鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩的製作方法

2023-05-17 20:59:56 1

專利名稱：鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水利技術領域的堆石壩，特別是涉及一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩。
背景技術：
面板堆石壩是常見的擋水建築物之一，它是由堆石體和迎水面板組成的壩型。其優點是；壩身是由當地材料(石料)組成；結構簡單；加高、擴建容易；對地基有良好的適應性；施工方便。但是，該壩型最大的缺點是混凝土面板在施工過程中易出現溫度裂縫；以及運行過程中，由於壩身的不均勻沉降也將會導致裂縫，對壩體的穩定產生不利影響。並且， 混凝土面板一旦出現問題就存在著維修困難等問題。

實用新型內容為了克服混凝土面板壩，投資大，工期長，對環境影響大的缺點，本實用新型提供一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩。技術方案一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，包括墊層區，過渡區，堆石區(主堆石區和次堆石區)，防浪牆和下遊護坡，擋水面板與兩岸趾板、河床趾板共同組成的防滲結構，壩體上遊迎水面的擋水面板為組合式夾層鋼板，該組合式夾層鋼板包括內層鋼板和外層鋼板，所述內層鋼板由若干個長方形單片鋼板通過多個耐候鋼片對接密封固定拼合而成，並與壩體迎水面貼合，各內層單片鋼板背水面橫向設多根深入壩體內部的固定插筋， 內、外兩層鋼板之間的支撐骨架騎於內層單片鋼板的連接處，橫向和縱向的支撐骨架把壩體的迎水面分割為多個支撐單元，多個單片鋼板密封固定於支撐骨架之上形成外層鋼板； 組合式夾層鋼板的下端與河床趾板連接並密封固定，或者插入河床趾板內並密封固定，組合式夾層鋼板的兩側分別與兩岸的臺階狀或斜面狀邊坡密封固定，在組合式夾層鋼板的所有表面上和插筋上，以及對接縫或連接螺栓上輔助有一層防腐防滲塗料聚脲材料。鋼結構組合面板的內板與壩體之間設有墊層。位於內層的單片鋼板的厚度在IOmm 以內，外層鋼板厚度在15mm 50mm範圍。內層鋼板可以起到均勻傳力，為壩體填料區成型起到模板的作用，上遊鋼結構組合面板的坡度調整範圍很大(37° 45° )。所述骨架為「工」字型鋼，組合式夾層鋼板的內層鋼板和外層鋼板的多個耐候鋼片分別通過螺栓及密封條密封固定在「工」字型鋼的翼緣上，或者通過焊接固定在「工」字型鋼的翼緣上。工字型鋼下翼緣與內層組合鋼板對接並墊有一層密封片，工字型鋼的下翼緣上設有通孔，內層單片鋼板上設有對應的螺紋孔，螺栓從工字型鋼一端旋入使其與內層鋼板的外表面密封固定；工字型鋼上翼緣與外層鋼板對接並墊有一層密封片，工字型鋼的上翼緣上設有螺紋孔，外層鋼板上設有對應的通孔，螺栓從外層鋼板外側旋入使其與工字型鋼的上翼緣密封固定在一起。內層單片鋼板的外表面上垂直固定有定螺栓，工字型鋼的下翼緣上設有對用的通孔，在工字型鋼與內層單片鋼板之間墊有一層密封片，並將該通孔匹配套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母；工字型鋼的上翼緣垂直固定有定螺栓，外層單片鋼板上設有對用的通孔，在外層單片鋼板與工字型鋼之間墊有一層密封片。並將該通孔套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母。壩體迎水面鋼結構組合面板與水平面夾角範圍為37° 45°。壩體下遊河床為褥墊層或排水稜體，組合式夾層鋼板的下端設有排水通道。所述工字型鋼為兩個槽鋼通過螺栓固定或者焊接固定形成。所述密封片為橡膠墊，其橫截面為「幾」字形，或者橫截面為「 Ω 」形。在所述工字型鋼的腹板上設有通孔。所述工字型鋼沿高程方向自底向頂排布由密變疏。在支撐單元內還固定有中間支撐骨架，該中間支撐骨架為直線型或者為弧線形或者多邊形。壩體設有溢流壩段，在溢流壩段的下遊溢流面全部固定有鋼板，溢流壩段兩側壩體上固定有鋼板。在壩體的上遊下底面的河床內側豎向設置有防滲牆。所述插筋的末端設有彎鉤。本實用新型的有益效果1.本實用新型鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩是用鋼板作為迎水面板、以土石料為支撐結構的壩體，實質上是一種組合壩，它同時具有重力壩和鋼構壩的優點。其中組合式夾層鋼板的內層與壩體直接連接的組合支撐鋼板，並且該層的內側通過多個插筋固定於壩體內，插筋的作用一方面保持組合內板穩定，另一方面能使壩體的迎水面部分結為一體不鬆散，組合內板和壩體團結為一體能夠更加堅固。本實用新型在具有普通堆石壩的穩定易於修建等優點的同時，克服了傳統的混凝土面板壩和心牆壩所存在的施工周期長，施工難度大，投資大，材料用量大，對環境影響大的缺點。2.本實用新型的壩型是新型的水工建築物，相對於傳統的混凝土面板壩容易出現裂縫而導致使用壽命縮短的缺點，鋼構組合面板壩是能夠承受各種荷載和傳遞荷載的混合材料的擋水結構形式。其結構形式靈活、能更好地適應地形條件，對築壩材料的性能要求不高，能夠使用多種建築材料，降低因築壩產生的環境破壞，並且具有可工廠批量加工，現場施工速度快，便於維護或更換的優點。3.採用組合式夾層鋼板與普通單層鋼板相比的另一優點是可以使鋼板的厚度降低，骨架形成的鋼結構支撐體，能夠均勻的將水壓分散至內層鋼板，再由內層鋼板傳遞給壩體本身，穩定可靠。工字形的骨架其上、下兩個翼緣能夠有效地與內外層鋼板密封固定在一起，縱向和橫向的條形骨架依次圍成多個支撐單元，使外層單片鋼板的組裝和維修都非常方便，可以同時同步施工，大大縮短施工周期，提高高效。4.採用本實用新型技術方案在施工時可以有兩種途經，一種是將堆石壩迎水面修理平整後布設組合式夾層鋼板，另一種直接將組合式夾層鋼板固定後形成模板，向模板內填料並壓實，形成組合壩體，施工簡單且高效。5.本實用新型還可以在背水面和壩體上翼緣均固定鋼板，從而壩體本身可以過流，汛期也可以配合安全度汛，降低或減少了臨時建築物(如圍堰、導流建築物)的設計、施工的投入。
圖1是本實用新型鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩斷面結構示意圖；圖2是圖1的局部放大結構示意圖；圖3是組合式夾層鋼板結構示意圖；圖4是內、外層鋼板與工字型鋼的密封固定結構示意圖之一；圖5是由兩個槽鋼通過對接固定形成的工字鋼結構示意圖；圖6是內、外層鋼板與工字型鋼的密封固定結構示意圖之二 ；圖7和圖8分別是兩種本實用新型壩體的兩種正面結構示意圖；圖9是內、外層鋼板的固定結構示意圖。圖中標號1為堆石壩體，2為外層鋼板，3為內層鋼板，4為下遊護坡，5為插筋，6為防滲牆，7為上遊水位，9為工字型鋼(骨架)，10為溢流壩段，11為臺階面，11』為斜面，12為趾板，13為河床，14為過渡層，15為上遊鋪蓋，16為防浪牆，17為螺栓，18為通孔，19為密封墊(橡膠墊)，20為中間支撐的直線型骨架，21為中間支撐的弧線形支架，22為外層鋼板的通孔，22』為內側鋼板的螺紋孔，23為定螺栓，24為工字型鋼上翼緣螺紋孔，24』為工字型鋼下翼緣通孔，25為墊層。
具體實施方式
實施例一參見圖1 一圖4、圖7，一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，壩體是由堆石組成的堆石壩，該堆石壩的包括墊層區，過渡區，堆石區(主堆石區和次堆石區)，鋼結構面板和兩岸趾板、河床趾板共同組成的防滲結構，以及位於壩頂的防浪牆和下遊護坡，壩體上遊迎水面設置為組合式夾層鋼板。組合式夾層鋼板包括內層組合鋼板和外層組合鋼板，位於內、外兩層組合鋼板之間設置支撐骨架。內層組合鋼板貼合在壩體迎水面上，該內層鋼板為滿足結構布置形式的多個耐候鋼片通過對接密封固定，各內層單片鋼板的內表面上橫向固定有多根插筋，各插筋深入壩體內側。各內層單片鋼板的對接縫的外表面固定有「工」字型鋼(骨架)，縱向和橫向的「工」 字型鋼依次圍成多個支撐單元，在各支撐單元的外表面分別密封固定有相應外層鋼板單片，各外層鋼板單片對接密封固定後形成外層鋼板；組合式夾層鋼板的內層鋼板和外層鋼板的多個耐候鋼片分別通過螺栓及密封條密封固定在「工」字型鋼的翼緣上。具體結構是， 工字型鋼下翼緣與內層組合鋼板對接並墊有一層密封片，該密封片為橡膠墊，其橫截面為 「幾」字形。工字型鋼的下翼緣上設有通孔，內層單片鋼板上設有對應的螺紋孔，螺栓從工字型鋼一端旋入使其與內層鋼板的外表面密封固定；工字型鋼上翼緣與外層鋼板對接並墊有一層密封片，工字型鋼的上翼緣上設有螺紋孔，外層鋼板上設有對應的通孔，螺栓從外層鋼板外側旋入使其與工字型鋼的上翼緣密封固定在一起。壩體的兩岸邊坡為混凝土臺階狀或斜面狀的趾板，壩體上遊迎水面的河床為混凝土平面趾板，組合式夾層鋼板的下端與河床趾板連接並密封固定，或者插入趾河床板內並密封固定，組合式夾層鋼板的兩側分別與兩岸的臺階狀或斜面狀邊坡密封固定，在組合式夾層鋼板的所有表面上和插筋上，以及對接縫或連接螺栓上輔助有一層防腐防滲塗料聚脲材料。鋼結構組合面板的內板與壩體之間設有墊層。位於內層的單片鋼板的厚度在IOmm 以內，外層鋼板厚度在15mm 50mm範圍。內層鋼板可以起到均勻傳力，為壩體填料區成型起到模板的作用，上遊鋼結構組合面板的坡度調整範圍很大(37° 45° )。工字型鋼的腹板上設有通孔，鋼結構組合面板的下端設有排水通道。所述骨架自壩底向壩頂走向的間隔密度由密逐漸變疏。也可以在支撐單元內還固定有中間支撐骨架，圖3顯示該中間支撐骨架為直線型。實施例二 參見圖5，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是所述工字型鋼為兩個槽鋼通過螺栓固定或者焊接固定形成。實施例三參見圖6，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是內層單片鋼板的外表面上垂直固定有定螺栓，工字型鋼的下翼緣上設有對用的通孔，在工字型鋼與內層單片鋼板之間墊有一層密封片，並將該通孔匹配套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母；工字型鋼的上翼緣垂直固定有定螺栓，外層單片鋼板上設有對用的通孔，在外層單片鋼板與工字型鋼之間墊有一層密封片。並將該通孔套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母。實施例四參見圖8，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是兩岸邊坡為斜面。實施例五附圖未畫，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是壩體中部設有溢流壩段，在溢流壩段的下遊側面和上翼緣均固定有鋼板，溢流壩段的兩側也固定有鋼板。實施例六參見圖9，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是在支撐單元內還固定有中間支撐骨架，該中間支撐骨架為弧線形。實施例七附圖未畫，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是組合式夾層鋼板的內層鋼板和外層鋼板的多個耐候鋼片是通過焊接固定在「工」字型鋼的翼緣上。實施例八附圖未畫，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是所述密封片為橡膠墊，其橫截面為「 Ω 」形。實施例九附圖未畫，內容與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是所述插筋的末端設有彎鉤。
權利要求1.一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，包括墊層區，過渡區，堆石區，防浪牆和下遊護坡，擋水面板與兩岸趾板、河床趾板共同組成的防滲結構，其特徵是壩體上遊迎水面的擋水面板為組合式夾層鋼板，該組合式夾層鋼板包括內層鋼板和外層鋼板，所述內層鋼板由若干個長方形單片鋼板通過多個耐候鋼片對接密封固定拼合而成，並與壩體迎水面貼合， 各內層單片鋼板背水面橫向設多根深入壩體內部的固定插筋，內、外兩層鋼板之間的支撐骨架騎於內層單片鋼板的連接處，橫向和縱向的支撐骨架把壩體的迎水面分割為多個支撐單元，多個單片鋼板密封固定於支撐骨架之上形成外層鋼板；組合式夾層鋼板的下端與河床趾板連接並密封固定，或者插入河床趾板內並密封固定，組合式夾層鋼板的兩側分別與兩岸的臺階狀或斜面狀邊坡密封固定，在組合式夾層鋼板的所有表面上和插筋上，以及對接縫或連接螺栓上輔助有一層防腐防滲塗料聚脲材料。
2.根據權利要求1所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是所述骨架為「工」字型鋼，組合式夾層鋼板的內層鋼板和外層鋼板的多個耐候鋼片分別通過螺栓及密封條密封固定在「工」字型鋼的翼緣上，或者通過焊接固定在「工」字型鋼的翼緣上。
3.根據權利要求2所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是工字型鋼下翼緣與內層組合鋼板對接並墊有一層密封片，工字型鋼的下翼緣上設有通孔，內層單片鋼板上設有對應的螺紋孔，螺栓從工字型鋼一端旋入使其與內層鋼板的外表面密封固定；工字型鋼上翼緣與外層鋼板對接並墊有一層密封片，工字型鋼的上翼緣上設有螺紋孔，外層鋼板上設有對應的通孔，螺栓從外層鋼板外側旋入使其與工字型鋼的上翼緣密封固定在一起。
4.根據權利要求2所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是內層單片鋼板的外表面上垂直固定有定螺栓，工字型鋼的下翼緣上設有對用的通孔，在工字型鋼與內層單片鋼板之間墊有一層密封片，並將該通孔匹配套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母；工字型鋼的上翼緣垂直固定有定螺栓，外層單片鋼板上設有對用的通孔，在外層單片鋼板與工字型鋼之間墊有一層密封片，並將該通孔套裝於對應的定螺栓上，各定螺栓的末端固定有螺母。
5.根據權利要求1所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是壩體迎水面鋼結構組合面板與水平面夾角範圍為37° 45°。
6.根據權利要求2或3或4任一項所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是所述密封片為橡膠墊或紫銅片，其橫截面為「幾」字形，或者橫截面為「 Ω 」形。
7.根據權利要求2或3或4任一項所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是在所述工字型鋼的腹板上設有通孔。
8.根據權利要求1所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是所述工字型鋼沿高程方向自底向頂排布由密變疏。
9.根據權利要求1所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是在支撐單元內還固定有中間支撐骨架，該中間支撐骨架為直線型或者為弧線形或者多邊形。
10.根據權利要求1所述鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，其特徵是壩體設有溢流壩段，在溢流壩段的溢流面全部固定有鋼板，溢流壩段兩側壩體上固定有鋼板。
專利摘要本實用新型涉及一種鋼結構組合式夾層鋼板堆石壩，包括墊層區，過渡區，堆石區，防浪牆和下遊護坡，擋水面板與兩岸趾板、河床趾板共同組成的防滲結構，壩體上遊迎水面的組合式夾層鋼板包括內層鋼板和外層鋼板，以及支撐骨架，內層單片鋼板背水面橫向設多根深入壩體內部的固定插筋，在組合式夾層鋼板的所有表面上和插筋上，以及對接縫或連接螺栓上輔助有一層防腐防滲塗料聚脲材料。本實用新型具有重力壩和鋼構壩的優點，不僅穩定易於修建，結構形式靈活、能更好地適應地形條件，對築壩材料的性能要求不高，能夠使用多種建築材料，降低因築壩產生的環境破壞，並且具有可工廠批量加工，現場施工速度快，便於維護或更換的優點。
文檔編號E02B7/06GK201972137SQ20112006888
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月16日 優先權日2011年3月16日
發明者劉尚蔚, 姜華, 尹偉波, 張國新, 魏群 申請人:華北水利水電學院