CN202227359U

CN202227359U - 三角形沉箱

Info

Publication number: CN202227359U
Application number: CN 201120342441
Authority: CN
Inventors: 马兴华; 周海; 陈喆; 徐元; 黄东海; 顾勇; 殷昕; 李才志
Original assignee: Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Current assignee: Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-13

Abstract

本实用新型属于堤坝工程领域，涉及一种沉箱。技术方案三角形沉箱由侧板、底板、两端的封板整体连接成箱体结构并充填回填料形成，两侧侧板之间按节点构造连接，横断面呈近似三角形，侧板与底板的夹角不大于60°，整体呈近似三角形棱柱体，当堤前波浪较大时，侧板与底板的夹角不大于45°，即侧板坡度不陡于1∶1。技术效果是每延米钢筋混凝土和回填料工程量要明显小于现有技术沉箱，基底压力小且均匀、整体稳定性好，大大提高对软土地基的实用性，抗倾稳定性、抗滑稳定性好。本实用新型适用于堤坝工程领域整治建筑物、防波堤、防沙堤等堤坝工程。

Description

三角形沉箱

技术领域：

本实用新型属于堤坝工程领域，涉及一种堤坝的堤身结构，特别是涉及一种沉箱结构。

背景技术：

沉箱属于传统堤坝结构型式，在防沙堤、防波堤、整治建筑物、护岸等堤坝工程中应用广泛，现有技术的沉箱结构类型有矩形沉箱、圆形沉箱(竖放圆桶状)、削角胸墙沉箱、梯形沉箱。其共同特点是属于重力式结构，依靠沉箱自重和回填料重量抵御波浪、水压力和土压力作用，维持结构整体稳定，承受波浪能力强，堤坝自重大，基底压力大，对地基承载力要求高，通常需要抛石基床，矩形沉箱典型断面见图1。

现有技术的沉箱存在以下不足：

1、矩形沉箱、圆形沉箱：在横断面方向均为直立式，顶部设置胸墙，见图1、图2。存在以下不足：1)墙前形成立波，波浪力加大，为维持结构整体稳定，需要很宽的宽度，每延米钢筋混凝土及回填料用量较大；2)当堤身高度较高时，平均基底压力基本成线形增大，在波浪作用下，基底压力成梯形分布，局部基底压力进一步加大，因而往往在软土地基上无法采用，在中等承载力地基上也需要较厚的抛石基床。

2、削角胸墙沉箱：在矩形沉箱的顶部设置削角胸墙形成。存在以下不足：1)削角胸墙的体积和工程量很大，经济性不佳；2)仅利用削角胸墙减弱立波效应，波浪力仍然很大，下部沉箱的波浪力仍为水平力，不利于抗倾抗滑稳定，削角胸墙上的波浪力的合力作用线指向沉箱底板以外，波压力的垂直分力对于抗倾而言仍是倾覆力矩，为维持稳定需要，仍然需要较宽的沉箱宽度，每延米钢筋混凝土及回填料用量较大；3)当堤身高度较高时，基底压力仍基本成线形增大，在软土地基上无法采用，在中等承载力地基上也需要较厚的抛石基床。

3、梯形沉箱：横断面为梯形，具有一定顶宽。存在以下不足：1)较宽的沉箱宽度，每延米钢筋混凝土及回填料用量较大；2)基底压力基本与堤身高度成线形关系，基底压力大，在软土地基上无法采用，在中等承载力地基上也需要较厚的抛石基床。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三角形沉箱，解决现有技术沉箱的不足。

本实用新型三角形沉箱的技术方案是：三角形沉箱由侧板、底板、两端的封板整体连接成箱体结构并充填回填料形成，两侧侧板之间按节点构造连接，不设顶板，横断面呈近似三角形，侧板与底板的夹角不大于60°，整体呈近似三角形棱柱体。

当堤前波浪H_1％接近于0.6～0.78倍水深(破碎波)，所述侧板与底板的夹角大于等于30°且小于等于45°。

通过侧板提高沉箱稳定性的机理：由于波浪力作用的方向是与钢筋混凝土侧板垂直，其垂直分力为对稳定有利的力。当侧板与水平面的夹角小于45°时，其波浪力的合力作用线始终指向沉箱底板以内，波浪力对沉箱抗倾稳定是有利的，波浪的垂直分力较大，波浪力对沉箱抗滑稳定的有利作用较大，见图7；当侧板与水平面的夹角45°～60°时，其波浪力的合力作用线基本指向沉箱背浪侧趾附近，波浪力对沉箱抗倾稳定的影响很小，波浪的垂直分力减小，对沉箱抗滑的有利作用减小；当侧板与水平面的夹角大于60°时，其波浪力的合力作用线指向沉箱底板以外，波浪力对沉箱的抗倾稳定是不利的，波浪的垂直分力很小，对沉箱抗滑的有利作用很小。

侧板与底板夹角的确定方法：根据通过侧板提高沉箱稳定性的机理，夹角主要根据波浪和堤身高度的对比关系，经抗倾、抗滑稳定计算确定，一般当堤前波浪相对于堤高较小时，侧板与底板夹角可接近于60°，当堤前波浪相对于堤高较大、但H_1％小于0.6倍水深时，侧板与底板夹角宜接近于45°，当堤前波浪很大、H_1％接近于0.6～0.78倍水深(破碎波)时，侧板与底板夹角宜不大于45°。

三角形沉箱可以进一步在顶部设置水平截面为矩形或波浪形、矩形槽型、梯形槽型的挡板，或设置竖向截面为反弧形、挑檐形的挡板。可以在侧板和底板之间按现有技术的做法设置高度不大于1/2沉箱高度的直墙。

三角形沉箱的侧板、底板、封板、挡板为钢筋混凝土结构，中间的回填料采用淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粘土、粉土、粉砂、细沙、中沙、粗砂、碎石的一种或几种混合。

侧板厚度及配筋主要根据波浪力作用计算确定，底板厚度及配筋主要根据使用期波浪力、填土作用和施工期吊装作用计算确定，封板厚度及配筋主要根据挡土作用和构造需要确定。

三角形沉箱一般采用整体预制、驳船装载、吊机安装。

本实用新型的技术效果是：

1、基底压力小且均匀、整体稳定性好：1)三角形沉箱基底压力分布宽度大，且封板与侧板、底板连接形成空间结构，自重作用下基底压力很小且较为均匀，由于波浪力的合力作用线指向沉箱底板中部附近，波浪作用下的基底压力也很小且较为均匀，比现有技术沉箱的基底压力显著减小，对于中等承载力的地基，可以减小甚至抛石基床，对于软土地基，设置一定厚度的抛石基床后就可适应；2)由于基底压力很小且较为均匀，三角形沉箱的整体稳定性也得到提高。

2、抗倾稳定性、抗滑稳定性好，因此，在同等波浪、水深、水压力条件下，每延米钢筋混凝土和回填料工程量要明显小于现有技术沉箱：1)在波浪作用下，部分波浪水流沿倾斜的侧板越过堤顶，从而避免了立波效应，大大减小了作用在沉箱上的波浪力；2)当侧板与水平面的夹角小于45°时，其波浪力的合力作用线始终指向沉箱底板以内，波浪力对沉箱抗倾稳定是有利的，波浪的垂直分力较大，波浪力对沉箱抗滑稳定的有利作用较大，见图8；当侧板与水平面的夹角45°～60°时，其波浪力的合力作用线基本指向沉箱背浪侧趾附近，波浪力对沉箱抗倾稳定的影响很小，波浪的垂直分力减小，对沉箱抗滑的有利作用减小。因此，三角形沉箱的抗倾稳定性、抗滑稳定性大大提高。

本实用新型适用于堤坝工程领域导堤、顺坝、丁坝、齿坝、鱼骨坝、分流堤、潜堤等整治建筑物、防波堤、防沙堤、护岸等堤坝工程。

附图说明：

图1为现有技术矩形沉箱堤坝实例断面图

图2为现有技术矩形沉箱堤坝实例波压力分布图

图3为本实用新型三角形沉箱断面图(C-C)

图4为本实用新型三角形沉箱立面图(A向)

图5为本实用新型三角形沉箱侧视图(B向)

图6为本实用新型采用三角形沉箱的堤坝实例断面图

图7为本实用新型采用三角形沉箱堤坝实例波压力分布图

图8为本实用新型带矩形挡板的三角形沉箱断面图

图9为本实用新型带矩形挡板的三角形沉箱平面图

图10为本实用新型带波浪形挡板的三角形沉箱平面图

图11为本实用新型带矩形槽型挡板的三角形沉箱平面图

图12为本实用新型带梯形槽型挡板的三角形沉箱平面图

图13为本实用新型带直墙的三角形沉箱断面图

图中：1、侧板，2、底板，3、封板，4、回填料，5、节点，6、挡板，7、基床，8、地基，9、护肩块石，10、顶板，11、直墙，12、波压力，13、波压力的合力作用线。

具体实施方式：

下面结合附图说明本实用新型的实施方式：

实施例一：典型三角形沉箱

某导堤长度1km，沿线滩面高程-4.5m，设计低水位-1.5m，平均水位0.8m，波浪H_1％＝3m，堤顶高程1m，抛石基床7最小厚度0.5m。

当采用现有技术的矩形沉箱时，参见图1、图2，单件长度4m，堤顶高程为1m，堤顶宽度7m，抛石基床7厚度0.5m，侧板1厚度0.35m，底板2厚度0.6m，两端封板3厚度0.2m，中间回填料4采用细沙，回填至顶板底部，顶板10厚度0.35m。单件混凝土用量为45m³，抛石基床7和护肩块石10的工程量61m³，中间回填料4工程量85m³，最大基底压力为106kPa。

当本实用新型三角形沉箱时，参见图3、图4、图5、图6、图7，由侧板1、底板2、两端的封板3整体连接成箱体结构并充填回填料4形成，两侧侧板1之间的节点5构造宽度0.4m，不设顶板，横断面呈近似三角形，侧板1与底板2的夹角为45°，即侧板1坡度1∶1，整体呈近似三角形棱柱体。单件长度5m，堤顶高程为1m，抛石基床7厚度0.5m，侧板1厚度为0.35m，底板2厚度为0.6m，底板宽度9.2m，两端封板3厚度0.2m。混凝土用量为37.5m³，抛石基床7和护肩块石10的工程量66m³，中间回填料4工程量51m³，基底压力较为均匀，最大基底压力为48kPa。与现有技术的矩形沉箱相比，波浪力的合力作用线13指向沉箱底板2中部附近，波压力12明显减小，波浪作用下的基底压力很小且较为均匀，混凝土工程量节约17％，抛石基床7和护肩块石10工程量增加8％，回填料4工程量减小39％，基底压力减小55％。

实施例二：带矩形挡板的三角形沉箱

参见图8、图9，三角形沉箱顶部设置水平截面为矩形的挡板6，其余同实施例一。

实施例三：带波浪形挡板的三角形沉箱

参见图10，三角形沉箱顶部设置水平截面为波浪形的挡板6，其余同实施例一。

实施例四：带矩形槽型挡板的三角形沉箱

参见图11，三角形沉箱顶部设置水平截面为矩形槽型的挡板6，其余同实施例一。

实施例五：带梯形槽型挡板的三角形沉箱

参见图12，三角形沉箱顶部设置水平截面为梯形槽型的挡板6，其余同实施例一。

实施例六：带直墙的三角形沉箱

参见图13，三角形沉箱侧板和底板之间按现有技术的做法设置高度不大于1/2沉箱高度的直墙11，其余同实施例一或同实施例二或同实施例三或同实施例四或同实施例五。

Claims

1.三角形沉箱，其特征在于：三角形沉箱由侧板、底板、两端的封板整体连接成箱体结构并充填回填料形成，两侧侧板之间按节点构造连接，横断面呈近似三角形，侧板与底板的夹角不大于60°，整体呈近似三角形棱柱体。

2.根据权利要求1所述的三角形沉箱，其特征在于：侧板与底板的夹角大于等于30°且小于等于45°。

3.根据权利要求1或2所述的三角形沉箱，其特征在于：三角形沉箱的顶部设置水平截面为矩形或波浪形、矩形槽型、梯形槽型的挡板。

4.根据权利要求1或2所述的三角形沉箱，其特征在于：在侧板和底板之间设置高度不大于1/2沉箱高度的直墙。

5.根据权利要求3所述的三角形沉箱，其特征在于：在侧板和底板之间设置高度不大于1/2沉箱高度的直墙。