本發(fā)明涉及一種防汛擋水產(chǎn)品，具體涉及一種拱式鋁合金防汛板，屬于城市防汛
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：防汛墻是指為了保證城市城鎮(zhèn)以及重要的工廠礦業(yè)等企業(yè)的防洪安全，或者為了滿足沿著江河或海岸等區(qū)域(包括部分海塘)的其他特殊防護(hù)要求，而使用的擋水建筑物或者擋水結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上的防汛墻都是圬工建筑物或者混凝土建筑物，如土堤、漿砌塊石防汛墻和混凝土防防汛墻等。這類建筑物占地面積大，在城市建筑密集地區(qū)有時(shí)候還需要對工程用地的居民和單位拆遷安置，因此不僅浪費(fèi)土地資源，而且建設(shè)成本也比較高。此外，傳統(tǒng)的這類防汛墻施工周期長、施工期對交通和環(huán)境的影響大、施工質(zhì)量的影響因素眾多，而且建成后難以拆除和移動(dòng)。鋁合金防汛擋水板作為近年來興起的一種新型防汛設(shè)施，占地少，工廠化、模塊化程度高，質(zhì)量容易得到保證，而且鋁合金防汛板裝配快捷高效、操作方便，拆卸、運(yùn)輸、存儲方便，耐腐蝕，對周邊環(huán)境破壞和影響也很小，因此特別適合城市交通要道和商業(yè)居民密集地區(qū)的防洪，也適用于城市街道、門口、地下通道口、建筑物等處防洪。還可適用于硬質(zhì)堤壩的加高，防止漫堤，避免使用沙袋，提高了防汛效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也減少對市容環(huán)境的影響。鋁合金防汛板在水位較低時(shí)，可以拆除，汛期如果需要使用，可以迅速拼裝完畢。鋁合金防汛擋水板在歐洲應(yīng)用較多，在捷克、奧地利、德國、斯洛伐克、荷蘭等國汛期的實(shí)踐運(yùn)用中發(fā)揮了重要作用。在中國內(nèi)地的多個(gè)城市也有所應(yīng)用，但多為小規(guī)模閘口處設(shè)置。湖北漢口江灘流通巷段的鋁合金防洪墻在國內(nèi)屬大規(guī)模應(yīng)用，建設(shè)長度218米。目前鋁合金防汛擋水板都是直板式，即迎水面都是平面，主要的拼裝形式有橫板式和豎板式。這樣使得每塊板條在受力上屬于梁結(jié)構(gòu)，以受彎為主，跨中彎矩大，兩端彎矩小，材料不能得到充分利用，而且橫向變形也大，不利于密封止水。因此造成橫板式防汛擋水板的跨度不能太大，豎板式的防汛水位不能太高。直板式防汛擋水板受力如圖1a所示。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：(1)截面形式拱式防汛擋水板主要以受壓為主，因此同等條件下相比直板式防洪板可以減小截面尺寸，做得更加輕巧。但是薄壁結(jié)構(gòu)在受壓時(shí)面臨屈曲穩(wěn)定問題，因此需要進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。(2)材料鋁合金材料多種多樣，防汛板一方面要需要滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，另一方面也要滿足硬度、耐磨性、防腐和經(jīng)濟(jì)性的要求。因此需要對鋁合金材料進(jìn)行必選，選擇最適合的鋁合金材料。(3)矢高比矢高比是拱結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要參數(shù)，即矢高h(yuǎn)與跨度l之間的比值h/l，如圖2所示。矢高比過大會增加防洪板的用材和增加基礎(chǔ)施工的難度，矢高比過小則拱推力過大，因此需要對拱型防洪板的合理失高比區(qū)間進(jìn)行研究。(4)拼裝形式防汛擋水板為了便于運(yùn)輸、存儲和安裝，一般都做成拼裝形式，采用不同的拼裝形式，對于防汛擋水板的受力和止水密封都會有不同的影響，因此要選用合理的拼裝形式。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種拱式鋁合金防汛板。技術(shù)方案：本發(fā)明提供的拱式鋁合金防汛板，包括基礎(chǔ)、立柱、擋水板和止水，所述立柱固定在基礎(chǔ)上，所述立柱的兩側(cè)具有用于夾持固定拱式鋁合金擋水板的插槽，所述止水包括布置在插槽內(nèi)、拱式鋁合金擋水板之間及其與基礎(chǔ)接觸處的密封膠墊，立柱和擋水板豎直布置，所述擋水板朝擋水方向拱起，從而形成拱式結(jié)構(gòu)抵擋水壓力，相比于傳統(tǒng)梁式結(jié)構(gòu)，可以大幅減小板的彎矩和變形，有利于受力、止水和節(jié)省用材。作為優(yōu)選，板截面采用矩形截面，并在拱向設(shè)置縱向和橫向隔板，從而將箱型的擋水板分隔成若干小室，從而可以避免拱式擋水板受壓失穩(wěn)，保證了擋水板的屈曲穩(wěn)定性，解決了擋水板受壓穩(wěn)定問題。作為優(yōu)選，所述擋水板是朝擋水方向凸起的拱形擋水板。拱結(jié)構(gòu)由于在水壓作用之下會產(chǎn)生水平推力，水平推力的存在使得拱截面彎矩變小，但是水平推力會對立柱和基礎(chǔ)提出更高的要求，采用連拱布置，即相鄰拱對于立柱的水平推力可以相互平衡，產(chǎn)生連拱效應(yīng)，不會增加立柱額外荷載，這也是本發(fā)明的一大優(yōu)勢，既利用了拱的受力優(yōu)點(diǎn)，又克服了拱推力的不足。作為優(yōu)選，所述立柱截面為工字形，采用螺栓與基礎(chǔ)連接，以便于安裝和拆卸。作為優(yōu)選，所述擋水板的鋁合金材料選自6061鋁合金和7075鋁合金，材料性能優(yōu)越，兼顧了材料加工性質(zhì)、強(qiáng)度和防腐性能。作為優(yōu)選，所述擋水板矢高與跨度的比值為1/5～1/7，最好為1/6左右，使得拱的用材量和受力水平均適中，從而不僅能夠節(jié)省材料，而且能夠充分利用拱的受力特點(diǎn)。作為優(yōu)選，所述擋水板既可以采用橫插拼裝形式，也可以采用豎插拼裝形式。作為優(yōu)選，擋水板采用豎插式拼裝，那么板與板之間受到拱向壓力后可以相互壓緊，不僅提高了結(jié)構(gòu)整體性，而且也提高了止水效果。豎插式拼接利用水壓產(chǎn)生的拱向壓力，使板與板之間得到壓緊，提高了密封止水效果。上述拱式鋁合金防汛板的施工方法，是將所有構(gòu)件，包括立柱、擋水板和止水，采用全部工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場拼接安裝的方式，安裝施工方便，工作效率高。發(fā)明原理：本發(fā)明的拱式防汛擋水板，迎水面是圓弧拱形狀，從而在受力本質(zhì)上將梁結(jié)構(gòu)變成了拱結(jié)構(gòu)，使得擋水板以受壓為主，極大降低了板的彎矩，截面上應(yīng)力分布均勻，材料得到了充分利用，同等跨度和擋水高度下，可以減小擋水板截面尺寸，節(jié)約用材，降低成本。相同截面和材料用量，可以增加跨度，減少立柱數(shù)量，或者增加擋水水位高度。此外，拱型結(jié)構(gòu)曲線優(yōu)美，與城市景觀可以更加協(xié)調(diào)。拱式防汛擋水板受力如圖1b所示。有益效果：1、拱式鋁合金防汛擋水板的結(jié)構(gòu)形式簡單，重量輕，工廠化程度高，安裝、拆卸、運(yùn)輸和存儲方便，可重復(fù)使用，耐久性好。2、拱式結(jié)構(gòu)相對板形結(jié)構(gòu)有著更好的受力性能，能夠減小防汛板的彎矩和變形，不僅使得材料能夠得到充分利用，而且也有利于密封止水，同等條件下可以增大立柱間距，減少立柱用量，或者，同等跨度下可以增大擋水高度。3、豎插式拱式防汛板可以利用拱結(jié)構(gòu)拱向受壓的特點(diǎn)，可以使得板與板之間壓緊密封，增強(qiáng)止水效果。4、拱式鋁合金防汛板線條優(yōu)美，做成連拱形后效果更佳，且顏色可以任意涂裝，能夠更好地與周圍城市景觀融為一體。除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點(diǎn)外，本發(fā)明的拱式鋁合金防汛板所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖做出進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖說明圖1a是現(xiàn)有板式防汛板受力圖；圖1b是本發(fā)明拱式防汛板受力圖；圖2是本發(fā)明拱式鋁合金防汛板的矢高與跨度示意圖；圖3是三跨連拱式鋁合金防汛擋水板的示意圖；圖4a是橫插一跨拱式鋁合金防汛擋水板的示意圖；圖4b是圖4a的俯視圖；圖4c是豎插一跨拱式鋁合金防汛擋水板示意圖；圖4d是圖4c的俯視圖；圖5a是箱型防汛板截圖；圖5b是箱型防汛板內(nèi)部圖；圖6是直板式防汛板及立柱受力示意圖；圖7是拱式防汛板及立柱受力示意圖；圖8是立柱與基礎(chǔ)連接示意圖；圖9a是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的軸力圖(矢高比＝1/9)；圖9b是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的彎矩圖(矢高比＝1/9)；圖9c是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的變形圖(矢高比＝1/9)；圖9d是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的軸力圖(矢高比＝1/6)；圖9e是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的彎矩圖(矢高比＝1/6)；圖9f是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的變形圖(矢高比＝1/6)；圖9g是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的軸力圖(矢高比＝2/9)；圖9h是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的彎矩圖(矢高比＝2/9)；圖9i是本發(fā)明實(shí)施例中拱式鋁合金防汛板的變形圖(矢高比＝2/9)；圖10a是防汛板橫插式拼裝的示意圖；圖10b是圖10a的俯視圖；圖11a是防汛板豎插式拼裝的示意圖；圖11b是圖11a的俯視圖；圖12a是直板式防汛板彎矩圖；圖12b是直板式防汛板變形圖。具體實(shí)施方式1、結(jié)構(gòu)組成本實(shí)施例的拱式鋁合金防汛擋水板主要由基礎(chǔ)、立柱、擋水板、止水組成。立柱對拱式鋁合金擋水板起到夾持固定作用，立柱與混凝土基礎(chǔ)連接固定，每根立柱左右各夾持固定一組拱式鋁合金擋水板，每一片拱式鋁合金擋水板兩端插在立柱插槽中，立柱兩側(cè)槽內(nèi)設(shè)置密封止水膠墊。拱式鋁合金擋水板之間及其與基礎(chǔ)接觸處設(shè)置止水膠墊。圖3為三跨連拱式防汛擋水板示意圖，一跨橫插式和豎插式拱式鋁合金防汛擋水板如圖4所示。由于拱式鋁合金防汛板主要以受壓為主，因此擋水板屈曲穩(wěn)定性是一個(gè)重要的問題，本發(fā)明為了解決擋水板受壓穩(wěn)定問題，板截面采用矩形截面，并在拱向設(shè)置縱向和橫向隔板，從而將箱型的擋水板分隔成若干小室，保證了擋水板的屈曲穩(wěn)定性。如圖5所示。拱結(jié)構(gòu)由于在水壓作用之下會產(chǎn)生水平推力，水平推力的存在使得拱截面彎矩變小，但是水平推力會對立柱和基礎(chǔ)提出更高的要求，本發(fā)明采用連拱布置，即相鄰拱對于立柱的水平推力可以相互平衡，產(chǎn)生連拱效應(yīng)，不會增加立柱額外荷載，這也是本發(fā)明的一大優(yōu)勢，既利用了拱的受力優(yōu)點(diǎn)，又克服了拱推力的不足。直板式鋁合金擋水板及立柱受力如圖6所示，拱式鋁合金擋水板及立柱受力如圖7所示。立柱截面為工字形，采用螺栓與基礎(chǔ)連接，以便于安裝和拆卸，如圖8所示。2、材料鋁合金防汛板與立柱采用鋁合金模具一體成型，止水膠條等防水附件采用三元乙丙橡膠模具一體成型。本發(fā)明采用的鋁合金材料主要為6061鋁合金和7075鋁合金。雖然，6061鋁合金的強(qiáng)度無法與2XXX鋁合金或7XXX鋁合金相比，但是它是經(jīng)過熱處理和預(yù)拉伸工藝所生產(chǎn)出的高品質(zhì)金屬，含有很多的鎂、硅等合金的性能，這種鋁合金也具有加工性質(zhì)優(yōu)越、處理后不形變、韌性好等特點(diǎn)，而且還有優(yōu)良的焊接特點(diǎn)及電鍍性。6061鋁合金結(jié)構(gòu)致密無顯著缺陷，容易拋光上色膜，抗腐蝕性高且氧化效果特別優(yōu)秀。7075是一種冷處理鍛壓合金，是商用范圍的最強(qiáng)力合金產(chǎn)品之一。這種鋁合金強(qiáng)度大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼。合金鋅是7075中的主要元素，為了得到強(qiáng)化效果顯著的MgZn2，可以添加鎂到含3％-7.5％鋅的合金中，讓其的熱處理的效果大大優(yōu)過鋁-鋅二元合金。提高它當(dāng)中的鋅、鎂含量，其抗應(yīng)力腐蝕性和抗剝落腐蝕性會降低，但其抗拉強(qiáng)度則明顯隨之增強(qiáng)。在熱處理之后，其強(qiáng)度能得到極其高的程度。3、矢高比矢高比是拱結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要參數(shù)，矢高比不僅影響外形和用材量，而且影響受力，矢高比越小，拱推力越大，矢高比越大，拱推力越小，而且矢高比越大也會擴(kuò)大基礎(chǔ)工程量，占用較多面積。本發(fā)明對不同失高比的鋁合金防汛板進(jìn)行了計(jì)算分析，給出了參考建議。以跨度為3.6m，截面長寬厚為200mm*60mm*10mm的箱型截面，水深為2m的拱式防汛擋水板為例，不同矢高比的內(nèi)力圖和變形圖如圖9和表1所示?？梢钥闯鲭S著矢高比增大，彎矩仍然很小，接近理論值0，軸力隨著矢高比減小不斷增加，變形隨著矢高比減小也在增加。由于過大的軸力和變形對于防汛板的安全和密封止水都是不利的，因此可以在基礎(chǔ)安裝條件允許的情況下采用較大的矢高比，建議矢高比在1/6左右。表1不同矢高比防汛板的內(nèi)力和變形序號矢高比最大彎矩(kN.m)最大軸力(kN)最大變形(mm)11/90.22-84.561.67021/60.10-59.890.83432/90.06-48.460.5434、拼接形式拱式防汛擋水板的拼接形式采用橫插式和豎插式。橫插式將鋁合金防汛擋水板條一片片從上到下插入立柱的安裝槽中，安裝方便、可靠，但是由于鋁合金自重輕，且受到水的浮托作用，橫板與橫板之間難以壓緊，因此密封止水效果會受到影響，因此需要在頂部施加預(yù)壓力，如圖10所示。而豎插式將鋁合金防汛擋水板條沿著拱向拼接，利用了水壓產(chǎn)生的拱向壓力，使得板與板之間得到壓緊，提高了密封止水效果，如圖11所示。同等跨度、水深和截面、材料的情況下，與圖9中矢高比為1/6的拱式防汛擋水板相比，直板式防汛板的最大彎矩為32.4kN.m，如圖12a所示，而拱式防汛板僅為0.10kN.m，直板式防汛板最大變形為23.77mm，如圖12b所示，而拱式防汛板僅為0.83mm。可見，拱式防汛擋水板在受力性能上要大大優(yōu)于直板式防汛擋水板，可以節(jié)省材料或者同等用材條件下增大跨度和防汛深度，其變形小的優(yōu)點(diǎn)還有利于板與板之間的密封止水。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3