阶跌坎顶不断产生小漩涡，并卷入大量空气，由此加剧了泄流的紊动，加速了坝面紊流边界层的发展，在一定的单宽流量条件下，沿程水气与水流充分掺混形成稳定的掺气水流，槽面水深增大，流速相应减小，故耗散了坝面泄流的大量能量，大大增加了泄流的消能率。
台阶式溢洪道的消能率是台阶尺寸和泄槽纵坡的函数。坡度增大，消能率减小；而台阶尺寸越大，消能越多。舌形水流的消能随台阶数的减少而增加，随纵坡坡度的增加而减小。台阶式溢洪道中，坡度越陡则掺气相应增加。随着台阶尺寸的加大，相应也增大了掺气。但是，掺气多却使溢洪道的消能率降低，水体膨胀。
台阶混凝土在与高速水流接触过程中经常面临空蚀破坏的风险。这就对溢洪道混凝土施工质量要求极高，若无法保证施工质量，设计单位往往会在泄槽末端采用较大的消能工结构，增加了投资，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的是针对现有设计的不足，提出一种能够适用于高陡山区的水利水电工程泄洪工程消能结构，具有消能效果好，结构简单，施工方便、工程造价低、运行安全可靠的异形台阶消能结构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种固定钢板异形台阶消能结构，包括泄槽钢筋混凝土底板及其两侧的泄槽钢筋混凝土边墙，所述泄槽钢筋混凝土底板和两侧的泄槽钢筋混凝土边墙构成U型截面结构；在所述泄槽钢筋混凝土边墙中下部设有钢制卡槽，所述钢制卡槽嵌入并用预埋筋锚固在在所述泄槽钢筋混凝土边墙中；在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽之间设有钢板，所述钢板的两端分别嵌入固定在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽中。
进一步的，所述钢板沿所述泄槽钢筋混凝土边墙间隔一定距离设置一道。每块钢板通过预埋筋及钢制卡槽与泄槽钢筋混凝土边墙固定。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
本发明结构布置简单，较常规溢洪道混凝土台阶，大大降低了施工难度，加快施工进度。本发明根据每个泄洪结构的自身特征(落差、坡率等)采用合适的安装高度及固定角度，从而可以最大程度发挥消能的效果。本发明运行维护方便，成本低。卡槽的设置便于后期挡板腐蚀后采取更换措施，可以通过切割、焊接的方法重新安装更换挡板。本发明对于有效避免泄槽台阶混凝土的空蚀破坏有非常大的意义，钢制挡板的强度远远大于混凝土，而且安装施工方便。
附图说明
图1为固定钢板式异形台阶消能结构纵剖面图；
图2为固定钢板式异形台阶消能结构横断面图。
附图中的标记为：1-泄槽钢筋混凝土底板，2-泄槽钢筋混凝土边墙，3-预埋筋，4-钢制卡槽，5-钢板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-2所示，本发明是在常规溢洪道泄槽结构的基础上，根据设计计算成果增加一排固定位置的钢板5，使下泄水流漩滚、碰撞、强烈紊动、充分掺气、消耗分散能量的一种起到沿程消能方式作用的异形台阶消能结构。本发明主要包括预埋筋3、钢制卡槽4及钢板5。图1中，泄槽钢筋混凝土底板1、泄槽钢筋混凝土边墙2均为常规溢洪道的主要结构，本发明关键在于在泄槽钢筋混凝土边墙2的结构上设置一排钢板5，每块钢板5通过预埋筋3及钢制卡槽4与泄槽钢筋混凝土边墙2固定，从而保证结构安全及稳定，钢板5在泄槽钢筋混凝土边墙2上的安装位置及安装间距需要通过水力计算分析或水力模型试验分析确定。
本发明相较常规溢洪道台阶消能结构，固定钢板5通过设计计算分析(必要时通过模型试验论证)，根据每个泄洪结构的自身特征(落差、坡率等)采用合适的安装高度及固定角度，从而可以最大程度发挥消能的效果，而采用固定钢板5代替混凝土台阶，可以大大优化施工难度，节约施工成本，加快施工进度。
本发明固定钢板5的钢制卡槽4的位置在泄槽底板之上的一定位置(根据水力学计算成果)，可以与下泄水流势能中心点相碰撞，而且安装角度可以根据水力学计算分析成果设置为适合项目自身的角度，从而起到最大限度发挥消能效果的作用。
预埋筋3的作用为使钢制卡槽4能与混凝土结构更加结合坚固，钢制卡槽4的作用为便于后期钢板5腐蚀后采取更换措施，可以通过切割、焊接的方法重新安装更换。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种固定钢板异形台阶消能结构，其特征在于：包括泄槽钢筋混凝土底板(1)及其两侧的泄槽钢筋混凝土边墙(2)，所述泄槽钢筋混凝土底板(1)和两侧的泄槽钢筋混凝土边墙(2)构成U型截面结构；在所述泄槽钢筋混凝土边墙(2)中下部设有钢制卡槽(4)，所述钢制卡槽(4)嵌入并用预埋筋锚固在在所述泄槽钢筋混凝土边墙(2)中；在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙(2)的钢制卡槽(4)之间设有钢板(5)，所述钢板(5)的两端分别嵌入固定在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙(2)的钢制卡槽(4)中。
2.根据权利要求1所述的固定钢板异形台阶消能结构，其特征在于：所述钢板(5)沿所述泄槽钢筋混凝土边墙(2)间隔一定距离设置一道。
3.根据权利要求1所述的固定钢板异形台阶消能结构，其特征在于：每块钢板(5)通过预埋筋(3)及钢制卡槽(4)与泄槽钢筋混凝土边墙(2)固定。
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2020
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