梯形块堤身结构的制作方法
【专利摘要】梯形块堤身结构，涉及一种堤坝工程的堤身结构。本技术方案堤身结构由横断面方向为一整块的梯形块安放在基床上并在纵向逐块连续排列衔接而成，所述梯形块为一个横断面方向为近似梯形、整体呈近似梯形棱柱体的块体，梯形块横向两侧坡面与水平面的夹角不大于60°，波浪较大时大于等于18°且小于等于45°，梯形块横向两侧直墙高度不大于梯形块高度的1/3，梯形块坡面可设置消浪泄压孔。技术效果是基底压力小、波浪抗倾稳定性和抗滑稳定性好、抵御船舶等漂流物的意外撞击能力强。本发明适用于堤坝工程领域整治建筑物、防波堤、防沙堤、护岸等堤坝工程的堤身结构、防浪墙结构、胸墙结构。
【专利说明】梯形块堤身结构
【技术领域】
[0001]本发明属于堤坝工程领域，涉及一种堤坝的堤身结构。
【背景技术】
[0002]根据《防波堤设计与施工规范》(JTS 154-1-2011)等技术文献，与本发明较为接近的整治建筑物、防波堤、防沙堤、护岸等堤坝的堤身结构【背景技术】如下:
1、抛填方块斜坡堤:采用混凝土预制方块，替代块石，抛填成梯形断面，无需护面。其不足有:与块石类似，在竖向由众多混凝土预制方块堆叠而成，为散体结构，其抵御波浪作用的能力有限，为此规范规定抛填混凝土块体的斜坡堤在设计高水位处的堤身宽度不宜小于3倍设计波高值，混凝土用量很大。
[0003]2、削角沉箱直立堤、削角方块直立堤:下部结构分别为沉箱和方块，上部结构为削角斜面。其不足有:1)墙前主体仍为直墙，立波效应显著(规范规定仍按立波考虑波压力)，波浪力大；2)波浪力的合力指向直立堤后趾以外，对直立堤抗倾稳定不利；3)当堤身高度较高时，自重引起的平均基底压力基本成线形增大，波浪作用引起的基底压力成梯形分布，两者叠加后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。
[0004]3、水平混合式直立堤:背浪侧为直立堤，迎浪侧采用众多人工块体抛填形成斜坡，其不足是需要依托背浪侧直立堤，堤身断面大，背浪侧直立堤的不足同沉箱式直立堤。
[0005]4、半圆型堤:包括半圆形构件和半圆形沉箱。其不足有:1)半圆形构件尽管在底板上设泄压孔以减小波浪浮托力，但宽度基本为高度的2倍，由于重量与高度基本呈平方关系，且属于空心结构，当用于高基床、矮堤身、大波浪条件时，受高度限制和空心影响，半圆形构件重量较小，抵御波浪作用能力往往不能满足需要；2)半圆形沉箱尽管有填料、自重增加，但宽度基本为高度的2倍，由于重量与高度基本呈平方关系，当用于高基床、矮堤身、大波浪条件时，受高度限制，半圆形沉箱重量较小，且不能设泄压孔，无法减小波浪压力和波浪浮托力，抵御波浪作用能力往往不能满足稳定性需要；3)半圆形构件、半圆形沉箱的拱圈系薄壁结构，抵御集中力(冲切能力)较差，导致遭遇船舶等漂流物意外撞击损坏的现象屡屡发生。
[0006]另外，三角形沉箱(CN2011203424411)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。其特点是:1)基底压力小且均匀、整体稳定性好，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，波浪的竖向分力较大，波浪力对沉箱抗滑稳定的有利作用较大，抗倾稳定性、抗滑稳定性好。但该技术存在以下不足:1)由于三角形沉箱重量与高度基本呈平方关系，当用于高基床、矮堤身、大波浪条件时，受高度限制三角形沉箱重量较小，抵御波浪作用能力往往不能满足稳定性需要；2)沉箱侧板系薄壁结构，抵御集中力(冲切能力)较差，若遭遇船舶等漂流物意外撞击容易损坏；3)顶部基本为尖角，若遭遇船舶等漂流物意外撞击容易损坏。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种梯形块堤身结构，解决现有技术的不足。
[0008]本发明梯形块堤身结构的技术方案是:梯形块堤身结构，其特征在于:堤身结构由横断面方向为一整块的梯形块安放在基床上(不同于削角胸墙与直立堤的整体连接)并在纵向逐块连续排列衔接而成，所述梯形块为一个横断面方向为近似梯形、整体呈近似梯形棱柱体的块体，梯形块横向两侧坡面与水平面的夹角不大于60°。
[0009]当堤前波浪Hist接近于0.6^0.78倍水深(破碎波)，梯形块横向两侧坡面与水平面的夹角大于等于18°且小于等于45°。
[0010]梯形块横向两侧坡面提高稳定性的机理:由于波峰作用在坡面上的波浪力的方向始终与迎浪侧坡面垂直，其竖向分力对梯形块整体稳定有利。当两侧坡度与水平面的夹角不大于45°时，波峰作用在坡面上的波浪力的合力作用线始终指向梯形块底面以内，见图16、图18，对梯形块的抗倾稳定是有利的，其竖向分力较大，对梯形块抗滑稳定的有利作用较大；当两侧坡度与水平面的夹角45°~60°时，波峰作用在坡面上的波浪力的合力作用线基本指向梯形块背浪侧趾附近，基本不产生倾覆力矩，考虑梯形块有效自重引起的稳定力矩后一般不存在抗倾失稳问题，但其竖向分力减小，对梯形块抗滑的有利作用减小。
[0011]抗滑稳定性验算按《防波堤设计与施工规范》半圆体抗滑稳定性验算公式:
【权利要求】
1.梯形块堤身结构，其特征在于:堤身结构由横断面方向为一整块的梯形块安放在基床上并在纵向逐块连续排列衔接而成，所述梯形块为一个横断面方向为近似梯形、整体呈近似梯形棱柱体的块体，梯形块横向两侧坡面与水平面的夹角不大于60°。
2.根据权利要求1所述的梯形块堤身结构，其特征在于:梯形块横向两侧坡面与水平面的夹角大于等于18°且小于等于45°。
3.根据权利要求1或2所述的梯形块堤身结构，其特征在于:梯形块迎浪侧坡面设置由坡面到底面上下贯通的消浪泄压孔，或设置不贯通的消浪泄压孔、消浪墩、消浪坎、只在同一侧坡面上相互贯通的消浪泄压孔。
4.根据权利要求1或2所述的梯形块堤身结构，其特征在于:梯形块横向两侧直墙高度不大于梯形块高度的1/3。
5.根据权利要求3所述的梯形块堤身结构，其特征在于:梯形块横向两侧直墙高度不大于梯形块高度的1/3。
【文档编号】E02B3/04GK103774609SQ201410016821
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】马兴华, 周海, 陈张忱, 殷昕, 陈琳, 季岚, 王费新 申请人:中交上海航道勘察设计研究院有限公司