專利名稱：一種半圓體防波堤結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防波提結構。
背景技術：
在港口、河口、近岸工程，防波提廣泛應用，防波提的結構形式主要有斜坡式防波提、半直立式防波提和直立式防波提等。半圓體防波提成功應用于長江口航道整治工程和天津港防波提工程，在技術上取得很好的進步和發(fā)展。半圓體由弧形面板、底板和側面板組成，有的半圓體由弧形面板和底板組成，沒有側面板。有的半圓體的內部沒有回填料是透空的，有的半圓體的內部充填砂以增加穩(wěn)定重量；有的半圓體的底板有比較多的開孔以減少波浪力。半圓體具有良好的表面形狀而承受的波浪力比較小，半圓體的弧形面板的波浪壓力的作用方向通過圓心，弧形面板摩擦力比較小，底面承受一定的波浪浮托力，所以，半圓體具有很好的抗傾穩(wěn)定性，結構的穩(wěn)定性主要由抗滑控制。有關半圓體防波提的專利，有“半圓體防波提(ZL200510016353. 1) ”、“新型消浪防波提(ZL98203241. 2) ”、“弧面格型結構的防波提(ZL200620027302. 9) ”，他們在不同方面提出半圓體防波提的特定結構特征。隨著防波提建設向深水、大浪海域推進，防波提的規(guī)模顯著加大，半圓體的直徑可達到16m以上，大跨度的半圓體成為薄壁結構，由此帶來以下不足，一是在波浪力作用下結構內力增大；二是對地基的不均勻沉降的適應性降低；三是對基床的平整度要求更高，在波浪條件差的情況下基床整平施工難度增大。此外，半圓體與基床之間的摩擦系數(shù)偏小，不利于結構穩(wěn)定，從而加大了結構規(guī)模，有些工程在半圓體底面設置橡膠阻滑板以提高摩擦力。基于以上情況，我們提出大型半圓體結構防波提的改進思路如下。在加強半圓體結構的強度和剛度方面，可以在半圓體內設置聯(lián)系結構，沿著半圓體的長度方向每隔一定距離布置一榀聯(lián)系結構，以改善半圓體的受力狀態(tài)。聯(lián)系結構可以采用桿件圍繞著圓心以扇形布置，也可以采用桿件以桁架式布置。在改善半圓體結構的支撐條件以適用基床條件方面，可以在半圓體結構的底板開孔，開孔的大小和開孔率根據(jù)工程特點確定，并在半圓體內回填與開孔大小相適應的塊石， 使半圓體結構、塊石、基床形成一個整體共同承受自重力和外力，由此提高半圓體結構的抗力和適應性。半圓體內回填塊石，可以考慮分層回填不同粒徑的石料，以滿足不同位置回填塊石的功能要求。半圓體底板附近回填的塊石粒徑可以小一些，以利于填充底板孔隙并提高對基床和地基沉降的適應性。離底板一定距離后，回填的塊石粒徑可以大一些，以加大塊石起拱的能力，減小半圓體在抗傾情況下的漏出量，提高結構的抗傾穩(wěn)定性。半圓體內回填塊石可以采用級配良好的石料，以適應在半圓體結構中間部位的沉降比兩側大等情況下石料自身調整的需要。[0011]為了完成半圓體內填塊石，可以在預制半圓體時在其頂部預留填石孔，半圓體安裝就位后通過填石孔向半圓體內填石，填石滿足要求后，采用預制的弧形蓋板封閉填石孔。 填石孔和弧形蓋板分別在結合部位預留接頭鋼筋，在安裝就位后焊接或搭接，然后乘低潮澆筑混凝土，形成完整的半圓體結構。半圓體防波提的基床，可以采用斜坡基床，也可以采用水平的基床。采用斜坡基床在受力上具有明顯的優(yōu)點，一是半圓體在波峰作用下的抗滑和抗傾穩(wěn)定性顯著提高；二是半圓體前方降低，有利于半圓體前方護面塊體的穩(wěn)定。采用水平的基床，基床拋石、整平、半圓體安裝相對斜坡基床簡單一些?？紤]半圓體結構比較大，可以設置封頭板并封閉拋石孔將半圓體空腔封閉，利用半圓體下水后空腔的空氣壓力增大實現(xiàn)助浮安裝。在浮運前，在鋼板和半圓體之間鋪設止水橡膠墊板，通過預埋錨固螺栓將鋼板固定在半圓體上，防止漏氣并承受空氣浮運壓力。由于圓形斷面的特殊性，必需采用起重船輔助浮運以控制半圓體的穩(wěn)定性。采用上述改進方案后，半圓體結構的強度和剛度得到加強。半圓體與基床接觸面上，不僅半圓體底板與基床接觸傳遞作用力，底板開孔處的回填塊石也與基床接觸傳遞部分作用力，在半圓體和基床之間的力的傳遞上得到改善，并提高半圓體結構的抗滑力。在基床中部相對半圓體底板出現(xiàn)相對沉降時，底板開孔處的小粒徑石料隨著基床下沉，保持填料的部分荷載直接傳遞到基床上，由此提高半圓體結構對基床沉降的適應性。改進后的半圓體防波提更適應島式防波提的建設需要。半圓體防波提的端部，可以采用四分之一球狀塊體封閉，或者采取其他措施封閉防波提端頭。半圓體防波提的越浪量比較大，半圓體結構的安裝需要大型起重船在較好的海況條件進行，半圓體防波提對地基條件要求較高，在適用條件下才能應用。水運工程的設計、 預制、運輸、安裝能力很強，在適用條件下可以實現(xiàn)上述半圓體結構改進方案的實施。因此，從提高大型半圓體的強度和剛度、改善半圓體結構和基床接觸面之間力的傳遞效果、提高半圓體結構對基床不均勻沉降的適應性出發(fā)，提出一種半圓體結構防波提。
發(fā)明內容為了提高大型半圓體的強度和剛度、改善半圓體結構和基床接觸面之間力的傳遞效果、提高半圓體結構對基床不均勻沉降的適應性、擴大半圓體防波提應用范圍、降低工程造價，本實用新型提供一種半圓體防波提結構。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是在半圓體內設置聯(lián)系結構加強半圓體的強度和剛度；在半圓體結構的底板開孔，并在半圓體內回填與開孔大小和半圓體受力要求相適應的塊石，使半圓體結構、塊石、基床形成一個整體共同承受自重力和外力，由此提高半圓體結構的抗力和對地基沉降的適應性；在預制半圓體時在其頂部預留填石孔，回填石料完成后將填石孔封閉。由此實現(xiàn)半圓體結構的改進和加強功能。半圓體內的聯(lián)系結構可以采用桿件圍繞著圓心以扇形布置，也可以采用桿件以桁架式布置，聯(lián)系結構沿著半圓體的長度方向每隔一定距離布置一榀。半圓體的兩端可以設置封頭板，在封閉拋石孔和排氣孔的情況下在半圓體內形成一個封閉的空腔。[0022]半圓體內回填塊石，分3層回填不同粒徑的石料。半圓體底板附近回填小粒徑石料，中間回填大粒徑石料，頂部回填中粒徑石料，以滿足不同位置回填塊石的功能要求。在預制半圓體時在其頂部預留填石孔，半圓體安裝就位后通過填石孔向半圓體內填石，填石完成后，采用預制的弧形蓋板安裝在填石孔內，然后焊接或搭接填石孔和弧形蓋板的預留接頭鋼筋，澆筑混凝土，形成完整的半圓體結構。采用本發(fā)明的半圓體防波提結構，提高了大型半圓體的強度和剛度，改善了半圓體結構和基床接觸面之間力的傳遞效果，增強了半圓體結構對基床不均勻沉降的適應性， 總體效果是良好的。本實用新型的有益效果，提高了大型半圓體的強度和剛度，改善了半圓體結構和基床接觸面之間力的傳遞效果，增強了半圓體結構對基床不均勻沉降的適應性，適用條件下可以降低工程投資。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。附圖以傾斜基床、扇形聯(lián)系結構、扇形聯(lián)系結構為2根聯(lián)系梁、一個分段為三榀聯(lián)系的半圓體防波提結構為基礎繪制，上述的聯(lián)系結構和聯(lián)系梁的數(shù)量可以根據(jù)工程需要確定。水平基床的半圓體防波提結構圖、桁架式聯(lián)系結構的半圓體結構圖僅繪制典型斷面圖，結構情況可參考


圖1 8。
圖1是半圓體防波提斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)；圖2是半圓體防波提斷面圖(傾斜基床、有拋石孔處)；圖3是半圓體結構B-B斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)；圖4是半圓體結構C-C斷面圖(傾斜基床)；圖5是半圓體結構頂面平面圖(傾斜基床)；圖6是半圓體結構A-A斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)；圖7是半圓體結構內塊石填料結構圖(傾斜基床)；圖8是接頭結構圖；圖9是半圓體結構頂面平面圖(傾斜基床，有封頭板)；
圖10是半圓體結構D-D斷面圖(傾斜基床，有封頭板)；
圖11是半圓體結構A-A斷面圖(傾斜基床、有封頭板)；
圖12是半圓體結構浮運期的拋石孔封閉結構示意圖；
圖13是半圓體結構B-B斷面圖(傾斜基床、桁架式聯(lián)系結構)；
圖14是半圓體防波提斷面圖(水平基床、扇形聯(lián)系結構處)。圖中1.半圓體防波提，2.上部結構，3.下部結構，4.半圓體結構，5.塊石填料， 6.基床，7.提心石，8.墊層塊石，9.護面塊體，10.護底塊石，11.地基頂面線，12.水位線， 13.外海方向，14.基床頂面，15.底板，16.弧形面板，17.聯(lián)系結構，18.拋石孔，19.封口板，20.接頭結構，21.聯(lián)系梁，22.底板梁，23.底板孔，24.小塊石，25.大塊石，26.中塊石， 27.接頭混凝土，28.預留接頭鋼筋，29.圓心點，30.局部直線段，31.封頭板，32.浮運封口鋼板，33.緊固螺栓螺母，34.氣密橡膠墊板。
具體實施方式
[0042]
圖1表示半圓體防波提斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)。半圓體防波提(1) 由上部結構(2)和下部結構(3)組成，上部結構(2)安裝在下部結構(3)的基床頂面(14) 上，下部結構(3)坐落在地基頂面線(11)上。上部結構O)由半圓體結構(4)和塊石填料 (5)組成，半圓體結構⑷采用鋼筋混凝土結構。下部結構(3)由基床(6)、提心石(7)、墊層塊石(8)、護面塊體(9)、護底塊石(10)組成?；岔斆?14)向外海方向(1 傾斜，斜度5 15%。地基頂面線(11)、水位線(12)、外海方向(13)如圖所示。圖2表示半圓體防波提斷面圖(傾斜基床、有拋石孔處)。半圓體結構的頂面是一個半圓弧狀的弧形面板(16)，弧形面板(16)的頂面在預制階段預留了拋石孔(18)， 并預制相應的封口板(19)，在半圓體結構的內部完成回填塊石填料(5)后，將封口板 (19)安裝在拋石孔(18)處，焊接或搭接封口板(19)和弧形面板(16)在拋石孔(18)周邊的預留鋼筋，澆筑接頭結構00)的混凝土，形成最終完整的半圓體結構G)。接頭結構00) 見圖8，其他說明同
圖1。圖3表示半圓體結構B-B斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)。半圓體結構(4) 的底板(15)的兩側分別與弧形面板(16)連接形成整體。聯(lián)系結構(17)采用扇形布置，聯(lián)系結構(17)的聯(lián)系梁分別與底板(15)和弧形面板(16)連接形成整體。聯(lián)系梁的數(shù)量可以根據(jù)工程需要確定?；⌒蚊姘?16)的圓心點09)如圖所示，位于圓心點09) 下方的弧形面板(16)局部的表面采用局部直線段(30)，不采用圓弧狀，利于受力。圖4表示半圓體結構C-C斷面圖(傾斜基床)。半圓體結構的頂面是一個半圓弧狀的弧形面板(16)，弧形面板(16)的頂面在預制階段預留了拋石孔(18)，并預制相應的封口板(19)，在半圓體結構(4)的內部完成回填塊石填料(5)后，將封口板(19)安裝在拋石孔(18)處，焊接或搭接封口板(19)和弧形面板(16)在拋石孔(18)周邊的預留鋼筋， 澆筑接頭結構OO)混凝土，形成最終完整的半圓體結構G)。底板(15)上布置了底板孔 (2 ，底板孔(23)之間形成了縱橫的底板梁(22) 0弧形面板(16)的圓心點(29)如圖所示，位于圓心點09)下方的弧形面板(16)部分的表面采用局部直線段(30)，不采用圓弧狀，利于受力。圖中底板梁02)的截面繪制了剖面線，以區(qū)別底板孔03)。圖5表示半圓體結構頂面平面圖(傾斜基床)。半圓體結構的頂面是一個半圓弧狀的弧形面板(16)，弧形面板(16)的頂面在預制階段預留了 4個拋石孔(18)，并預制相應的封口板(19)，在半圓體結構(4)的內部完成回填塊石填料(5)后，將封口板(19)安裝在拋石孔(18)處，焊接或搭接封口板(19)和弧形面板(16)在拋石孔(18)周邊的預留鋼筋，澆筑接頭結構OO)混凝土，形成最終完整的半圓體結構G)。圖中虛線表示半圓體結構(4)布置了 3榀聯(lián)系結構(17)，聯(lián)系結構(17)的數(shù)量可以根據(jù)工程需要布置。弧形面板 (16)根據(jù)需要布置直徑50 IOOmm的排氣孔，排氣孔間距2 3m，以減小波浪浮托力，圖中省略排氣孔的表示。圖6表示半圓體結構A-A斷面圖(傾斜基床、扇形聯(lián)系結構處)。半圓體結構(4) 的底板(15)的兩側分別與弧形面板(16)連接形成整體。底板(15)與3榀聯(lián)系結構(17) 的聯(lián)系梁連接形成整體。底板(1 上布置了底板孔(23)，底板孔之間形成了縱橫的底板梁(22)，底板孔和底板梁0 的大小和布置數(shù)量可以根據(jù)工程需要確定。 圖中聯(lián)系梁的截面繪制了剖面線，以區(qū)別底板梁02)和底板孔03)。圖7表示半圓體結構內塊石填料結構圖(傾斜基床)。塊石填料(5)分為3層回填，接近底板孔(23)的底層采用小塊石(24)回填，小塊石(24)的粒徑1 25cm，以利于充填底板孔(23)并適應地基沉降的調整需要。中間層采用大塊石(25)回填，大塊石(25)的粒徑1 60cm。上層采用中塊石(26)回填，中塊石(26)的粒徑1 40cm。為了提高分層回填塊石的質量，可以采用溜槽作為導向槽進行填石，使塊石的分布均勻。圖中底板梁(22) 的截面繪制了剖面線，以區(qū)別底板孔(23)內回填的小塊石(24)。圖8表示接頭結構圖。接頭結構(20)位于弧形面板(16)和封口板(19)之間，將弧形面板(16)和封口板(19)分別伸出的預留接頭鋼筋(28)焊接或綁扎成為受力鋼筋，澆筑接頭混凝土(27)，就形成接頭結構(20)。圖9表示半圓體結構頂面平面圖(傾斜基床，有封頭板)。圖中表示半圓體結構 (4)布置了 2個封頭板(31)和1榀聯(lián)系結構(17)，聯(lián)系結構(17)的數(shù)量可以根據(jù)工程需要布置。封頭板(31)分別與底板(15)和弧形面板(16)連接形成封閉結構。2個封頭板 (31)替代了 2榀聯(lián)系結構(17)。其他說明參見圖5。
圖10表示半圓體結構D-D斷面圖(傾斜基床，有封頭板)。封頭板(31)是扇形形狀，封頭板(31)分別與底板(15)和弧形面板(16)連接形成封閉結構。其他說明參見圖 3。
圖11表示半圓體結構A-A斷面圖(傾斜基床、有封頭板)。圖中表示半圓體結構 (4)布置了 2個封頭板(31)和1榀聯(lián)系結構(17)，聯(lián)系結構(17)的數(shù)量可以根據(jù)工程需要布置。其他說明參見圖6。
圖12是半圓體結構浮運期的拋石孔封閉結構示意圖。沿著拋石孔(18)的周邊， 在弧形面板(16)的內壁和浮運封口鋼板(32)之間，鋪設氣密橡膠墊板(34)，通過緊固螺栓螺母(33)將浮運封口鋼板(32)緊固在弧形面板(16)的內壁上，由此封閉拋石孔(18)形成封閉空間，利用半圓體結構(4)下水后空腔內的空氣壓力增大提供浮力，實現(xiàn)助浮安裝。 安裝期間需要起重船吊運配合，以控制半圓體的穩(wěn)定。此外，弧形面板(16)和浮運封口鋼板(32)在制作時需預留螺栓孔，在緊固螺栓時采取氣密措施，防止漏氣。弧形面板(16)的排氣孔采用封口橡膠和緊固螺栓封閉，排氣孔直徑比較小容易封閉，圖中省略排氣孔的封閉結構圖。
圖13表示半圓體結構B-B斷面圖(傾斜基床、桁架式聯(lián)系結構)。聯(lián)系結構(17) 采用桁架式布置，聯(lián)系結構(17)的聯(lián)系梁(21)分別與底板(15)和弧形面板(16)連接形成整體。聯(lián)系梁(21)的數(shù)量可以根據(jù)工程需要確定。其他說明同圖3。
圖14表示半圓體防波提斷面圖(水平基床、扇形聯(lián)系結構處)。基床頂面(14)是水平狀的，半圓體結構(4)的底板(15)是水平的，弧形面板(16)是對稱的半圓形。其他說明同
圖1。水平基床上的防波提結構與傾斜基床上的防波提結構基本相同，不詳細表示，可以參見圖2 9。
權利要求1. 一種半圓體防波提由上部結構和下部結構組成，上部結構安裝在下部結構的基床頂面上，上部結構由半圓體結構和塊石填料組成，其特征在于在半圓體內設置聯(lián)系結構，在半圓體結構的底板開孔，并在半圓體內回填塊石。
專利摘要一種半圓體防波堤由上部結構和下部結構組成，上部結構安裝在下部結構的基床頂面上，上部結構由半圓體結構和塊石填料組成。在半圓體內設置聯(lián)系結構加強半圓體的強度和剛度；在半圓體結構的底板開孔，并在半圓體內回填與開孔大小和半圓體受力要求相適應的塊石，使半圓體結構、塊石、基床形成一個整體共同承受自重力和外力，由此提高半圓體結構的抗力和對地基沉降的適應性；在預制半圓體時在其頂部預留填石孔，回填石料完成后將填石孔封閉。由此實現(xiàn)半圓體結構的改進和加強功能。
文檔編號E02B3/06GK202064319SQ201120037328
公開日2011年12月7日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權日2011年1月30日
發(fā)明者沈迪州 申請人:中交第四航務工程勘察設計院有限公司