专利名称：用于河道整治的非封闭式透水构件的制作方法
技术领域：
本发明属于河道整治技术，具体涉及一种用于河道整治工程中的护(养)滩、护底、护岸、筑坝、加糙、填槽、汊道促淤及生态工程等中防冲促淤技术。
背景技术：
散抛(或堆码)透水构件是一种用于河道整治的结构型式，利用透水构件对水流的消能减速作用，可达到防冲促淤效果。古代一般采用木构件(木杩杈、柳枝等)，近几十年来，逐渐改为混凝土构件，其中最具代表性的为四面六边透水框架。四面六边透水框架由六根长度相等或相近的钢筋混凝土框杆相互焊接而成，是水利部西北水利科学研究所的一种实用新型专利产品(专利号98233050)。四面六边透水框架发明后，在我国长江、黄河、渭河等众多河流中的得到应用，主要用于河道整治工程中的·护岸、护滩、护底及桥墩防护等，实践证明四面六边透水框架具有较好的消能减速、防冲促淤效果。近年来，在长江航道整治工程中，四面六边透水框架在整治建筑物的软体排边缘防护及坝头防冲等方面得到广泛应用。它是一种封闭式框架结构。在实际应用中，发现四面六边透水框架存在以下问题和缺点(I)框架群整体性较差。四面六边透水框架虽然个体强度大，稳定性较好。但由于其为封闭型结构，构成框架群时，框架间缺乏勾连，相互向外挤压，难以形成整体性，在流速较大区域易冲散、流失；在需要分层抛投或堆码时，上层框架常挤入下层或与下层框架嵌套，使上层结构难以形成，或造成上层结构不完整，或造成层高不足，严重影响了河道整治效果。(2)由于在预制过程中，四面六边透水框架即杆件构成的锥顶部结构三根杆件很难预制成锥顶部，它是通过外露的钢筋焊接而成的。钢筋焊接处出露(一般为10 13cm)并形成尖角，对船舶航行安全及框架使用寿命均产生不利影响。当其抛于岸边或滩边时，在一定水位时，钢筋焊接处尖角成为水下危险源，对船舶航行或靠岸产生较大的安全隐患 ’位于一定高程以上的框架，由于每年均有一段时间露出水面，钢筋焊接处极易锈蚀，导致框杆散落、结构破坏，严重影响了框架使用寿命和河道整治效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非封闭式、用于河道整治的透水构件，以解决锥形的四面六边透水框架封闭框架在上述河道整治中存在的问题。本发明的技术方案是用于河道整治的非封闭式透水构件，它包括杆件，所述杆件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一组杆件，用于连接第一组杆件的第二组杆件，第二组杆件连接在第一组杆件的中部；或杆件包括在空间中相互垂直但不在同一平面中的第三组杆件，用于连接第三组杆件的第四组杆件，第四组杆件连接在第三组杆件的中部；或杆件包括多根交汇连接于一点但不在同一平面的第五组杆件。。上述技术方案构成三类非封闭式构件，它有多种结构形式。
第一类中至少有三根不在同一平面的相互平行的第一组杆件可以是三根、四根、五根等形式。第一类结构中可以是开放式透水构件，也可以是半开放式的透水构件。第二类中空间中相互垂直但不在同一平面中的第三组杆件中可以含有相互平行杆件组的，并与相互平行的杆件组空间垂直但不在同一平面中的杆件组。第三类是开放式透水构件，是一种放射式结构。第一类结构中所述第一组杆件有四个根，四根杆件构成方框的顶端杆；第二组杆件是连接相邻的顶端杆的连接杆组，连接杆组连接在相邻的顶端杆的中部，连接杆组与四根顶端杆之间构成方框即四边框。其实，它是一种开放式结构或半开放式结构；所述顶端杆的中部是顶端杆非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。·连接杆组是一层结构时，是一种开放式结构。在相邻的顶端杆的中部连接的连接杆组是多层结构时，即在中部间隔设两层或三层连接杆组，四根顶端杆中间的多层结构连接杆之间形成了相对“封闭”的空间，四根顶端杆的中部之外的部分，端部在“封闭”的空间之外，又是开放式结构，上述结构即形成所谓的半封闭结构的构件；其好处是“封闭”的空间保证了孔隙率，开放式结构即四根顶端杆的中部之外的部分保证勾联性。第一类结构中所述第一组杆件有四个根，四根杆件构成顶端杆；第二组杆件是连接相对的顶端杆的连接杆组，连接杆组连接在相对的的顶端杆的中部，连接杆之间构成交叉结构。所述顶端杆的中部是顶端杆非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。第一类结构中所述第一组杆件有三根主杆件，第二组杆件包括至少一个连接第一、第二主杆件中部的第一连接杆，连接第三主杆件和第一连接杆的第二连接杆。第一、第二主杆件中部是第一、第二主杆件非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。第一类结构中所述第一组杆件有三根主杆件，第二组杆件连接相邻的主杆件的连接杆组，连接杆组连接在相邻的主杆件的中部，连接杆组与三根主杆件之间构成三角框。主杆件的中部是主杆件非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。所述第三组杆件包括平行杆件组，在空间中与平行杆件组相互垂直但不在同一平面中垂直杆件组，第四组杆件包括连接平行杆件的第四连接杆，连接垂直杆件和第四连接杆的第六杆件；第四连接杆连接在平行杆件组的中部。所述第五组杆件是交汇连接于一点但不在同一平面相互垂直的杆件组。所述顶端杆的中部至少间隔设有两个连接杆组。上述结构的构件可以整体预制成形。本发明的用于河道整治的非封闭式透水构件，采用开放式或半封闭式的结构思路，(I)解决四面六边透水框架群整体性较差的问题。使透水框架在堆积成框架群后，相互之间产生一定的勾连，增加框架群的整体性，使框架可有效的分层堆积。(2)解决四面六边透水框架框杆焊接处钢筋出露形成尖角的问题。使透水框架无钢筋突出，消除透水框架对船舶航行的安全隐患，延长使用寿命。由纵横交错的混凝土杆件构成的、开放式或半封闭式的透空框架结构。当其堆积时，受重力作用，上层框架突出的框杆与下层框架的框杆相互勾连，使框架群具有较好的整体性；框杆无向外部突出的钢筋，可大幅降低船舶撞出框架时船舶受损的风险；框杆间连接无需焊接，避免框架出露水面时焊接部位锈蚀造成的结构破坏。经研究，透水框架消能减速、防冲促淤的作用主要是因为其具有适当的透水性，这与框架的空隙率有关。由于框架的空隙率在一定范围内是可调的，因此，本发明与四面六边透水框架具有相似的消能减速、防冲促淤作用。与四面六边透水框架相比，本发明具有如下优点(I)框架堆积成框架群时整体性较好。在同等条件下，由于本发明开放式或半封闭式(也可以称之为半开放式)的框架，其空间大，堆积时，相互之间勾连作用强，使得群的堆积效果及稳定性更好，还可拓宽框架的适用范围，由于框架间勾连性较好，可更好地适应于较陡的河床或岸坡，可用于筑透水坝，可用于养滩工程等。(2)由于无突出的钢筋，可大幅降低船舶撞出框架时船舶受损的风险，同时，也有利于施工人员的安全，还可减少框架对施工船舶的损伤。
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(3)用于每年有一段时间露出水面的滩面或岸坡时，框架的耐久性得到明显提高，可极大地延长工程的使用寿命。(4)施工效率提高，施工质量易于控制。四面六边透水框架所有框杆均需两两焊接，制作一个框架有12个焊点，焊缝总长度在60cm以上，施工时，一般需在滩面或施工船上进行焊接，需要的施工机具多，工序多，工艺复杂，施工效率低，质量难以控制。本发明中的框架需进行组装的连接点仅为I 4个，连接点处由于框杆间正交，不需采用焊接方式施工，因此，可提高施工效率，施工质量也易于控制。(5)有利于提高设计质量。本发明中框架形式多种多样，设计时可根据需要选用；实验室试验证明，本发明中框架堆积成框架群时，空隙率可调整的范围大于四面六边透水框架，有利于设计时根据需要选用适当的空隙率。
图I本发明实施例I示意图。图2本发明实施例2示意图。图3本发明实施例3示意图。图4本发明实施例4示意图。图5本发明实施例5示意图。图6本发明实施例6示意图。图7本发明实施例7示意图。图8本发明实施例8示意图。图9勾连性外加振动载试验结果图。
具体实施例方式本发明基于开放式或半封闭式思想，提出的用于河道整治的透水构件，具有多种结构形式，以下结合
。实施例I如图I所示，它是中部具有单层四方框结构的开放式的透水构件。四根平行的杆件I不在同一平面内；四根平行的杆件I构成方框的顶端杆；相邻的顶端杆的中部之间由连接杆2连接，四根连接杆2在同一平面内，四根连接杆2及四根顶端杆之间构成方框。顶端杆的中部是顶端杆非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。上述结构可以整体预制成形。随机堆积后空隙率为92. 1%。平均堆积高度为30. 5同等长度单位(厘米)。实施例2如图2所示，它是中部具有双层四方框结构的半封闭式的透水构件。四根平行的杆件I不在同一平面内；四根平行的杆件I构成方框的顶端杆；相邻的顶端杆的中部之间由间隔设置的两层连接杆3、4连接，其中四根连接杆3在同一平面内，四根连接杆4在另一平面内；两层连接杆3、4与顶端杆I之间构成相对封闭的空间。顶端杆I顶部外露一端长度，形成开放的勾连部分。顶端杆的中部是顶端杆非端部的其他部位，这样将端部露出形成勾连部分。上述结构可以整体预制成形。上述相对封闭的空间，使得构件在堆积时，构件之间的顶端杆与顶端杆之间和，顶端杆与连接杆在实现相互间的勾连时，单个构件中的两层连接杆之间具有足够的空隙，从而保证了构件在堆积时空隙率。随机堆积后空隙率为93. 5%。平均堆积高度为34. 5同等长度单位(厘米)。·实施例3如图3所示，它一种单层三角形框结构的开放式的透水构件。三根平行的杆件5不在同一平面内；三根平行的杆件5构成三角形框的顶端杆；相邻的顶端杆的中部之间由连接杆6连接，三根连接杆6在同一平面内，三根连接杆6及三根顶端杆之间构成三角形框。上述结构的构件体积相对较小，便于施工抛投，随机堆积后空隙率为91. 5%。平均堆积高度为29. 5同等长度单位(厘米)。三根连接杆6也可以是两层的结构，类似于实施例2。实施例4如图4所示，它是中部具有单层交叉结构的开放式的透水构件。四根平行的杆件7不在同一平面内；四根平行的杆件7构成顶端杆；相对的顶端杆的连接杆8 ;连接杆组连接在相对的的顶端杆的中部，连接杆之间构成交叉结构。本实施例中连接杆8是十字交叉的结构。上述结构可以整体预制成形。上述结构具有更好的勾连效果。随机堆积后空隙率为92. 2%。平均堆积高度为18. 5同等长度单位(厘米)。为了增加空隙率，连接杆8也可以是双层结构。随机堆积后空隙率为94. 2%。实施例5如图5所示，它一种单层三支点结构的开放式的透水构件。三根平行的杆件9. I、
9.2、9. 3不在同一平面内；三根平行的杆件构成三支点端杆；端杆9. 1,9. 2中部之间通过连接杆10. I连接，连接杆10. I与端杆9. 3之间通过连接杆10. 2连接。随机堆积后空隙率为92. 8%。平均堆积高度为17. 5同等长度单位(厘米)。实施例6如图6所示，它是一种在空间垂直的，具有很强勾连性的开放式的透水构件。具有两根相互平行的端杆11，另外两个平行的端杆12，端杆11与端杆12在空间相互垂直，但不在同一平面内。两根相互平行的端杆11中部之间由连接杆13连接，两根相互平行的端杆12中部之间由连接杆14连接，连接杆13与连接杆14在同一平面内相互连接。本实施例中连接杆件是单层的；端杆也是单层的。随机堆积后空隙率为91.7%。平均堆积高度为10.5同等长度单位(厘米)。在本发明技术方案下，连接杆件也可以是多层的；端杆也可以是多层的，如端杆11有两层；两个平行的端杆12也有两层。平均堆积高度为13. 5同等长度单位(厘米)。实施例7如图7所示，它是一种在空间垂直的，具有很强勾连性的开放式的透水构件。具有两根相互平行的端杆15，另一根端杆16与端杆15在空间相互垂直，但不在同一平面内。两根相互平行的端杆15中部之间由连接杆17连接，端杆16与连接杆17之间由连接杆18连接；随机堆积后空隙率为91. 5%。平均堆积高度为8. 5同等长度单位(厘米)。上述构件的随机堆积后空隙率高于四面六边透水框架、扭工字型的随机堆积后空隙率，四面六边透水框架的随机堆积后空隙率为90. 0% ;扭工字型的随机堆积后空隙率为87. Tl。·上述两类构件的堆积高度大于与四面六边透水框架的堆积高度，四面六边透水框架的堆积高度为7. 3同等长度单位(厘米)。透水框架外加振动载和试验，振动载荷为垂直振动，振幅3mm，振动频率为50Hz。根据试验得出不同结构类型振动前堆积稳定高度与振动后稳定高度间的关系，由图9可知，第一类与第二结构的稳定性均好于六边四面体透水框架。实施例8如图8所示，它是一种具有放射性结构的开放式的透水构件。多根杆件19、20、21交汇连接于一点但不在同一平面。形成放射状。上述多根杆件19、20、21可以使在空间相互垂直，也可以不垂直。这种结构的透水构件在河道整治中具有较好的捉床性能。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种用于河道整治的非封闭式透水构件，它包括杆件，其特征在于所述杆件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一组杆件，用于连接第一组杆件的第二组杆件，第二组杆件连接在第一组杆件的中部；或杆件包括在空间中相互垂直但不在同一平面中的第三组杆件，用于连接第三组杆件的第四组杆件，第四组杆件连接在第三组杆件的中部；或杆件包括多根交汇连接于一点但不在同一平面的第五组杆件。
2.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第一组杆件有四个根，四根杆件构成方框的顶端杆；第二组杆件是连接相邻的顶端杆的连接杆组，连接杆组连接在相邻的顶端杆的中部，连接杆组与四根顶端杆之间构成方框。
3.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第一组杆件有四个根，四根杆件构成的顶端杆；第二组杆件是连接相对的顶端杆的连接杆组，连接杆组连接在相对的的顶端杆的中部，连接杆之间构成交叉结构。
4.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第一组杆件有三根主杆件，第二组杆件包括至少一个连接第一、第二主杆件的第一连接杆，连接第三主杆件和第一连接杆的第二连接杆。
5.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第一组杆件有三根主杆件，第二组杆件连接相邻的主杆件的连接杆组，连接杆组连接在相邻的主杆件的中部,连接杆组与三根主杆件之间构成三角框。
6.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第三组杆件包括平行杆件组，在空间中与平行杆件组相互垂直但不在同一平面中垂直杆件组，第四组杆件包括连接平行杆件组的第四连接杆，连接垂直杆件和第四连接杆的第六杆件；第四连接杆连接在平行杆件组的中部。
7.如权利要求I所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述第五组杆件是交汇连接于一点但不在同一平面相互垂直的杆件组。
8.如权利要求2所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述顶端杆的中部至少间隔设有两个连接杆组。
9.如权利要求5所述用于河道整治的非封闭式透水构件，其特征在于所述顶端杆的中部至少间隔设有两个连接杆组。
全文摘要
本发明公开了一种用于河道整治的非开放式透水构件，它包括杆件，所述杆件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一组杆件，用于连接第一组杆件的第二组杆件。它具有构件框架堆积成框架群时整体性较好。由于无突出的钢筋。施工效率提高。本发明的用于河道整治的非封闭式透水构件，采用开放式或半封闭式的结构思路，解决四面六边透水框架群整体性较差的问题。使透水框架在堆积成框架群后，相互之间产生一定的勾连，增加框架群的整体性，使框架可有效的分层堆积。解决四面六边透水框架框杆焊接处钢筋出露形成尖角的问题。使透水框架无钢筋突出，消除透水框架对船舶航行的安全隐患，延长使用寿命。
文档编号E02B8/06GK102787587SQ20121014112
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者刘怀汉, 尹书冉, 谭伦武, 雷国平 申请人:长江航道规划设计研究院