多孔闸薄壁空腔均流墩的制作方法

1.本实用新型涉及输水建筑施工技术领域，尤其是涉及一种多孔闸薄壁空腔均流墩。


背景技术：

2.根据《水闸设计规范》sl265-2016规定，闸墩结构形式应根据闸室结构抗滑稳定性和闸墩纵向刚度要求确定，宜采用实体式。闸墩的外形轮廓设计应满足过闸水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求。上游墩头可采用半圆形，下游墩头宜采用流线型。
3.对于某些大型输水工程，为减小建筑物规模和节省工程投资，一般在渡槽、倒虹吸等节点采用大流速小断面的结构形式，以保证过流能力。但是，闸室进口的高速水流，冲撞到进口闸墩的半圆形墩头后，存在部分能量损失，且造成流态紊乱，进而导致水头损失和过流能力降低。单体建筑物的水头损失不大，当建筑物总数量较多时，总水头损失较大。因此，上游墩头设计为半圆形虽然满足规范要求，但是和“水流平顺、侧向收缩小、过流能力大的要求”还有一定的差距，需要进行过流能力的优化提升。
4.渡槽、倒虹吸的出口一般也和进口一样设有闸室，闸墩的结构形式与进口相同或类似。高速水流在出口闸墩下游形成卡门涡街现象，部分建筑物在大流量输水期间卡门涡街现象异常严重。经分析，进口闸多个闸孔过流能力不均是造成出口闸后水流紊乱的因素之一。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种多孔闸薄壁空腔均流墩，具体可采取如下技术方案：
6.本实用新型所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，所述均流墩设置在进口闸墩的半圆形墩头前端，其具有迎水设置的锐角分流端，和与所述半圆形墩头相适配的连接端，所述分流端和连接端之间为流线型结构的外侧墙。
7.所述锐角分流端的角平分线与进口闸墩的中心轴线具有纠偏夹角。
8.所述连接端的宽度与进口闸墩的宽度相等，所述锐角分流端与连接端的距离为进口闸墩宽度的1.5-4倍。
9.所述连接端设置有与半圆形墩头相适配的底侧墙，所述底侧墙和外侧墙围成的空腔内设置有分隔内墙。
10.所述分隔内墙具有多道沿水流向间隔设置的内横墙，以及连接所述内横墙的内纵墙。
11.所述内横墙和内纵墙的相交处设置有倒角形成的中柱，所述外侧墙和内横墙的相交处、以及所述底侧墙和内纵墙的相交处均设置有倒角形成的边柱。
12.所述外侧墙的夹角处、外侧墙和底侧墙的夹角处均设置有不锈钢护套。
13.本实用新型提供的多孔闸薄壁空腔均流墩，结构简单，易于实施，通过优化渡槽、
倒虹吸等进口闸墩的结构形式，即在原上游半圆形闸墩前增设一个具有锐角分流端的类三角形均流墩，解决高速水流直接冲击半圆形墩头闸墩造成水头损失的问题，同时能够改善闸墩进口流态，并对存在偏心的闸墩还起到均匀流量的作用，从而减小出口卡门涡街现象。
附图说明
14.图1是本实用新型的结构示意图。
15.图2是本实用新型的安装位置示意图。
具体实施方式
16.本实用新型所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，设置在进口闸墩的半圆形墩头前端，其具有迎水设置的锐角分流端，和与所述半圆形墩头相适配的连接端，所述分流端和连接端之间为流线型结构的外侧墙。
17.下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
18.本实施例中的某渡槽（见图2）进口闸共2孔，孔口宽度10m，中墩m（即进口闸墩）厚度5m，进口右侧设有退水闸。渡槽设计流量320m3/s，加大流量380m3/s。经三维数值水动力学模型分析研究，在设计流量时，左侧渡槽过流流量约161.5 m3/s，右侧过流流量约158.5 m3/s；加大流量时左侧过流流量约192 m3/s；右侧过流流量约188 m3/s，存在两侧渡槽流量不均的偏心现象。
19.为了解决上述问题，如图1、2所示，在中墩m前端修建本实用新型所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其是由外侧墙1、底侧墙2围合而成的三角形薄壁空腔钢筋混凝土结构（必要时空腔内可充水），沿水流向的长度为10m，底边宽度为5m。上述空腔结构可以减轻自重，避免加重原闸室进口渐变段底板的载荷。两外侧墙1前端（即迎水端）相交构成的锐角分流端，为较为锋利的锐角，可以将上游渠道来水分到各闸室过流，减少水头损失。进一步地，将锐角分流端偏向左侧150mm设置，即锐角分流端的角平分线与中墩m的中心轴线不共线，两者存在纠偏夹角，从而起到均流作用。上述底侧墙2采用与中墩m半圆形墩头相适配的仿形设计，其宽度为5m，与中墩m宽度相等。外侧墙1和底侧墙2围成的空腔内设置有分隔内墙，其包括多道沿水流向间隔设置的内横墙31，以及连接内横墙31的内纵墙32。上述外侧墙1、底侧墙2、内横墙31和内纵墙32的壁厚均为0.2-0.3m，相邻内横墙31的间距为2m，内纵墙32设置在内横墙31的中心处。通常情况下，在内横墙31和内纵墙32的相交处设置有倒角形成的中柱41，在外侧墙1和内横墙31的相交处、以及底侧墙2和内纵墙32的相交处均设置有倒角形成的边柱42。此外，为了提高上游端部的整体刚性和强度，防止混凝土破损，在外侧墙1的前端夹角处、外侧墙1和底侧墙2的夹角处均安装有不锈钢护套。
20.使用本实用新型的均流墩，可减少水头损失、改善过流流态、提高过流能力。经过三维数值水动力学模型分析计算，增设本实用新型的均流墩后，渡槽过设计流量320 m3/s时，左侧渡槽比右侧渡槽多0.1 m3/s；渡槽过加大流量380 m3/s时，左侧渡槽比右侧渡槽少0.1 m3/s。
21.需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水
平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。


技术特征：
1.一种多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述均流墩设置在进口闸墩的半圆形墩头前端，其具有迎水设置的锐角分流端，和与所述半圆形墩头相适配的连接端，所述分流端和连接端之间为流线型结构的外侧墙。2.根据权利要求1所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述锐角分流端的角平分线与进口闸墩的中心轴线具有纠偏夹角。3.根据权利要求1所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述连接端的宽度与进口闸墩的宽度相等，所述锐角分流端与连接端的距离为进口闸墩宽度的1.5-4倍。4.根据权利要求1所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述连接端设置有与半圆形墩头相适配的底侧墙，所述底侧墙和外侧墙围成的空腔内设置有分隔内墙。5.根据权利要求4所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述分隔内墙具有多道沿水流向间隔设置的内横墙，以及连接所述内横墙的内纵墙。6.根据权利要求5所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述内横墙和内纵墙的相交处设置有倒角形成的中柱，所述外侧墙和内横墙的相交处、以及所述底侧墙和内纵墙的相交处分别设置有倒角形成的边柱。7.根据权利要求4所述的多孔闸薄壁空腔均流墩，其特征在于：所述外侧墙的夹角处、外侧墙和底侧墙的夹角处均设置有不锈钢护套。

技术总结
本实用新型公开了一种多孔闸薄壁空腔均流墩，所述均流墩设置在进口闸墩的半圆形墩头前端，其具有迎水设置的锐角分流端，和与所述半圆形墩头相适配的连接端，所述分流端和连接端之间为流线型结构的外侧墙。本实用新型结构简单，易于实施，通过优化渡槽、倒虹吸等进口闸墩的结构形式，即在原上游半圆形闸墩前增设一个具有锐角分流端的类三角形均流墩，解决高速水流直接冲击半圆形墩头闸墩造成水头损失的问题，同时能够改善闸墩进口流态，并对存在偏心的闸墩还起到均匀流量的作用，从而减小出口卡门涡街现象。卡门涡街现象。卡门涡街现象。


技术研发人员：王志文 李钊 李明新 高英 王玉龙 胡靖宇 王志刚 赵明勤 张启勇 樊梦洒 刘晓燕 许红伟 马山玉
受保护的技术使用者：中国南水北调集团中线有限公司河南分公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/9/6