[發明專利]用于泄洪洞的消能孔板

無效

• 申請號: 201210007277.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102433863A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 劉宗仁;林秀山;史海英;劉慶亮;于立新
• 申請（專利權）人: 黃河勘測規劃設計有限公司
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

技術領域

?本發明涉及水利工程有壓泄洪洞，尤其是涉及用于泄洪洞的消能孔板。

背景技術

在以當地材料壩為壩型的大型水利樞紐工程中，根據泄洪規模的要求，常常需要布置多條泄洪隧洞。利用施工期臨時泄洪的導流洞（在壩體建成后就廢棄了）改建為永久泄洪洞，不僅可以節省投資、縮短工期，還可以解決因地形限制無法布置多條泄洪洞的難題。但是，導流洞的運行條件為低庫水位時泄洪，而永久泄洪洞一般在高庫水位時泄洪，因此，由導流洞改建成永久泄洪洞首先需要解決高水頭下產生的高速含沙水流對水工結構沖蝕破壞的技術問題。在泄洪洞內設置內徑小于其洞徑的混凝土結構環形板（簡稱孔板環），利用水流通過孔板環的孔口時突然收縮和突然擴散，形成強烈紊動的剪切流進行洞內消能是解決上述問題的途徑之一。孔板環上游面直接承受高速水流的撞擊、下游面則處于水流易空化空蝕區域，而孔板環孔緣處又極易沖蝕磨損破壞。如何解決上述問題，是本領域科研人員研究課題。

發明內容

本發明目的在于提供一種滿足消能與防止空化兩方面要求的用于泄洪洞的消能孔板。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的用于泄洪洞的消能孔板，包括混凝土環形結構的孔板環；所述孔板環由基環和設置在所述基環內環面中部的環形孔緣構成；所述環形孔緣的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；所述直角梯形的頂邊與所述直角三角形的一直角邊銜接，直角梯形的斜邊與直角三角形的另一直角邊銜接；直角三角形的頂角為過渡弧線結構；直角梯形頂邊的寬度與環形孔緣的內徑之比為0.19-0.2；在環形孔緣頂部和底部位于與基環內環面銜接處，沿軸向分別開設有排氣孔和排水孔；沿環形孔緣的緣邊扣合有由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環，所述襯套環的內、外環面與所述過渡弧線弧度相一致。

所述襯套環由多塊襯套組合而成；在每塊襯套的內表面均開有多條凹槽；每塊襯套的兩端分別通過螺栓與固定鋼板連接；所述的固定鋼板通過焊接在其背面的固定鋼筋與環形孔緣的受力鋼筋焊接固定；在襯套環內環面與環形孔緣的緣邊上表面之間充填有環氧砂漿粘結層。

所述環形孔緣的內削角，即：所述直角三角形的底直角邊與斜邊之間的夾角a為28°-31°。

本發明優點在于將施工期臨時泄洪的導流洞改建為永久泄洪洞，以實現節省投資、縮短工期目的。通過在導流洞中安裝本發明所述結構的消能孔板，利用水流通過孔板環的孔口時突然收縮和突然擴散，形成強烈紊動的剪切流進行洞內消能；同時，解決了環形孔緣下游空化空蝕問題；沿環形孔緣的緣邊扣合有由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環，并將襯套環設置成由多塊襯套組合而成，不僅大大提高了孔緣處耐沖蝕磨、損破壞能力，同時，當襯套環局部損壞時，可通過螺栓將單塊襯套卸下更換。

附圖說明

圖1?是本發明所述孔板環布置于泄洪洞中的結構示意圖。

????圖2?是圖1的A-A向結構示意圖。

????圖3是圖1的H部放大示意圖。

圖4是圖3的I部放大示意圖。

圖5是本發明所述襯套環的斷面示意圖。

圖6是圖5的B-B向結構示意圖。

具體實施方式

如圖1-6所示，本發明所述用于泄洪洞的消能孔板，包括混凝土結構的孔板環；所述孔板環由基環1和設置在所述基環1內環面中部的環形孔緣2構成；如圖3所示，所述環形孔緣2的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；所述直角梯形的頂邊與所述直角三角形的一直角邊銜接，直角梯形的斜邊3與直角三角形的另一直角邊4銜接。所述環形孔緣2的內削角，即：所述直角三角形的底直角邊與斜邊之間的夾角a選為30°，這是因為，雖然內緣削角能提高消能系數，但當內削角達到30°以上時，其消能作用不再有較大發展，考慮到結構強度安全，所以選擇為30⁰。如圖4所示，直角三角形的頂角為過渡弧線5結構，由于環形孔緣2的緣邊是對沖蝕最敏感的部位，為了保護孔緣不被沖蝕，維護其原有的體型輪廓是很重要的，因為射流收縮斷面的形狀及空化、消能特性均取決于孔緣的外形輪廓；為此，沿環形孔緣2的緣邊（即：所述過渡弧線5所構成的弧面）扣合有由鉻系白口鑄鐵KmTBCr26（GB8263—87）澆鑄成型的襯套環8，所述襯套環8的內、外環面與所述過渡弧線5的弧度相一致；為了便于襯套環8的安裝和更換，將襯套環8設置成由多塊襯套組合而成；在每塊襯套的內環面均開有多條凹槽9；每塊襯套的兩端分別通過螺栓與固定鋼板10連接；所述固定鋼板10通過焊接在其背面的固定鋼筋11與環形孔緣2的受力鋼筋焊接固定；在襯套環8內環面與環形孔緣2的緣邊上表面之間充填有環氧砂漿粘結層12。如圖2、3所示，為兼顧消能與結構安全性兩方面，所述直角梯形頂邊的寬度L與環形孔緣2的內徑D之比在0.19-0.2范圍內選擇。如圖1所示，在環形孔緣2頂部和底部位于與基環1內環面銜接處，沿軸向分別開設有排氣孔6和排水孔7，用于泄洪洞充水時洞內空氣從上游排除，和泄洪洞檢修時將洞底水排凈。