專利名稱：巨輪穿橋水槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于江河水利工程領域。
背景技術：
在本發(fā)明提出前的幾百年間，建造跨江橋時考慮到讓高于橋孔凈空的船只通過，都采用活動的可以開啟的橋梁，如向上吊高橋梁、向上轉開橋梁、水平滑開橋梁以及水平轉開橋梁等方案。這些方案都只適用于小型橋，無法實現于現代大橋。當今世界主要船舶都超過萬噸，其水面以上高度很大，許多已建大橋(如長江上已建的十多座大橋)都無法讓大船通過。特別是洪水期正是航運的黃金季節(jié)，允許穿過的船舶高度更小。因而制約了內河航運業(yè)的發(fā)展。本發(fā)明正是針對這一我國迫切需要解決的問題而提出的。

發(fā)明內容
本發(fā)明是在大橋的兩個橋墩之間，橋梁之下的江水中建造一座按航運需要的長型水槽。此水槽由左、右兩擋水墻和底板組成。擋水墻頂面略高于最高洪水位。底板可與江底相平，或高于江底，也可低于江底。水槽兩端裝有可向外開啟的新型轉板門。它借助于卷揚機和液壓系統(tǒng)進行操作。門板下端兩側具有供轉動的樞軸，其軸承用水潤滑。門板平臥為全開，向上轉動的最大轉角約為80°。門板兩側有鎖定裝置，以固定其開度。門板兩側端面與兩側擋水墻及底板之間的間隙用鑲入門板的空心橡膠管，內充壓縮空氣來堵塞以防漏水。門板開啟或關閉時其內外兩側的水位是平齊的，因此操作力矩不大。兩擋水墻的下游端分別裝有多臺可將槽內積水抽排到江中去的水泵。這些水泵還擔負著將槽內泥沙吸排到江中去的作用。在兩擋水墻中部還開有多個備用的進水口，打開它們的閥門可以將江水充灌到水槽中去。在水槽兩端轉板門外的擋水墻底部各開有利用江流自行沖排泥沙的排沙孔。兩轉板門的上面建有騎樓，騎跨在兩擋水墻上。此騎樓供裝設控制設備、操作管理、導航及工作人員休息之用。
當兩端轉板門向外全開后，此水槽即為一個常規(guī)的直線航道，可以通過現今江中行駛的船只。它也是大江過流的一部分，因此不影響大江泄洪功能。當巨輪需要通過時1.先將巨輪引入水槽并加以固定，不允許它前后、左右移動，但可隨槽內水位下降而下降。2.關閉兩端轉板門。3.開動水泵把槽內積水抽排到大江中去。此時巨輪將隨槽內水位下降而下降。4.當巨輪頂尖降到低于大橋下梁并具有一定安全高度時，停止水泵排水。5.用纜繩牽引巨輪緩慢地穿過大橋，移位到下游轉板門前；并再次將它固定如上。6.部分開啟兩端轉板門，讓江水流入槽內，此時巨輪將隨槽內水位上升而上升。7.當水槽內外水位平齊時，再全開兩端轉板門。8.此后巨輪即可自行啟動駛出水槽進入大江航行。這就完成了巨輪穿過大橋的工作。
以上為巨輪自上游沿水槽向下游穿過大橋的程序。巨輪自下游沿水槽向上游穿過大橋的程序與此相似。
此水槽與一般讓船舶越過欄河大壩的船閘有所相似，即都有擋水墻和兩端可開關的門。所不同之處在于1.水槽主體位于水中；船閘主體位于陸上。
2.水槽的擋水墻承受向內的水壓力；船閘的邊墻承受向外的水壓力。
3.水槽兩端的門都是向外開；船閘兩端的門都是向上游方向開。
4.水槽是解決橋梁凈空不夠高，巨輪不能穿過的問題；船閘是解決大壩前后水位差太大船舶不能通過的問題。
5.水槽的任務是將巨輪移送到橋梁的另一側；船閘的任務是將船舶移送到大壩的另一側。
6.水槽不受洪、枯水位的限制，四季可以通航；船閘則受洪、枯水位限制使用。
本發(fā)明根據江河運輸量需要，還可以建成雙線水槽。其一專用于船舶上行，另一專用于船舶下行。雙線水槽可共用一個中間擋水墻，當然也可以建成多線水槽。


本發(fā)明的總體構造如附圖1、2、3所示。
圖1為巨輪穿橋水槽平面圖。從圖中可以看出，若每次只穿過一艘巨輪1，則其水槽的長度L約為最大船長的4倍。水槽的寬度B應為最大船體寬度b再加兩側裕量Δb，即是B＝b+2Δb。水槽由左擋水墻3、右擋水墻4及底板2組成。水槽的兩端裝有轉板門5和6。轉板門的門板在平臥位置與水槽底板2平齊，此時水槽內水位與江水平齊。門板向上轉動到高于江水位時就阻隔了江水進入水槽。在轉板門樞軸附近的左、右擋水墻底部開有利用江流自動沖排淤積泥沙的孔道8和9。下游端左、右擋水墻內裝有排除水槽內積水降低槽內水位的水泵7。圖中10為鐵橋的俯視圖。
圖2為圖1的A-A向剖視圖。圖中巨輪1正處于即將穿過鐵橋10的狀態(tài)。h為巨輪總高度，Δh1為頂尖安全裕量；Δh2為船底安全裕量。因此鐵橋下梁到水槽底面的高度H＝Δh1+h+Δh2。圖中T為水槽深度，其擋水墻上平面應略高于洪水位，水槽兩端建有騎跨在轉板門上方的騎樓11及12。騎樓內供裝置操作、導航、指揮設備及人員作息用。水槽左、右擋水墻中部還開有若干個進水口13，并配有閥門，作為將江水向槽內充水之用。
圖3為圖2的B-B向剖視圖。從圖中可以看出，大橋的設計水位及與橋梁間的凈空(長江大橋為24m)已沒有任何意義。江河的洪、枯水位也與通過的船舶高度沒有關系。能穿過大橋的最高船舶，決定于大橋下梁到水槽底面的高度H；或者說最大允許船高h＝H-Δh1-Δh2。
本發(fā)明適用范圍1.本發(fā)明適用于所有橋孔凈空高度不夠，而又想通過大船的場合。
2.由于水槽底板面允許低于江河底面，所以橋梁與底板面高度H不受限制，因而只要江河允許航行的巨輪都可采用本發(fā)明安全無阻地穿過橋孔航行。
3.本發(fā)明的轉板門，因簡單可靠而優(yōu)于人字門，也是一項適用于其它水利工程的閥門。
具體實施例方式
本發(fā)明方案的主要關鍵工程在左、右擋水墻，因其大部分位于水下，施工有一定難度。但對比葛州大壩、三峽大壩的水下工程，就顯得容易多了。它只需打適當數量的基礎樁，就能承受擋水墻的重量，不像攔江大壩需要開挖到水下幾十米深度的堅實巖層。還由于擋水墻內外水位差不大，水壓力??；作用力的位置、方向都容易確定，所以強度計算簡單，可靠性大。其總體工程量也不大。在我國已有水下施工經驗的基礎條件下，本工程是容易實現的。
本發(fā)明的另一關鍵是巨大的轉板門。它屬于機電設備，雖系新發(fā)明但與葛州壩、三峽船閘的人字門相比，無論在尺寸上、結構上、操作上都比人字門簡單可靠，容易制造。所以在我國條件下也容易實現。
另一比較主要的機電設備是排水泵，它的容量和尺寸都不大，在國內選型即可訂貨供應。
從總體上說本發(fā)明可解決國家當務之急，技術難度不高，工程量不大，建設周期不長，投資也不算大，因而現實意義很大。
權利要求
1.巨輪穿橋水槽與現代某些江河大壩建造的船閘都有擋水墻，擋水墻兩端都有可以關、開的門。其特征是(1)水槽主體位于大橋下，兩橋墩之間的水中。船閘主體位于陸上。(2)水槽的擋水墻承受向內的水壓力；船閘的邊墻承受向外的水壓力。(3)水槽兩端的門都是向外開；船閘兩端的門都是向上游方向開。(4)水槽是解決橋孔凈空不夠高，巨輪不能穿過的問題；船閘是解決大壩前后水位差太大船舶不能通過的問題。(5)水槽的任務是將巨輪移送到橋梁的另一側；船閘的任務是將船舶移送到大壩的另一側。
2.特征(1)中水槽兩側擋水墻及底板用鋼筋混凝土構件建成。兩擋水墻兩端開有自動沖排泥沙孔。兩擋水墻中部開有若干進水口并裝有閥門。下游端兩擋水墻內裝有若干臺排水泵。
3.特征(2)中轉板門下端兩側具有供轉動的樞軸，其軸承為水潤滑軸承。門板兩側有鎖定裝置，以固定其開度。門板兩側的端面及底部圓弧面鑲有空心橡膠管密封裝置。
4.特征(5)中，按航運需要可建成單線水槽及多線水槽。
全文摘要
巨輪穿橋水槽是針對我國內河航運的迫切要求，解決巨型輪船通過凈空不夠高的已建大橋而提出的一種新型水利工程。它是在大橋下、兩橋墩之間、江底之上的水中，建造一座兩端裝有可開關的轉板門的長型水槽。槽的左右擋水墻略高于江河洪水位。當巨輪進入水槽后，關閉兩轉板門，開動水泵抽出槽內積水。此時巨輪將隨槽內水位下降。當巨輪的頂尖低于大橋下梁時，巨輪即可穿過橋孔到達水槽另一端的轉板門前。此時將轉板門緩慢開啟，讓江水溢入槽內，巨輪也將同時升高，直到槽內外水位平齊，全開轉板門，巨輪即可駛向大江繼續(xù)航行。此方案不受江河洪、枯水位及大橋設計凈空的限制，四季都可穿行。按航運需要可建成單線或多線水槽。
文檔編號E02B5/04GK1667199SQ20041002199
公開日2005年9月14日 申請日期2004年3月11日 優(yōu)先權日2004年3月11日
發(fā)明者杜同, 杜西陵, 涂鉅憐 申請人:杜同, 杜西陵, 涂鉅憐