一种高效耐久防洪堤的制作方法

本发明属于水利工程领域，具体涉及一种高效耐久防洪堤。

背景技术：

现有的河堤常规都需要筑造防洪的防洪堤，防洪堤的性能要求比较高，需要抵抗洪水冲击形成的动量，目前有一些防洪堤采用了多孔结构设置来达到吸能的效果（部分抵消洪水冲击的能量），但是由于目前的防洪堤大多是采用混凝土结构的，即使设置很多孔，其也是硬质的且固定的，对洪水冲击的动能吸收效果不是很理想，根据能量守恒定律，其能量依然能够对防洪堤产生破坏，从而加快防洪堤结构的破裂，使得防洪堤的使用寿命不是很长，需要短期之内就要进行修复。

轮胎的主要材质是橡胶，其是具有弹性的，因此为了达到吸能的目的，现有一些研究也把废旧轮胎作为防洪堤的材质。譬如中国专利CN102425138A公开了一种使用废旧轮胎作为防洪堤材质的发明。但是其整体斜向的材质都是废旧轮胎，并且轮胎水平放置，一层接着一层，并且通过钢绞线将其完全固定住，然后通过填充混凝土或石料等材质进一步将其位置进行固定。其缺点在于废旧轮胎的规格必需完全一致（譬如某一层的轮胎规格不一致，则其上层即形成不稳定的空隙，从而使得上层容易垮塌），并且这样设置必需保证轮胎的位置相对固定，其只能起到利用废旧轮胎的弹性而进行部分吸能的效果，并且要求轮胎规格必需一致，并没有对废旧轮胎达到较高的利用，也增加了回收成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种高效耐久防洪堤。

具体通过如下技术手段实现：

一种高效耐久防洪堤，包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。

所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。

所述六边形型钢框架为多个横向和纵向排列的六边形型钢，均固定在所述防洪堤基础之上，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径；

所述废旧轮胎分别套设在所述六边形型钢框架的外部，套设之后在相邻的所述六边形型钢之间、废旧轮胎的上部，设置所述连接杆。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。

所述六边形型钢框架和所述连接杆的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.05~0.10%，Si：0.3~0.5%，Mn：0.6~0.9%，Ni：0.6~0.9%，Cr：0.5~1.1%，Cu：0.1~0.2%，Mo：0.2~0.5%，V：0.02~0.05%，Nb：0.05~0.08%，Ti：0.05~0.08%，Ce：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，N<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述高强度水利用钢的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.1~1.5倍。

所述钢表面是指钢表面至钢表面以下2mm的体积内，所述钢中心是指物理重心直径2mm形成的球体积内。

作为优选，所述六边形型钢与所述防洪堤基础表面具有夹角α，所述夹角α为2~8°。

作为优选，所述废旧轮胎的规格相同。

作为优选，所述废旧轮胎的规格不相同。

作为优选，所述连接杆与所述六边形型钢框架之间的可拆卸式连接具体为螺钉和螺杆结构或铆接结构。

作为优选，所述六边形型钢框架和所述连接杆在成型之后经过如下热处理步骤：

1）淬火，将成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到930~960℃，保温20~30min后置入淬火油中冷却至250~280℃，然后捞出喷水急冷至室温。

2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至560~610℃，保温20~30min后出炉空冷至室温。

3）将步骤2）回火之后的半成品再次置入到回火炉中加热至210~230℃，保温30~50min后随炉冷却至室温得到成品。

更加优选，1）淬火，将成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到952℃，保温20~30min后置入淬火油中冷却至266℃，然后捞出喷水急冷至室温；

2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至582℃，保温20~30min后出炉空冷至室温；

3）将步骤2）回火之后的半成品再次置入到回火炉中加热至221℃，保温30~50min后随炉冷却至室温得到成品。

更加优选，在淬火步骤中，在淬火油中冷却的过程中，在淬火油中对半成品施加电脉冲，所述电脉冲的电脉冲频率为80~250Hz，峰值电流密度为60~210A·mm^-2，脉宽为20~100μs，处理时间为15~30s。

本发明的效果在于：

1，通过设置六边形型钢框架上软性固定废旧汽车轮胎的形式，首先由于废旧汽车轮胎的橡胶材质，使得洪水冲击的时候能够部分吸能，其次由于废旧汽车轮胎是套设在六边形型钢框架上，并且其尺寸是大于六边形型钢框架的（六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径），从而使得废旧轮胎能够在该框架上活动，从而当洪水冲击的时候，废旧轮胎也随着洪水上下运动，从而废旧轮胎的运动大大抵消了洪水冲击的动能，从而更进一步的达到了吸能的效果。并且由于六边形型钢框架外面通过连接杆将废旧轮胎套设在其内部，只要将该框架的尺寸设置为合适的尺寸，从而各种规格的废旧轮胎都能使用，而不受轮胎规格尺寸的影响，从而可以更加全面的再利用废旧轮胎，降低了轮胎的回收成本（没有筛选成本和淘汰成本）。

2，由于框架和连接杆内部套设有橡胶材质的废旧轮胎，其上下移动需要框架疲劳强度较高，并且由于长期与水接触，需要一定的耐腐蚀性，而如果采用现有的不锈钢，则会使得成本大大增加，对防洪堤整体建造的可行性造成影响。因此通过对框架和连接杆的材质进行具体改进，使得在高强度、耐腐蚀的前提下，保证了轮胎上下移动的疲劳强度。通过对各个元素含量的改进以及各个元素相互搭配使得内部微观结构晶粒得到细化，并且表面强度大于内部强度，从而提高了疲劳强度。通过检测，其框架和连接杆的屈服强度为760~810MPa，抗拉强度为850~900MPa，伸长率为22~25%，-20℃冲击功为150~160J。

3，通过将固定的框架与防洪堤基础的斜面设置一定的角度，使得废旧轮胎在纵向（斜面垂直的方向）也能有一定的活动空间，使得洪水传递给废旧轮胎的部分能量通过纵向传递缓慢传送到纵向堤坝上，从而也减小了框架的整体受力，提高了整体结构的耐久度。

附图说明

图1为本发明高效耐久防洪堤侧视的结构示意图。

图2为本发明废旧轮胎和六边形型钢框架结构斜向俯视的结构示意图。

图3为图1中圆圈部分局部放大的结构示意图。

其中：1-防洪堤基础，2-废旧轮胎，3-六边形型钢框架，31-连接杆，α-六边形型钢与防洪堤基础表面的夹角。

具体实施方式

实施例1

一种高效耐久防洪堤，包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。

所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。

所述六边形型钢框架为多个横向和纵向排列的六边形型钢，均固定在所述防洪堤基础之上，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径；

所述废旧轮胎分别套设在所述六边形型钢框架的外部，套设之后在相邻的所述六边形型钢之间、废旧轮胎的上部，设置所述连接杆。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。

所述六边形型钢框架和所述连接杆的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.062%，Si：0.31%，Mn：0.82%，Ni：0.63%，Cr：0.62%，Cu：0.15%，Mo：0.28%，V：0.025%，Nb：0.06%，Ti：0.052%，Ce：0.015%，P：0.002%，S：0.002%，N：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述高强度水利用钢的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.15倍。

所述六边形型钢与所述防洪堤基础表面具有夹角α，所述夹角α为6°。

所述废旧轮胎的规格不相同。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间的可拆卸式连接具体为螺钉和螺杆结构。

所述六边形型钢框架和所述连接杆在成型之后经过如下热处理步骤：

1）淬火，将成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到935℃，保温26min后置入淬火油中冷却至265℃，然后捞出喷水急冷至室温。

2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至563℃，保温25min后出炉空冷至室温。

3）将步骤2）回火之后的半成品再次置入到回火炉中加热至220℃，保温35min后随炉冷却至室温得到成品。

实施例2

一种高效耐久防洪堤，包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。

所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。

所述六边形型钢框架为多个横向和纵向排列的六边形型钢，均固定在所述防洪堤基础之上，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径；

所述废旧轮胎分别套设在所述六边形型钢框架的外部，套设之后在相邻的所述六边形型钢之间、废旧轮胎的上部，设置所述连接杆。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间的可拆卸式连接具体为螺钉和螺杆结构。

所述六边形型钢框架和所述连接杆的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.092%，Si：0.39%，Mn：0.83%，Ni：0.85%，Cr：1.02%，Cu：0.18%，Mo：0.38%，V：0.035%，Nb：0.069%，Ti：0.066%，Ce：0.018%，P：0.008%，S：0.006%，N：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述高强度水利用钢的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.3倍。

所述六边形型钢与所述防洪堤基础表面具有夹角α，所述夹角α为6°。

所述废旧轮胎的规格不相同。

所述六边形型钢框架和所述连接杆在成型之后经过如下热处理步骤：

1）淬火，将成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到950℃，保温28min后置入淬火油中冷却至266℃，然后捞出喷水急冷至室温。

2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至600℃，保温28min后出炉空冷至室温。

3）将步骤2）回火之后的半成品再次置入到回火炉中加热至221℃，保温39min后随炉冷却至室温得到成品。

实施例3

一种高效耐久防洪堤，包括防洪堤基础、六边形型钢框架、连接杆和废旧轮胎。

所述防洪堤基础为钢筋混凝土结构，斜向河床设置，表面设置多个凹槽。

所述六边形型钢框架为多个横向和纵向排列的六边形型钢，均固定在所述防洪堤基础之上，所述六边形型钢的对角线长度均小于所述废旧轮胎的内直径；

所述废旧轮胎分别套设在所述六边形型钢框架的外部，套设之后在相邻的所述六边形型钢之间、废旧轮胎的上部，设置所述连接杆。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间为可拆卸式连接。

所述六边形型钢框架和所述连接杆的材质为高强度水利用钢，所述高强度水利用钢按质量百分比含量计为：C：0.08%，Si：0.35%，Mn：0.8%，Ni：0.62%，Cr：0.6%，Cu：0.15%，Mo：0.31%，V：0.03%，Nb：0.06%，Ti：0.056%，Ce：0.012%，P：0.01%，S：0.011%，N：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述高强度水利用钢的微观结构中TiC相在钢表面的体积百分比含量是在钢中心体积百分比含量的1.2倍。

所述六边形型钢与所述防洪堤基础表面具有夹角α，所述夹角α为3°。

所述废旧轮胎的规格不相同。

所述连接杆与所述六边形型钢框架之间的可拆卸式连接具体为铆接结构。

所述六边形型钢框架和所述连接杆在成型之后经过如下热处理步骤：

1）淬火，将成型之后的半成品置入到电阻炉内加热到933℃，保温22min后置入淬火油中冷却至260℃，然后捞出喷水急冷至室温。

在淬火步骤中，在淬火油中冷却的过程中，在淬火油中对半成品施加电脉冲，所述电脉冲的电脉冲频率为180Hz，峰值电流密度为90A·mm^-2，脉宽为80μs，处理时间为20s。

2）回火，将步骤1）淬火之后的半成品置入到回火炉中加热至605℃，保温23min后出炉空冷至室温。

3）将步骤2）回火之后的半成品再次置入到回火炉中加热至223℃，保温33min后随炉冷却至室温得到成品。