空腔型挑坎结构的制作方法

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种适用于泄水建筑物出口的空腔型挑坎结构。

背景技术：

根据工程地质、地形、水文等条件，泄水建筑物出口挑坎体型设计为满足出挑水流顺利归槽和水舌的充分扩散，通常需要较大的挑角，造成出口挑坎高程远高于地面高程，挑坎底板较厚。传统的挑坎结构为连续的内埋1～2条排水管道的大体积混凝土实体结构，不仅混凝土用量较大，排水管道易堵塞，而且在浇筑过程中温控难度大，经常出现裂缝等缺陷。

技术实现要素：

为克服现有挑坎结构存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、施工方便、易于温控、排水顺畅、投资造价低的空腔型挑坎结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

空腔型挑坎结构，包括由挑坎边墙和挑坎底板构成的槽型挑坎主体，所述挑坎主体的槽底从其中部到出口端呈向上的弧形结构，在所述弧形结构的槽底下方的挑坎底板部分设有与大气连通的空腔结构，所述槽底弧形结构的最低处设有排水管与空腔结构相连。

进一步的是，所述空腔结构为多个延伸到挑坎底板内部且顺水流方向设置的洞体，所述多个洞体均匀间隔布置。

进一步的是，所述洞体的高度和宽度尺寸为0.5～2.0m，各洞体间隔混凝土厚度为1.0～2.0m，相邻两层洞体交错布置。

进一步的是，所述空腔结构为多个穿过挑坎底板两侧且横水流方向设置的洞体，所述多个洞体均匀间隔布置。

进一步的是，所述洞体的高度和宽度尺寸为0.5～2.0m，各洞体间隔混凝土厚度为1.0～2.0m，相邻两层洞体交错布置。

进一步的是，所述洞体设置在同一高程，洞体的高度和宽度为4～10m，各洞体尺寸一致或从内到外逐渐增大。

进一步的是，所述空腔结构为一个延伸到挑坎底板内部且顺水流方向设置的洞体，所述洞体的顶部沿着槽底从内到外逐渐增高。

进一步的是，所述洞体距离挑坎底板侧壁和顶部的距离不小于1～2m。

进一步的是，所述排水管连在槽底弧形结构的最低处与空腔结构中与其距离最近的洞体之间，并在该洞体内设有底坡，坡度不小于0.3％。

进一步的是，所述挑坎边墙和挑坎底板采用普通混凝土，由其构成的槽型结构的槽底和槽壁内侧设有一层抗冲磨混凝土，抗冲磨混凝土厚度为0.5m～2.0m。

本发明的有益效果是：通过在传统大体积混凝土挑坎底板内设置一个或多个与大气连通的空腔结构，可节省混凝土用量，并可改善大体积混凝土中心的温度梯度和散热条件，从而减少裂缝，较大的空腔可替代排水管道，使排水顺畅，易于维修。

附图说明

图1是本发明实施例一结构剖视图。

图2是本发明实施例一结构断面图。

图3是本发明实施例二结构剖视图。

图4是本发明实施例二结构剖视图。

图5是本发明实施例二结构断面图。

图6是本发明实施例三结构剖视图。

图7是本发明实施例三结构断面图。

图中标记为，1-挑坎边墙，2-挑坎底板，3-槽底，4-空腔结构，5-排水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的空腔型挑坎结构，包括由挑坎边墙1和挑坎底板2构成的槽型挑坎主体，所述挑坎主体的槽底3从其中部到出口端呈向上的弧形结构，在所述弧形结构的槽底3下方的挑坎底板部分设有与大气连通的空腔结构4，所述槽底3弧形结构的最低处设有排水管5与空腔结构4相连。

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500j左右的热量，如果以水泥用量350kg/m³～550kg/m³来计算，每立方米混凝土将释放出17500kj～27500的热量，从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右，甚至更高)尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

本发明为改善大体积混凝土中心的温度梯度和散热条件，从而减少裂缝，以及节省混凝土工程量，在传统挑坎底板2大体积混凝土内设置一个或多个与大气连通的空腔结构4，可明显改善大体积混凝土的散热，从而提高挑坎结构的成型质量和结构稳定性。根据这一构思，本发明设计了如下几种典型的空腔结构。

实施例一：

如图1、图2所示，所述空腔结构4为多个延伸到挑坎底板内部且顺水流方向设置的洞体，所述多个洞体均匀间隔布置，各洞体的内端应保证距离弧形槽底3的距离不小于1～2m。为保证结构的稳定性，所述洞体的高度和宽度尺寸为0.5～2.0m，各洞体间隔混凝土厚度为1.0～2.0m，相邻两层洞体交错布置，可满足底板分层浇筑(一般分层浇筑厚度2～3m)要求。该空腔结构4可以保证挑坎底板空间分布均匀，支撑稳定可靠，并且从外观上可保证整个挑坎结构两侧的完整性。

实施例二：

如图3所示，所述空腔结构4为多个穿过挑坎底板2两侧且横水流方向设置的洞体，所述多个洞体均匀间隔布置。该空腔结构4的洞体可以与实施例一的尺寸一样，即所述洞体的高度和宽度尺寸为0.5～2.0m，各洞体间隔混凝土厚度为1.0～2.0m，相邻两层洞体交错布置。采用横水流方向设置洞体，可以增大与空气接触的面积，并且能够形成对流，散热效果相对与顺水流方向更好。此外，可将洞体尺寸加大，如图4、图5所示，仅在同一底高程设置几个较大的空腔洞体，洞体的高度和宽度为4～10m，各洞体尺寸一致或从内到外逐渐增大，不仅满足温控和节省混凝土工程量，有些还能满足空腔过车等交通要求。

实施例三：

如图6、图7所示，所述空腔结构4为一个延伸到挑坎底板2内部且顺水流方向设置的洞体，所述洞体的顶部沿着槽底从内到外逐渐增高。采用一个洞体的结构，主要针对一些尺寸较小的挑坎，在施工时需要保证挑坎底板支撑的稳定性，洞体距离挑坎底板侧壁和顶部的距离应不小于1～2m。

上述所列举的各空腔结构，应根据结构应力条件、施工条件(模板等)、可能的检修维护条件和其它功能条件进行合理选择。在各种结构中都应将所述排水管5连在槽底3弧形结构的最低处与空腔结构4中与其距离最近的洞体之间，并在该洞体内设置底坡，坡度不小于0.3％，用空腔结构代替排水管道，使排水顺畅。另外，从经济上考虑，挑坎边墙1和挑坎底板2采用普通混凝土，由其构成的槽型结构的槽底和槽壁内侧设有一层抗冲磨混凝土，抗冲磨混凝土厚度为0.5m～2.0m，可提高挑坎的抗冲磨性，延长挑坎使用寿命。

本发明通过在传统大体积混凝土挑坎底板内设置一个或多个与大气连通的空腔结构，可节省混凝土用量，并可改善大体积混凝土中心的温度梯度和散热条件，从而减少裂缝，较大的空腔可替代排水管道，使排水顺畅，易于维修，具有很好的实用性和应用前景。