[發(fā)明專利]堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710142006.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN106812119B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅中志;陳生水;鐘啟明;李國(guó)英;霍家平;米占寬;魏匡民;石北嘯;任強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): E02B7/06
• 分類號(hào): E02B7/06;E02B3/12
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 栗仲平

1.一種混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，設(shè)置在混凝土面板堆石壩面板下的擠壓邊墻內(nèi)，其特征在于，自動(dòng)保護(hù)裝置由三個(gè)部分組成：保護(hù)氣囊、氣體發(fā)生器及自動(dòng)觸發(fā)裝置，其中的保護(hù)氣囊安裝于臨近壩頂部位的預(yù)制混凝土擠壓邊墻內(nèi)；所述的氣體發(fā)生器通過(guò)通氣管與該保護(hù)氣囊相連；所述的自動(dòng)觸發(fā)裝置中設(shè)有脫空量探測(cè)器電點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，該電點(diǎn)火機(jī)構(gòu)和所述氣體發(fā)生器連接，控制該氣體發(fā)生器的啟動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述的保護(hù)氣囊折疊于氣囊盒中，并用鋁質(zhì)蓋板保護(hù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述的保護(hù)氣囊由聚酰胺織物縫制，并以氯丁橡膠或硅酮作為涂層材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述的“保護(hù)氣囊安裝于臨近壩頂部位的預(yù)制混凝土擠壓邊墻內(nèi)”是指：所述的保護(hù)氣囊安裝在堆石料較為深厚、面板易于發(fā)生脫空且可能脫空量較大的河谷中央部位，并向兩岸坡延伸一定距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑是疊氮化鈉為主體，其氧化劑采用三氧化二鐵或者氧化銅。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述自動(dòng)觸發(fā)裝置中，一組為氣體發(fā)生器電點(diǎn)火機(jī)構(gòu)供電的電池通過(guò)高強(qiáng)鋼絲與混凝土面板相連；該電池組陰極與氣體發(fā)生器陰極線纜相連；其陽(yáng)極正對(duì)一組銅片，該銅片與氣體發(fā)生器陽(yáng)極線纜相連；當(dāng)面板與墊層料緊密貼合時(shí)，電池陽(yáng)極與陽(yáng)極銅片處于斷開狀態(tài)，自動(dòng)保護(hù)裝置不工作；當(dāng)脫空量達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，電池組陽(yáng)極與陽(yáng)極銅片接觸，電點(diǎn)火機(jī)構(gòu)通電觸發(fā)氣體發(fā)生器工作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于，所述自動(dòng)觸發(fā)裝置中還設(shè)有警報(bào)器，該警報(bào)器置于壩頂與所述電點(diǎn)火機(jī)構(gòu)并聯(lián)。

8.權(quán)利要求1所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟如下：

⑴.自動(dòng)保護(hù)裝置安裝位置的確定之一：根據(jù)荷載條件、面板混凝土材料強(qiáng)度、面板尺寸及其配筋方式確定面板臨界脫空深度；

⑵.自動(dòng)保護(hù)裝置安裝位置的確定之二：根據(jù)脫空點(diǎn)處的受壓條件并考慮構(gòu)造要求確定安裝位置；

⑶.安全氣囊的強(qiáng)度參數(shù)的確定之一：根據(jù)面板脫空深度、安全氣囊尺寸、安裝位置以及安全氣囊個(gè)數(shù)確定氣囊工作時(shí)的內(nèi)部壓力；

⑷.安全氣囊的強(qiáng)度參數(shù)的確定之二：根據(jù)氣囊內(nèi)部壓力、氣囊端部尺寸及其平衡條件，確定氣囊經(jīng)向和緯向抗拉強(qiáng)度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟⑴、⑵所述的自動(dòng)保護(hù)裝置安裝位置應(yīng)滿足下述條件：

其中，設(shè)臨界脫空狀態(tài)時(shí)面板沿坡向長(zhǎng)度為L(zhǎng)，氣囊安裝位置為x。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟⑶、⑷所述的安全氣囊的強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)滿足下述條件：

L＝面板沿壩坡的脫空長(zhǎng)度；x＝安全氣囊安裝位置；W＝氣囊寬度；H＝氣囊高度；N＝單塊面板下氣囊個(gè)數(shù)；p＝氣囊內(nèi)部壓力；T,T'＝氣囊經(jīng)向和緯向強(qiáng)度；a,b,c＝氣囊端部橢圓半軸的長(zhǎng)度；

根據(jù)脫空段面板繞脫空點(diǎn)的力矩平衡條件可以得到氣囊的內(nèi)部壓力，即

故

設(shè)氣囊端部在內(nèi)部壓力p作用下形狀是橢圓，并記該橢圓的兩個(gè)半軸長(zhǎng)度分別為a和b，則根據(jù)氣囊端部平衡條件得到單位長(zhǎng)度氣囊所受到的最大拉力T，即

T＝max{a·p,b·p} (11)

式(11)給出了氣囊在A-A剖面內(nèi)的最大拉力值；氣囊沿另一方向的最大拉力值根據(jù)相同的原則確定，即：

T′＝max{a·p,c·p} (12)

單位寬度的氣囊在經(jīng)向和緯向的抗拉強(qiáng)度不得低于由式(11)和式(12)所確定的量值。