一种中墩水翅改善的体型结构的制作方法

本技术涉及水利水电工程，尤其涉及一种中墩水翅改善的体型结构。

背景技术：

1、在水利工程中，当泄洪流量较大时，常用闸墩将进水口分隔成数孔，以减小闸门尺寸防止其跨度过大，但是闸墩两侧的下泄水流在溢洪道内交汇时易生成类似鱼鳍状的水翅，水翅现象会给泄洪消能带来诸多不利的影响，如水翅在溢洪道内摆动、冲击甚至翻越边墙，从而增加边墙高度和承受的动力荷载。水翅跌落后还容易对溢洪道底板造成冲击，引起溢洪道底板的压力沿程波动。

2、中墩水翅产生主要有两个原因：一是水流对冲的作用：在中墩尾部同一断面交汇，两股水流的冲击负荷集中在同一断面上，冲击力大，产生水翅；二是水面下凹的作用：左右两股水流在尾部中墩附近水面急剧下凹，之后产生反弹，引起强烈的水翅。

3、基于上述水流对冲引起水翅的原因，前人提出了负荷分配型中墩，其主要是在中墩尾部从上到下顺水流方向分多级收缩到底部，中墩左右两股水流从上到下均在不同的断面上交汇，在中墩尾部的两股水流沿流向逐渐汇合，均匀分配水流汇合引起的冲击荷载；针对上述水面下凹的作用，前人提出了水垫型中墩，即在中墩尾部水面急剧下凹的区域范围，垫高底部的高度，改善由于中墩尾部附近水面急剧下凹，水流反弹引起的水翅危害。

4、公开号为cn217378803u的中国专利文献，公开了一种溢洪道泄槽结构型式，包括有溢洪道控制段，溢洪道控制段尾部连接有溢洪道泄槽段，溢洪道泄槽段包括有位于最外侧的2座泄槽边墙，泄槽边墙的头端与边闸墩的尾部连接，泄槽边墙之间设置有与中闸墩设置数量相等的潜堰，潜堰的头端与中闸墩的尾部连接，潜堰高度小于泄槽边墙高度，且其末端延伸至溢洪道泄槽段最末端的泄槽结构横缝处。

5、专利cn217378803u中的溢洪道泄槽结构主要是在中墩后设置潜堰直至斜槽末端，其对消除水翅有很大的作用，但该结构在一定程度上侵占了水流下泄通道，降低了泄流能力；其次，溢洪道泄槽通常有几十米，且潜堰位于泄槽中部，必须进行配筋以起到防冲的作用，故该结构将增加混凝土及钢筋的工程量，进而增加投资。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的是提出一种中墩水翅改善的体型结构，旨在解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提出一种中墩水翅改善的体型结构，包括设置在中墩尾部的墩体，墩体沿着溢流堰向下延伸，墩体包括上部的散流墩和下部的托流墩；托流墩底部轮廓两侧设置为平直线并与泄槽平行，两平直线的间距与中墩的宽度相等；托流墩顶部轮廓两侧均为向内凹的曲线，托流墩的两侧面由底部轮廓的平直线向上渐过渡至顶部轮廓的曲线；散流墩的底部轮廓与托流墩顶部轮廓相同，散流墩的顶部轮廓收缩为三角形，散流墩的两侧面由曲线逐渐过渡至顶部轮廓三角形的两侧边。

3、优选的，从上游端至下游端，托流墩顶部轮廓两侧的曲线之间的间距逐渐减小之后，又逐渐增大。

4、优选的，所述曲线为椭圆曲线。

5、优选的，所述托流墩底部轮廓的尾端为第一弧形线，该第一弧形线的两端分别与平直线相切；托流墩顶部轮廓为第二弧形线，第二弧形线的两端分别与两侧的曲线采用圆角过渡；由第一弧形线向上逐渐收缩过渡至第二弧形线形成托流墩尾端曲面，过渡曲面与托流墩的两侧面的连接处采用圆弧平滑过渡；由第二弧形线向上逐渐收缩过渡至散流墩的顶部轮廓三角形尖端形成散流墩尾端曲面。

6、优选的，所述散流墩、托流墩与中墩连接的部位宽度均为b，并等于中墩的宽度。

7、优选的，托流墩的底部轮廓、顶部轮廓的长度、以及散流墩的顶部轮廓的长度均相等。

8、由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

9、(1)在本实用新型中的托流墩中，通过将托流墩的底部螺孔两侧设置为与泄槽平行的平直线，且两平直线之间的间距等于中墩的宽度，而托流墩顶部轮廓两侧设置为向内凹的曲线，利用底部轮廓的平直线向上过渡至顶部的曲线，使得托流墩的侧面形成了由底部平直状过渡至上部内凹状的曲面结构，利用托流墩及其顶部的散流墩共同构成的墩体结构，托流墩垫高底部的高度，侵占了部分水流下跌的空间，可在一定程度上减小水流下跌角度，使水流运动方向尽量与溢流堰平行，可改善中墩尾部附近水面急剧下凹现象；同时托流墩侧面的底部与泄槽边墙平行，顶部在为内凹的曲面与中墩有一定夹角，使得部分水流可偏离中墩流动，可在一定程度上减小横向扩散的水流，降低水翅发生的可能性。

10、(2)在本实用新型中，散流墩的底部轮廓与托流墩顶部轮廓相同，即散流墩的底部轮廓两侧与托流墩顶部轮廓两侧均为向内凹的曲线，同时散流墩的顶部轮廓收缩为三角形，由此形成的散流墩的两侧面在一定程度上减小横向扩散的水流。

11、(3)在本实用新型中，托流墩底部轮廓、顶部轮廓及散流墩顶部轮廓整体长度均一致，由于泄槽向下清洗与水平面有一定角度，故托流墩与散流墩共同形成的墩体在水平方向上不同的位置进行水流碰撞，进而整个结构可在一定程度上分配水流汇合引起的冲击荷载。

12、(4)在本实用新型中，散流墩、托流墩与中墩连接的部位宽度均为b，并等于中墩的宽度，方便散流墩与托流墩形成的墩体与中墩连接，避免因宽度不一致在连接部位形成台阶结构，影响水流下泄。

13、(5)在本实用新型中，托流墩、散流墩的尾端均采用曲面结构，可使得尾端的水流平顺流出。

技术特征：

1.一种中墩水翅改善的体型结构，包括设置在中墩(1)尾部的墩体(2)，墩体(2)沿着溢流堰(5)向下延伸，其特征在于，墩体(2)包括上部的散流墩(3)和下部的托流墩(4)；

2.如权利要求1所述的一种中墩水翅改善的体型结构，其特征在于，从上游端至下游端，托流墩(4)顶部轮廓两侧的曲线(8)之间的间距逐渐减小之后，又逐渐增大。

3.如权利要求2所述的一种中墩水翅改善的体型结构，其特征在于，所述曲线(8)为椭圆曲线。

4.如权利要求1所述的一种中墩水翅改善的体型结构，其特征在于，所述托流墩(4)底部轮廓的尾端为第一弧形线(6)，该第一弧形线(6)的两端分别与平直线(7)相切；托流墩(4)顶部轮廓为第二弧形线(10)，第二弧形线(10)的两端分别与两侧的曲线(8)采用圆角过渡；由第一弧形线(6)向上逐渐收缩过渡至第二弧形线(10)形成托流墩尾端曲面(9)，过渡曲面(9)与托流墩(4)的两侧面的连接处采用圆弧平滑过渡；由第二弧形线(10)向上逐渐收缩过渡至散流墩(3)的顶部轮廓三角形尖端形成散流墩尾端曲面(11)。

5.如权利要求1所述的一种中墩水翅改善的体型结构，其特征在于，所述散流墩(3)、托流墩(4)与中墩(1)连接的部位宽度均为b，并等于中墩(1)的宽度。

6.如权利要求1所述的一种中墩水翅改善的体型结构，其特征在于，托流墩(4)的底部轮廓、顶部轮廓的长度、以及散流墩(3)的顶部轮廓的长度均相等。

技术总结
一种中墩水翅改善的体型结构，包括设置在中墩尾部的墩体，墩体沿着溢流堰向下延伸，墩体包括上部的散流墩和下部的托流墩；托流墩底部轮廓两侧设置为平直线并与泄槽平行，两平直线的间距与中墩的宽度相等；托流墩顶部轮廓两侧均为向内凹的曲线，托流墩的两侧面由底部轮廓的平直线向上渐过渡至顶部轮廓的曲线；散流墩的底部轮廓与托流墩顶部轮廓相同，散流墩的顶部轮廓收缩为三角形，散流墩的两侧面由曲线逐渐过渡至顶部轮廓三角形的两侧边。该结构可改善中墩尾部附近水面急剧下凹，减小横向扩散的水流，在水平方向上不同的位置进行水流碰撞，进而整个结构可在一定程度上分配水流汇合引起的冲击荷载，降低水翅发生的可能性。

技术研发人员：秦蕊,王文杰,李新颖,王有胜
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230512
技术公布日：2024/1/15