[发明专利]一种固定钢板异形台阶消能结构

说明书

本发明公开了一种固定钢板异形台阶消能结构，包括泄槽钢筋混凝土底板及其两侧的泄槽钢筋混凝土边墙，所述泄槽钢筋混凝土底板和两侧的泄槽钢筋混凝土边墙构成U型截面结构；在所述泄槽钢筋混凝土边墙中下部设有钢制卡槽，所述钢制卡槽嵌入并用预埋筋锚固在在所述泄槽钢筋混凝土边墙中；在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽之间设有钢板，所述钢板的两端分别嵌入固定在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽中。发明结构布置简单，较常规溢洪道混凝土台阶，大大降低了施工难度，加快施工进度。

技术领域

本发明属于水利水电固定建筑物技术领域，具体涉及一种固定钢板异形台阶消能结构。

背景技术

台阶式泄槽溢洪道是一种古老的泄流形式，20世纪初开始应用于中小型水利工程，20世纪80年代随着RCC(碾压混凝土)技术的开发，台阶式泄槽溢洪道在应用上开始普及，现已成为各国泄洪建筑物的普通泄流方法。但是由于RCC技术适于采用大型通用机械设备施工，在高陡山区的中小型水利工程受结构尺寸及地形条件限制无法采用RCC技术，只能采用常规混凝土施工技术。

台阶消能工促进水流消能的机理主要是陡槽面的台阶增加了溢流槽面的“表面糙率”。当泄流流过溢洪道陡槽段台阶时，一方面由于台阶产生落差跌流，在台阶跌坎下游内部产生稳定的低压漩涡；另一方面台阶跌坎顶不断产生小漩涡，并卷入大量空气，由此加剧了泄流的紊动，加速了坝面紊流边界层的发展，在一定的单宽流量条件下，沿程水气与水流充分掺混形成稳定的掺气水流，槽面水深增大，流速相应减小，故耗散了坝面泄流的大量能量，大大增加了泄流的消能率。

台阶式溢洪道的消能率是台阶尺寸和泄槽纵坡的函数。坡度增大，消能率减小；而台阶尺寸越大，消能越多。舌形水流的消能随台阶数的减少而增加，随纵坡坡度的增加而减小。台阶式溢洪道中，坡度越陡则掺气相应增加。随着台阶尺寸的加大，相应也增大了掺气。但是，掺气多却使溢洪道的消能率降低，水体膨胀。

台阶混凝土在与高速水流接触过程中经常面临空蚀破坏的风险。这就对溢洪道混凝土施工质量要求极高，若无法保证施工质量，设计单位往往会在泄槽末端采用较大的消能工结构，增加了投资，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有设计的不足，提出一种能够适用于高陡山区的水利水电工程泄洪工程消能结构，具有消能效果好，结构简单，施工方便、工程造价低、运行安全可靠的异形台阶消能结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种固定钢板异形台阶消能结构，包括泄槽钢筋混凝土底板及其两侧的泄槽钢筋混凝土边墙，所述泄槽钢筋混凝土底板和两侧的泄槽钢筋混凝土边墙构成U型截面结构；在所述泄槽钢筋混凝土边墙中下部设有钢制卡槽，所述钢制卡槽嵌入并用预埋筋锚固在在所述泄槽钢筋混凝土边墙中；在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽之间设有钢板，所述钢板的两端分别嵌入固定在两侧的泄槽钢筋混凝土边墙的钢制卡槽中。

进一步的，所述钢板沿所述泄槽钢筋混凝土边墙间隔一定距离设置一道。每块钢板通过预埋筋及钢制卡槽与泄槽钢筋混凝土边墙固定。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

本发明结构布置简单，较常规溢洪道混凝土台阶，大大降低了施工难度，加快施工进度。本发明根据每个泄洪结构的自身特征(落差、坡率等)采用合适的安装高度及固定角度，从而可以最大程度发挥消能的效果。本发明运行维护方便，成本低。卡槽的设置便于后期挡板腐蚀后采取更换措施，可以通过切割、焊接的方法重新安装更换挡板。本发明对于有效避免泄槽台阶混凝土的空蚀破坏有非常大的意义，钢制挡板的强度远远大于混凝土，而且安装施工方便。

附图说明

图1为固定钢板式异形台阶消能结构纵剖面图；

图2为固定钢板式异形台阶消能结构横断面图。