專利名稱：泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水利水電領(lǐng)域，尤其是一種泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家對(duì)水電清潔能源的需求，修建了大量的高壩，相應(yīng)也修建了用于泄洪的高水頭、高流速的泄洪洞。高速水流紊動(dòng)造成水流空化作用對(duì)泄洪洞過流面的混凝土形成微小沖擊力，長(zhǎng)期、巨量的微沖擊作用易造成泄洪洞空蝕破壞，為解決該問題，需向高速水流底部摻氣以保護(hù)過流面。泄洪洞摻氣方式為利用挑坎或跌坎在高速水流底部形成一穩(wěn)定負(fù)壓空腔，利用負(fù)壓作用，通過泄洪洞過流面背面與洞頂大氣聯(lián)通的摻氣豎井把水面線以上的空氣吸入，并通過下部的摻氣孔把空氣摻入高速水流。摻氣孔及摻氣豎井的體型及大小根據(jù)模型試驗(yàn)確定。傳統(tǒng)的摻氣豎井頂部一般為豎直向上與泄洪洞頂拱垂直相交。傳統(tǒng)摻氣豎井頂部與頂拱垂直相交，豎井頂部與空氣接觸空間小，進(jìn)風(fēng)口?。恍购槎瓷喜繜o水區(qū)域空氣受高速水流攜氣作用影響順?biāo)鞣较蚋咚僖苿?dòng)，空氣進(jìn)入摻氣豎井前需平面垂直轉(zhuǎn)彎至豎井頂部空間，再由豎井頂部空間垂直轉(zhuǎn)彎進(jìn)入下部豎井，空氣行進(jìn)通道連續(xù)兩次垂直轉(zhuǎn)彎，影響進(jìn)風(fēng)效果；且高風(fēng)速遇風(fēng)道體形急劇變化易形成風(fēng)嘯噪音；空氣行進(jìn)通道垂直轉(zhuǎn)彎，結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有摻氣豎井進(jìn)風(fēng)口小的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能增加摻氣豎井通風(fēng)能力的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，包括頂拱和底板，底板上設(shè)置有摻氣設(shè)施，摻氣設(shè)施的同斷面的邊墻兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井，摻氣豎井通過邊墻上設(shè)置的摻氣孔與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱由摻氣豎井上方的擴(kuò)高頂拱和分別位于擴(kuò)高頂拱上、下游的常規(guī)斷面頂拱組成，摻氣豎井的頂部低于頂拱的最低點(diǎn)且高于泄洪洞的水面線。擴(kuò)高頂拱的擴(kuò)高范圍向上、下游延伸至摻氣豎井的上游斷面以上和摻氣豎井的下游斷面以下。所述擴(kuò)高頂拱為具有均一橫截面形狀的等高頂拱。所述擴(kuò)高頂拱由漸擴(kuò)式頂拱和等高頂拱連接組成，漸擴(kuò)式頂拱平滑連接所述位于擴(kuò)高頂拱上游的常規(guī)斷面頂拱和所述等高頂拱。此外，所述摻氣豎井的頂部設(shè)置有穿過頂拱I與洞外大氣相通的通氣管14。進(jìn)一步的是，以漸縮式頂拱替代所述等高頂拱。本實(shí)用新型的有益效果是:摻氣豎井的進(jìn)風(fēng)口更大，通風(fēng)能力更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力集中得到改善。
圖1是傳統(tǒng)泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)的主視圖(也是圖2的E-E剖視圖)。圖2是圖1的F-F剖視圖。圖3是圖1的G-G剖視圖的局部放大圖。圖4是本實(shí)用新型泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)的主視圖(也是圖5的H-H剖視圖)。圖5是圖4的K-K剖視圖。圖6是圖4的J-J剖視圖的局部放大圖的旋轉(zhuǎn)視圖。圖7是另一種本實(shí)用新型的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖中標(biāo)記為，1-頂拱,2-底板,3-摻氣設(shè)施,4-邊墻,5-摻氣孔,6_摻氣豎井,8_摻氣豎井高程，9-水面線，11-常規(guī)斷面頂拱，12-擴(kuò)高頂拱，13-常規(guī)斷面頂拱，14-通氣管，121-漸擴(kuò)式頂拱，122-等高頂拱，W-水流方向，Θ 1-上游進(jìn)風(fēng)角度，Θ 2-上游進(jìn)風(fēng)角度，Θ 3-下游進(jìn)風(fēng)角度，Θ 4-下游進(jìn)風(fēng)角度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1、圖2、圖3所示，傳統(tǒng)泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)包括頂拱I和底板2，底板2上設(shè)置有摻氣設(shè)施3，摻氣設(shè)施3的同斷面的邊墻4兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井6，摻氣豎井6通過邊墻4上設(shè)置的摻氣孔5與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱I由摻氣豎井6上方的擴(kuò)高頂拱12和分別位于擴(kuò)高頂拱12上、下游的常規(guī)斷面頂拱11、13組成，摻氣豎井6的頂部與頂拱I的最低點(diǎn)平齊，擴(kuò)高頂拱12是具有均一橫截面形狀的等高頂拱。如圖4、圖5、圖6和圖7所示，本實(shí)用新型的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)包括頂拱I和底板2，底板2上設(shè)置有摻氣設(shè)施3，摻氣設(shè)施3的同斷面的邊墻4兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井6，摻氣豎井6通過邊墻4上設(shè)置的摻氣孔5與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱I由摻氣豎井6上方的擴(kuò)高頂拱12和分別位于擴(kuò)高頂拱12上、下游的常規(guī)斷面頂拱11、13組成，摻氣豎井6的頂部低于頂拱I的最低點(diǎn)，且高于水面線9。通過降低摻氣豎井頂部高程，可在不改變摻氣豎井6橫截面積的前提下擴(kuò)大豎井頂部進(jìn)風(fēng)空間。進(jìn)一步的是，如圖4和圖6所示，擴(kuò)高頂拱12的擴(kuò)高范圍向上、下游延伸至摻氣豎井的上游斷面61以上和摻氣豎井的下游斷面62以下，擴(kuò)大了豎井側(cè)面進(jìn)風(fēng)面積。如要簡(jiǎn)化施工，所述擴(kuò)高頂拱12可以采用具有均一橫截面形狀的等高頂拱。為改善頂拱結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中狀況，所述擴(kuò)高頂拱12由漸擴(kuò)式頂拱121和等高頂拱122連接組成，漸擴(kuò)式頂拱121平滑連接所述位于擴(kuò)高頂拱12上游的常規(guī)斷面頂拱11和所述等高頂拱122，同時(shí)該種結(jié)構(gòu)也使得豎井頂部的風(fēng)流走向更為平順。如圖7所示，可以使摻氣豎井6可直接與洞外大氣相通，直接補(bǔ)氣，即摻氣豎井頂部設(shè)置有穿過頂拱I與洞外大氣相通的通氣管14，通氣管14位于洞外的管口可任意設(shè)置，通氣管14位于洞內(nèi)的管口一般應(yīng)設(shè)置于頂拱I上，最好是正對(duì)摻氣豎井6的頂部開口，不推薦將通氣管14位于洞內(nèi)的管口設(shè)置在邊墻4上，此時(shí)，為改善頂拱結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中狀況，也可以漸縮式頂拱123替代所述等高頂拱122，即在施工條件允許下，把豎井頂部空間進(jìn)入下部豎井型式由垂直轉(zhuǎn)彎調(diào)整漸變轉(zhuǎn)彎，即擴(kuò)高頂拱12由漸擴(kuò)式頂拱121和漸縮式頂拱123平滑連接組成，使空氣行進(jìn)通道更平順。該結(jié)構(gòu)尤其適合于位于泄洪洞中部的摻氣豎井6。需要說明的是，本實(shí)用新型豎井結(jié)構(gòu)是在保障結(jié)構(gòu)安全的前提下，通過降低摻氣豎井頂部高程或向上下游擴(kuò)張的方式來進(jìn)一步擴(kuò)大豎井頂部空間。當(dāng)然，在以上結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，如果結(jié)構(gòu)允許條件，可以增加摻氣豎井6的橫截面積，或采用其它可縮短空氣行進(jìn)通道長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)，來改善摻氣效果。實(shí)施例:如圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)包括頂拱I和底板2，底板2上設(shè)置有摻氣設(shè)施3，摻氣設(shè)施3的同斷面的邊墻4兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井6，摻氣豎井6通過邊墻4上設(shè)置的摻氣孔5與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱I由摻氣豎井6上方的擴(kuò)高頂拱12和分別位于擴(kuò)高頂拱12上、下游的常規(guī)斷面頂拱11、13組成，擴(kuò)高頂拱12由漸擴(kuò)式頂拱121和等高頂拱122連接組成，漸擴(kuò)式頂拱121平滑連接所述位于擴(kuò)高頂拱12上游的常規(guī)斷面頂拱11和所述等高頂拱122，摻氣豎井6的頂部低于頂拱I的最低點(diǎn)，擴(kuò)高頂拱12的擴(kuò)高范圍向上、下游延伸至摻氣豎井的上游斷面61以上和摻氣豎井的下游斷面62以下。如圖1和圖4所示，上述結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)相比，側(cè)面孔口范圍由AB⑶擴(kuò)大至A’ B’ C’ D’。確定C’ D’的高程的前提是其相對(duì)于洞內(nèi)水面線9具有設(shè)計(jì)
的安全超高。如圖4和圖6所示,摻氣豎井頂部正面面積由ab⑶大至ab’ C’ D’。如圖4和圖6所示，摻氣豎井上游頂拱處與豎井垂直相交改為鈍角相交，平順了過流通道，讓風(fēng)以擴(kuò)散形式順流至豎井上部孔口，進(jìn)風(fēng)角度由Θ1=90°調(diào)整為Θ2 = 45°左右；摻氣豎井下游頂拱處與豎井依舊為垂直相交，Θ3 = Θ4 = 90°，保持其阻風(fēng)能力，避免風(fēng)很快逸出?？紤]混凝土澆筑方便，減少施工難度，豎井頂部空間垂直轉(zhuǎn)彎進(jìn)入下部豎井型式未調(diào)整。如圖1和圖4所示，原豎井結(jié)構(gòu)頂拱變截面為突變，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，本實(shí)用新型豎井結(jié)構(gòu)頂拱變截面為漸變，對(duì)應(yīng)力集中有減緩作用。
權(quán)利要求1.泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，包括頂拱(I)和底板(2)，底板(2)上設(shè)置有摻氣設(shè)施(3)，摻氣設(shè)施(3)的同斷面的邊墻(4)兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井(6)，摻氣豎井(6)通過邊墻(4)上設(shè)置的摻氣孔(5)與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱(I)由摻氣豎井(6)上方的擴(kuò)高頂拱(12)和分別位于擴(kuò)高頂拱(12)上、下游的常規(guī)斷面頂拱(11、13)組成，其特征是:摻氣豎井(6)的頂部低于頂拱(I)的最低點(diǎn)且高于泄洪洞的水面線(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，其特征是:擴(kuò)高頂拱(12)的擴(kuò)高范圍向上、下游延伸至摻氣豎井的上游斷面(61)以上和摻氣豎井的下游斷面(62)以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，其特征是:所述擴(kuò)高頂拱(12)為具有均一橫截面形狀的等高頂拱。
4.如權(quán)利要求1或2所述的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，其特征是:所述擴(kuò)高頂拱(12)由漸擴(kuò)式頂拱(121)和等高頂拱(122)連接組成，漸擴(kuò)式頂拱(121)平滑連接所述位于擴(kuò)高頂拱(12)上游的常規(guī)斷面頂拱(11)和所述等高頂拱(122)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，其特征是:所述摻氣豎井(6)的頂部設(shè)置有穿過頂拱(I)與洞外大氣相連通的通氣管(14)。
6.如權(quán)利要求5所述的泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，其特征是:所述擴(kuò)高頂拱(12)由漸擴(kuò)式頂拱(121)和漸縮式頂拱(123 )平滑連接組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種泄洪洞洞內(nèi)摻氣豎井結(jié)構(gòu)，包括頂拱(1)和底板(2)，底板(2)上設(shè)置有摻氣設(shè)施(3)，摻氣設(shè)施(3)的同斷面的邊墻(4)兩側(cè)外設(shè)置有摻氣豎井(6)，摻氣豎井(6)通過邊墻(4)上設(shè)置的摻氣孔(5)與泄洪洞的內(nèi)部連通，頂拱(1)由摻氣豎井(6)上方的擴(kuò)高頂拱(12)和分別位于擴(kuò)高頂拱(12)上、下游的常規(guī)斷面頂拱(11、13)組成，其特征是摻氣豎井(6)的頂部低于頂拱(1)的最低點(diǎn)且高于泄洪洞的水面線(9)。本實(shí)用新型的有益效果是摻氣豎井的進(jìn)風(fēng)口更大，通風(fēng)能力更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力集中得到改善。
文檔編號(hào)E02B8/06GK202954347SQ201220689128
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者王仁坤, 夏勇, 楊敬, 劉強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院