[发明专利]一种溢洪道折线形分流墩

说明书

技术领域

本发明内容属于水利工程设施技术领域，涉及一种可用于保障水库大坝、泄水建筑物、水电站厂房等水利工程设施安全的溢洪道折线形分流墩。

背景技术

现有技术中，公知的最典型的溢洪道分流墩就是闸墩，墩头体垂直半圆柱，主要适用于低流速。对于溢洪道泄槽而言流速较高，目前对掺气分流墩研究的较多，体型也较多，但对于纯粹的分流墩，尚没有成熟的体型。现用的分流墩可分为两大类：第一类是墩头体垂直，其墩头形状有三角形、半圆形和三角形半圆形组合体；第二类是墩头体倾斜，其倾斜方式又分为直线倾斜和弧线倾斜两种，直线倾斜墩头的形状有三角形、半圆形和三角形半圆形组合体，弧线倾斜墩头的形状为半圆形，墩身为复杂空间扭面。现有分流墩体型在实际应用中存在的不足之处是：（1）流态不好，表现为要么水翅过高、水花飞溅，要么水流脱壁，引起下游水流紊乱；（2）墩头受力复杂，容易引起结构振动；（3）适用流量范围小，制约水库管理运行；（4）墩身体型过于复杂，不便土木工程实施；（5）容易发生水流空化，导致分流墩空蚀破坏；（6）对分流墩材料强度要求高，提高了施工难度和建造成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种设计结构合理的溢洪道折线形分流墩，该溢洪道折线形分流墩的体型规则，墩头受力简单，改善了下游流态，减小了施工难度，降低了对材料强度的要求，能适应较大范围的流量变化。

用于实现上述发明目的的技术方案是这样的：所提供的溢洪道折线形分流墩具有一个连设在下游隔墙一端的由高度分别为H3、H2和H1的上部墩体、中部墩体和下部墩体组成的折线形墩头体，其中，

所述的上部墩体为一个高度H3等于0或不等于0的半圆柱形墩体，墩体的直径与下游隔墙的厚度D相等；

所述的中部墩体具有一个俯视面为等腰梯形且侧视面为直角三角形的中体墩身,在中体墩身的前斜面上设置有底小顶大的半圆斜锥台墩头，半圆斜锥台墩头的底圆半径为R2，顶圆半径R3与上部墩体的半径R4相等，半圆斜锥台墩头的上端面与上部墩体的下端面吻合并过渡连接；

所述的下部墩体具有一个俯视面为矩形且侧视面为直角三角形的三角柱形墩身，在三角柱形墩身的前斜面上设置有一个侧视面为平行四边形的前小后大的等腰斜梯形棱柱体墩身，斜梯形棱柱体墩身的上端面与中部墩体的下端面吻合并过渡连接，在斜梯形棱柱体墩身的前斜面上设置有半圆斜柱台墩头，半圆斜柱台墩头的半径R1与中部墩体上半圆斜锥台墩头的底圆半径为R2相等。

本发明的技术方案还包括：下部墩体上半圆斜柱台墩头的半径R1为0.10m～0.20m，下部墩体的斜梯形棱柱体墩身的前斜面与底面之间的夹角θ1为22°～32°，下部墩体上斜梯形棱柱体墩身之两梯形侧边间的夹角θ3为14°～24°，下部墩体的高度H1=(0.8～1.1)Hw，Hw为溢洪道分流墩前最大水深。

本发明的技术方案还包括：中部墩体上半圆斜锥台墩头的底圆半径R2为0.10m～0.20m，中部墩体前斜面与底面间的夹角θ2为43°～53°。

本发明的技术方案还包括：分流墩的高度H3+H2+H1与下游隔墙的高度H0相等。

在本发明所述溢洪道折线形分流墩结构中，主要起分流作用的是下部墩体，中部墩体所起的作用是连接上、下部墩体，而上部墩体所起的作用则主要是满足隔墙高度。

与现有技术相比，本发明具有下述的有益效果：

1、本发明所述溢洪道折线形分流墩中的下部墩头采用小半径半圆，有意避开三角形尖墩头，其半圆和缓直线扩散组合，避免了水流脱壁，改善了分流墩受力，又避免结构振动，减小空蚀破坏；

2、本发明所述溢洪道折线形分流墩中的下部墩体坡度较小，可保证在中小流量时不产生水翅；

3、本发明所述溢洪道折线形分流墩中的中部墩体坡度较大，它与下部小坡度墩体组合使用，可保证大流量时水翅微小，并完全贴壁。三段(或两段)折线形墩头结构亦可保证在各种流量情况时下游水流的流态平稳；

4、本发明所述溢洪道折线形分流墩中设置的中部半圆斜锥台墩头使上、下部墩体得以用规则曲面衔接，使施工难度减小，同时能保证分流后具有良好的水流条件；

5、本发明所述溢洪道折线形分流墩的上部墩体采用传统的垂直半圆柱墩头结构，其目的在于使分流墩能自然的与下游隔墙连接；

6、本发明中整个分流墩的墩头部分均为规则曲面，墩身全为平面，体型相对简单，便于施工，且整个分流墩的墩体均能用钢筋混凝土等材料施工完成，能满足设施的强度要求。

附图说明