减振减爆分列式进口消能工的制作方法
【专利摘要】一种减振减爆分列式进口消能工，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池、与消力池相接的护坦，所述水流泄槽段通过中隔墙分隔成相间排列的表孔泄槽和中孔泄槽，所述中隔墙的两侧面分别为表孔泄槽、中孔泄槽的槽壁，各表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁上，将中隔墙连接。此种消能工可以降低中隔墙自身因薄弱悬臂结构带来的振动，减少水流裹挟的气囊爆破对周边建筑物安全的影响。
【专利说明】减振减爆分列式进口消能工
【技术领域】
[0001]本发明属于泄洪消能设施，特别涉及一种用于高水头、大单宽流量的减振减爆分列式进口消能工。
【背景技术】
[0002]分列式进口消能工是高水头、大单宽流量的水流条件下使用的泄洪消能设施，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池、与消力池相接的护坦，其水流泄槽段通过中隔墙分隔成相间排列的表孔泄槽(高位泄流槽)和中孔泄槽(低位泄流槽)。根据表孔泄槽(高位泄流槽)和中孔泄槽(低位泄流槽)出口至消力池底板的深度是否相等，分为差动分列式进口消能工和非差动分列式进口消能工两类。所述差动分列式进口消能工，其表孔泄槽(高位泄流槽)出口至消力池底板的深度(H3)大于其中孔泄槽(低位泄流槽)出口至消力池底板的深度(H4);所述非差动分列式进口消能工，其表孔泄槽(高位泄流槽)出口至消力池底板的深度(H3)与中孔泄槽(低位泄流槽)出口至消力池底板的深度(H4)相等。
[0003]现有差动或非差动分列式进口消能工，其水流泄槽段的中隔墙为悬臂结构(见CN101215828A、CN101624818B),因而存在以下问题:1、中隔墙的振动问题(对中隔墙自身的安全影响)，由于悬臂式结构的中隔墙自身的抗剪、抗弯、抗振性能较弱，通常需要较高的配筋量来满足其稳定性要求。但尽管如此，在大单宽、高水头的来流情况下，由于悬臂式结构中隔墙较薄，其两侧高、低孔中通过的水股流速高且强紊动，极易引起中隔墙的振动甚至共振，因而对中隔墙的安全稳定性存在很大威胁；2、对周边建筑物的安全影响，在大单宽、高水头的来流情况下，水流翻越中隔墙时容易裹挟大量空气，形成巨大的气囊，气囊进入消力池后，在浮力作用下上浮，并受到周围水体的挤压剪切和强烈的脉动作用，从而在靠近水面处突然爆破，引发消力池上方的气压脉动，这种气压脉动对消力池边壁及周边轻型建筑的安全稳定极为不利，给周围居住人群造成影响，甚至导致建筑物门窗振动、玻璃破碎等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减振减爆分列式进口消能工，以降低中隔墙的振动，减小水流裹挟的气囊爆破对周边建筑物安全的影响。
[0005]本发明所述减振减爆分列式进口消能工，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池、与消力池相接的护坦，所述水流泄槽段通过中隔墙分隔成相间排列的表孔泄槽和中孔泄槽，所述中隔墙的两侧面分别为表孔泄槽、中孔泄槽的槽壁，各表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁上，将中隔墙连接。
[0006]上述减振减爆分列式进口消能工，各表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置的连系梁为多根，各连系梁等间距平行排列。
[0007]上述减振减爆分列式进口消能工，相邻连系粱之间的间距为所对应的表孔泄槽宽度或中孔泄槽宽度的0.5?1.5倍。[0008]上述减振减爆分列式进口消能工，所述连系粱的顶部与表孔泄槽或中孔泄槽槽壁上缘之间的距离h为O至中隔墙厚度的0.5倍。
[0009]上述减振减爆分列式进口消能工，所述连系梁的横截面为圆形或椭圆形。
[0010]上述减振减爆分列式进口消能工，所述连系梁的横截面为圆形时，其直径为中隔墙厚度的0.25?0.5倍，所述连系梁的横截面为椭圆形时，其长轴长度为中隔墙厚度的
0.5?I倍，短轴长度为中隔墙厚度的0.25?0.5倍。
[0011]本发明所述的减振减爆分列式进口消能工可以是差动分列式进口消能工或非差动分列式进口消能工，即本发明所述连系梁及其设置方式可应用在差动或非差动等所有有中隔墙结构的消能工上。
[0012]本发明具有以下有益效果:
[0013]1、由于本发明所述分列式进口消能工在各表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁，改变了现有中隔墙的悬臂结构，使之成为整体框架式结构，因而使中隔墙和整个消力池体型结构更加稳定，大幅度降低了中隔墙自身因薄弱悬臂结构带来的振动，提高了消能工结构安全性和运行的安全性。
[0014]2、由于本发明所述分列式进口消能工在各表孔泄槽或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁，使得水流翻越中隔墙时裹挟的大尺寸气囊被连系粱切割转化成小尺寸气囊，因而避免了大尺寸气囊因气压脉动导致的爆破冲击对消力池边壁的空化空蚀破坏和对周边建筑物的破坏，同时连系梁对大尺寸气囊的切割作用改善了消力池内部水体的整体流态，因而流态更加易于控制，对高水头、大单宽流量的水流适应性更强。
[0015]3、由于本发明所述分列式进口消能工中的连系梁横截面形状为圆形或椭圆形，使连系梁受力均匀，并且有效改善了横轴、立轴漩涡对连系梁的剥蚀损坏，同时还大大弱化了连系梁周边易发生空蚀破坏的危险系数。
[0016]4、本发明所述连系梁的结构简单，易于施工，有助于该技术在水电工程领域的进一步推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所述各中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁的减振减爆差动或非差动分列式进口消能工的平面结构示意图。
[0018]图2是本发明所述各表孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁的减振减爆差动或非差动分列式进口消能工的平面结构示意图。
[0019]图3是本发明所述各表孔泄槽和中孔泄槽的两槽壁之间均设置有连系梁的减振减爆差动或非差动分列式进口消能工平面结构示意图。
[0020]图4是图2和图3的1-1剖视图，描述的是设置有连系梁的非差动分列式进口消能工的表孔泄槽及消力池和护坦的结构。
[0021]图5是图1和图3的2-2剖视图，描述的是设置有连系梁的非差动分列式进口消能工的中孔泄槽及消力池和护坦的结构。
[0022]图6是图1的3-3剖视图，描述的是非差动分列式进口消能工的中孔泄槽两槽壁之间设置有连系梁的结构。
[0023]图7是图2的3-3剖视图，描述的是非差动分列式进口消能工的表孔泄槽两槽壁之间设置有连系梁的结构。
[0024]图8是图3的3-3剖视图，描述的是非差动分列式进口消能工的中孔泄槽和表孔泄槽两槽壁之间均设置有连系梁的结构。
[0025]图9是图2和图3的1-1剖视图，描述的是设置有连系梁的差动分列式进口消能工的表孔泄槽及消力池和护坦的结构。
[0026]图10是图1和图3的2-2剖视图，描述的是设置有连系梁的差动分列式进口消能工的中孔泄槽及消力池和护坦的结构。
[0027]图11是图1的3-3剖视图，描述的是差动分列式进口消能工的中孔泄槽两槽壁之间设置有连系梁的结构。
[0028]图12是图2的3-3剖视图，描述的是差动分列式进口消能工的表孔泄槽两槽壁之间设置有连系梁的结构。
[0029]图13是图3的3-3剖视图，描述的是差动分列式进口消能工的中孔泄槽和表孔泄槽两槽壁之间均设置有连系梁的结构。
[0030]图14本发明所述连系梁的第一种横截面图。
[0031]图15本发明所述连系梁的第二种横截面图。
[0032]图中，I—混凝土砌体；2—中隔墙；3—表孔泄槽；4—中孔泄槽；5——消力池；6——边墙；7——尾坎；8——护坦；9——连系梁；T——中隔墙厚度；U——水流泄槽段长度山2——消力池长度；c——尾坎相对于护坦底板的高度；d——尾坎相对于消力池底板的高度—消力池宽度成一中孔泄槽宽度；B2—表孔泄槽宽度讯一消力池深；H2——护坦深度；H3——表孔泄槽出口至消力池底板的深度；H4——中孔泄槽出口至消力池底板的深度；a——连系梁椭圆形截面长轴的长度；b——连系梁椭圆形截面短轴的长度；h—连系粱的顶部与表孔泄槽或中孔泄槽槽壁上缘之间的距离。
【具体实施方式】
[0033]下面通过【具体实施方式】对本发明所述减振减爆分列式进口消能工作进一步说明。
[0034]以下实施例1-3中的减振减爆分列式进口消能工根据某大型水电站枢纽工程设计，所述水电站枢纽工程装机6400MW，采用混凝土重力坝，最大坝高162m。水电站设计洪水(P = 0.2%)流量41200m3/s，校核洪水(P = 0.02%)流量49800m3/s。其中，上下游最大水位差120m，最大下泄总功率约40000MW，消力池深护坦深H2=29m，水流泄槽段长度=132111,消力池长度L2=228m，尾坎相对于消力池底板的高度d=25m，尾坎相对于护坦底板的高度c=15m。
[0035]实施例1
[0036]本施例中的减振减爆分列式进口消能工为差动分列式进口消能工，结构如图1、图
10、图11和图15所示，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池5、与消力池相接的护坦7，所述水流泄槽段通过中隔墙2分隔成相间排列的表孔泄槽3和中孔泄槽4，各中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁9，所述连系粱的两端分别固定在中孔泄槽4的两槽壁上，将中隔墙连接。表孔泄槽为5个，其宽B2=4m，中孔泄槽为4个，其宽B1=Sm,中隔墙厚T=3m，消力池宽度B=52m，表孔泄槽出口至消力池底板的深度H3=16m，中孔泄槽出口至消力池底板的深度H4=8m。连系梁为10根，各连系梁等间距平行排列，相邻连系粱之间的间距为所述中孔泄槽宽度的0.5倍，即3m。所述连系粱的顶部与中孔泄槽4槽壁上缘之间的距离h为中隔墙厚度的0.5倍，即1.5m。连系梁的横截面为椭圆形，其长轴长度为中隔墙厚度的0.5倍，即1.5m，短轴长度为中隔墙厚度的0.25倍，即0.75m。
[0037]试验结果:与未加连系梁的相同体型、参数的分列式进口消能工相比，中隔墙的的振动明显改善，导致振动的振幅下降约40%，下游消力池水体中不存在体积很大的气囊，消力池边墙以及周边轻型建筑物感应到的气囊爆破荷载最大值下降约30%，达到了预期减振减爆的效果。
[0038]实施例2
[0039]本施例中的减振减爆分列式进口消能工为差动分列式进口消能工，结构如图2、图
9、图12和图15所示，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池5、与消力池相接的护坦7，所述水流泄槽段通过中隔墙2分隔成相间排列的表孔泄槽3和中孔泄槽4，各表孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁9，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽3的两槽壁上，将中隔墙连接。表孔泄槽为5个，其宽B2=4m，中孔泄槽为4个，其宽B1=Sm,中隔墙厚T=3m，消力池宽度B=52m，表孔泄槽出口至消力池底板的深度H3=16m，中孔泄槽出口至消力池底板的深度H4=8m。连系梁为5根，各连系梁等间距平行排列，相邻连系粱之间的间距为所述表孔泄槽宽度的1.5倍，即6m。所述连系粱的顶部与中孔泄槽4槽壁上缘之间的距离h为中隔墙厚度的0.25倍，即0.75m。连系梁的横截面为椭圆形，其长轴长度为中隔墙厚度的I倍，即3m，短轴长度为中隔墙厚度的0.5倍，即1.5m。
[0040]试验结果:与未加连系梁的相同体型、参数的分列式进口消能工相比，中隔墙的的振动明显改善，导致破坏振动的脉动壁压的振幅下降约57%，下游消力池水体中不存在体积很大的气囊，消力池边墙以及周边轻型建筑物感应到的气囊爆破荷载最大值下降约43%，达到了预期减振减爆的效果。
[0041]实施例3
[0042]本施例中的减振减爆分列式进口消能工为非差动分列式进口消能工，结构如图3、图4、图5、图8和图14所示，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池5、与消力池相接的护坦7，所述水流泄槽段通过中隔墙2分隔成相间排列的表孔泄槽3和中孔泄槽4，各表孔泄槽3和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁9，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽3和中孔泄槽4的两槽壁上，将中隔墙连接。表孔泄槽为5个，其宽B2=4m，中孔泄槽为4个，其宽B1=Sm,中隔墙厚T=3m，消力池宽度B=52m，表孔泄槽出口至消力池底板的深度H3=12m,中孔泄槽出口至消力池底板的深度H4=12m。表孔泄槽3和中孔泄槽4设置的连系梁均为7根，各连系梁等间距平行排列，表孔泄槽相邻连系粱之间的间距为所述表孔泄槽宽度的0.75倍，即3m，中孔泄槽相邻连系粱之间的间距中孔泄槽宽度的0.5倍，即3m。所述连系粱的顶部与表孔泄槽3和中孔泄槽4槽壁上缘之间的距离h为O。连系梁的横截面为圆形，其直径为中隔墙厚度的0.25倍，即0.75m。
[0043]试验结果:与未加连系梁的相同体型、参数的分列式进口消能工相比，中隔墙的的振动明显改善，导致破坏振动的脉动壁压的振幅下降约60%，下游消力池水体中不存在体积很大的气囊，消力池边墙以及周边轻型建筑物感应到的气囊爆破荷载最大值下降约51%，达到了预期减振减爆的效果。
[0044]实施例4[0045]本施例中的减振减爆分列式进口消能工为非差动分列式进口消能工，结构如图3、图4、图5、图8和图14所示，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池5、与消力池相接的护坦7，所述水流泄槽段通过中隔墙2分隔成相间排列的表孔泄槽3和中孔泄槽4，各表孔泄槽3和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁9，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽3和中孔泄槽4的两槽壁上，将中隔墙连接。表孔泄槽为5个，其宽B2=4m，中孔泄槽为4个，其宽B1=Sm,中隔墙厚T=3m，消力池宽度B=52m，表孔泄槽出口至消力池底板的深度H3=12m,中孔泄槽出口至消力池底板的深度H4=12m。表孔泄槽3和中孔泄槽4设置的连系梁均为5根，各连系梁等间距平行排列，表孔泄槽相邻连系粱之间的间距为所述表孔泄槽宽度的1.5倍，即6m，中孔泄槽相邻连系粱之间的间距中孔泄槽宽度的I倍，即6m。所述连系粱的顶部与表孔泄槽3和中孔泄槽4槽壁上缘之间的距离h为O。连系梁的横截面为圆形，其直径为中隔墙厚度的0.5倍，即1.5m。
[0046]试验结果:与未加连系梁的相同体型、参数的分列式进口消能工相比，中隔墙的的振动明显改善，导致破坏振动的脉动壁压的振幅下降约65%，下游消力池水体中不存在体积很大的气囊，消力池边墙以及周边轻型建筑物感应到的气囊爆破荷载最大值下降约57%，达到了预期减振减爆的效果。
【权利要求】
1.一种减振减爆分列式进口消能工，包括水流泄槽段、与水流泄槽段相接的消力池(5)、与消力池相接的护坦(7)，所述水流泄槽段通过中隔墙(2)分隔成相间排列的表孔泄槽(3)和中孔泄槽(4)，所述中隔墙(2)的两侧面分别为表孔泄槽(3)、中孔泄槽(4)的槽壁，其特征在于各表孔泄槽(3)或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置有连系梁(9)，所述连系粱的两端分别固定在表孔泄槽(3 )或/和中孔泄槽(4 )的两槽壁上，将中隔墙连接。
2.根据权利要求1所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于各表孔泄槽(3)或/和中孔泄槽的两槽壁之间设置的连系梁(9)为多根，各连系梁等间距平行排列。
3.根据权利要求2所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于相邻连系粱之间的间距为所对应的表孔泄槽(3)宽度或中孔泄槽(4)宽度的0.5?1.5倍。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于所述连系粱的顶部与表孔泄槽(3)或中孔泄槽(4)槽壁上缘之间的距离(h)为O至中隔墙厚度的0.5倍。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于所述连系梁(9)的横截面为圆形或椭圆形。
6.根据权利要求4所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于所述连系梁(9)的横截面为圆形或椭圆形。
7.根据权利要求5所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于所述连系梁的横截面为圆形时，其直径为中隔墙厚度的0.25?0.5倍，所述连系梁的横截面为椭圆形时，其长轴长度为中隔墙厚度的0.5?I倍，短轴长度为中隔墙厚度的0.25?0.5倍。
8.根据权利要求6所述减振减爆分列式进口消能工，其特征在于所述连系梁的横截面为圆形时，其直径为中隔墙厚度的0.25?0.5倍，所述连系梁的横截面为椭圆形时，其长轴长度为中隔墙厚度的0.5?I倍，短轴长度为中隔墙厚度的0.25?0.5倍。
【文档编号】E02B8/06GK103437331SQ201310398149
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】张建民, 许唯临, 彭勇, 刘善均, 王韦, 曲景学, 邓军, 田忠, 张法星, 周茂林, 聂境 申请人:四川大学