[發明專利]一種鋼膜臺階式溢流壩

有效

• 申請號: 201310293869.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103362103A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 練繼建;齊春風;劉昉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02B7/02
• 分類號: E02B7/02;E02B8/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及一種水利工程領域的臺階式溢流壩的結構型式，是將鋼膜與混凝土階梯緊密結合以代替傳統混凝土臺階的一種新型的臺階溢流壩型式。

背景技術

近年來，隨著碾壓混凝土（RCC）筑壩技術在大、中型水電工程中的運用和發展，臺階式溢流壩作為一種新型的、適應碾壓混凝土壩施工的溢流壩型，已在我國福建水東、廣西百色、湖北丹江口、云南大朝山和阿海等較多的水利水電工程中施建。由于臺階式溢流壩壩面臺階的存在，使下泄水流在臺階之間形成橫軸旋滾，并與壩面主流發生強烈的摻混作用，使水流紊動加劇、摻氣增強，消散了部分能量，大大減小了下泄水流的能量，改善了壩趾處的水力條件，使壩下游的消能設施得以簡化，同時還可節省工程投資。

但是，隨著溢流壩的高度增加，壩面流速加大，尤其是單寬流量過大時，易使臺階壩面產生空蝕破壞。國外在研究使用階梯式消能工時，其單寬流量都不大，基本上是45～75m³/(s·m)，而我國泄水建筑物往往流量很大，從傳統的40m³/(s·m)已經發展到200m³/(s·m)以上。如我國丹江口水電站，其14～17號壩段原為臺階溢流壩面，但在1974年10月宣泄大洪水時，其過壩單寬流量達120m³/(s·m)，在臺階溢流壩段的臺階面上出現了大面積的空蝕坑，最深達1.2m。由此可見，常規的臺階溢流壩在一定的流量范圍內具有較好的消能效果。但是，在下泄單寬流量較大時，其消能效果降低，且易引起壩面發生空蝕破壞，臺階溢流壩消能方式的運用在一定程度上受到了限制。

寬尾墩與臺階面的聯合使用，可用于臺階面大單寬過流的問題。當下泄流量較大時，寬尾墩將下泄水流豎向拉起，使部分水流直接跌入下游消力池，相應減小了臺階壩面所經受的下泄流量，同時寬尾墩后的無水區又有利于臺階壩面的通氣，在一定程度上減小了壩面發生空化空蝕的危害。但是在實際工程中，由于混凝土施工質量較差、摻氣不充分等原因，臺階面依然有破壞。如金沙江阿海工程，其中左岸五孔溢流表孔的溢流面采用臺階面形式，在2012年汛期6月末泄洪總流量始達4000m³/s、表孔單寬泄量60m³/(s·m)時，臺階即出現了破壞，但由于泄洪流量的不斷增加，臺階還必須加大流量運行，到10月底的時候，表孔后溢流面已經出現了很深的沖刷坑，破壞規模比較大。寬尾墩與臺階面聯合泄流的方式，依然不能完全解決臺階面的破壞問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種鋼膜臺階式溢流壩，該溢流壩能夠提高臺階壩面的平整度和強度，避免混凝土臺階遭受空蝕破壞。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種鋼膜臺階式溢流壩，該溢流壩的壩體包括從上至下依次設置的堰面段、臺階段和反弧段，其特征在于，臺階段壩體的混凝土臺階面上附著有表面平整的鋼膜臺階，所述鋼膜臺階的頂部設有嵌固在堰面段壩體內的延伸段，所述鋼膜臺階的底部設有嵌固在反弧段壩體內的延伸段，所述鋼膜臺階的兩側各設有一嵌固在非溢流段壩體內的延伸段。

所述鋼膜臺階由從左至右依次設置的多塊臺階型鋼板形成，相鄰兩塊所述臺階型鋼板通過一縱向臺階型連接鋼板Ⅱ連接，所述縱向臺階型連接鋼板Ⅱ與所述臺階型鋼板通過焊縫連接，所述縱向臺階型連接鋼板Ⅱ的橫向中部設有縱向弧形凹槽；所述鋼膜臺階的底部設有與反弧段壩體連接的橫向連接鋼板，所述橫向連接鋼板的上端與所述臺階型鋼板的下端通過焊縫連接，所述橫向連接鋼板的下端部嵌固在反弧段壩體內，所述橫向連接鋼板的縱向中部設有橫向弧形凹槽；所述鋼膜臺階的兩側各設有一縱向臺階型連接鋼板Ⅰ，所述縱向臺階型連接鋼板Ⅰ的內側與所述臺階型鋼板的外側通過焊縫連接，所述縱向臺階型連接鋼板Ⅰ的外側部嵌固在非溢流壩體內，所述縱向臺階型連接鋼板Ⅰ的橫向中部設有縱向弧形凹槽；所述縱向臺階型連接鋼板Ⅱ上的縱向弧形凹槽、所述縱向臺階型連接鋼板Ⅰ上的縱向弧形凹槽和所述橫向連接鋼板上的橫向弧形凹槽均位于壩體施工縫的正上方。

所述鋼膜臺階通過設置在所述臺階段壩體內的連接鋼筋固定在所述臺階段壩體的混凝土臺階面上，所述鋼膜臺階與所述連接鋼筋通過管板焊接。

所述臺階段壩體內設有與所述鋼膜臺階通過管板焊接的縱向肋板。

所述縱向臺階型連接鋼板Ⅰ與所述非溢流段壩體內的配筋和／或與設置在所述非溢流段壩體內的連接鋼筋通過管板焊接；所述橫向連接鋼板與所述反弧段壩體內的配筋和／或與設置在所述反弧段壩體內的連接鋼筋通過管板焊接。