專(zhuān)利名稱(chēng)：用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于河道整治技術(shù)，具體涉及一種用于河道整治工程中的護(hù)(養(yǎng))灘、護(hù)底、護(hù)岸、筑壩、加糙、填槽、汊道促淤及生態(tài)工程等中防沖促淤技術(shù)。
背景技術(shù)：
散拋(或堆碼)透水構(gòu)件是一種用于河道整治的結(jié)構(gòu)型式，利用透水構(gòu)件對(duì)水流的消能減速作用，可達(dá)到防沖促淤效果。古代一般采用木構(gòu)件(木榪杈、柳枝等)，近幾十年來(lái)，逐漸改為混凝土構(gòu)件，其中最具代表性的為四面六邊透水框架。四面六邊透水框架由六根長(zhǎng)度相等或相近的鋼筋混凝土框桿相互焊接而成，是水利部西北水利科學(xué)研究所的一種實(shí)用新型專(zhuān)利產(chǎn)品(專(zhuān)利號(hào)98233050)。四面六邊透水框架發(fā)明后，在我國(guó)長(zhǎng)江、黃河、渭河等眾多河流中的得到應(yīng)用，主要用于河道整治工程中的·護(hù)岸、護(hù)灘、護(hù)底及橋墩防護(hù)等，實(shí)踐證明四面六邊透水框架具有較好的消能減速、防沖促淤效果。近年來(lái)，在長(zhǎng)江航道整治工程中，四面六邊透水框架在整治建筑物的軟體排邊緣防護(hù)及壩頭防沖等方面得到廣泛應(yīng)用。它是一種封閉式框架結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)四面六邊透水框架存在以下問(wèn)題和缺點(diǎn)(I)框架群整體性較差。四面六邊透水框架雖然個(gè)體強(qiáng)度大，穩(wěn)定性較好。但由于其為封閉型結(jié)構(gòu)，構(gòu)成框架群時(shí)，框架間缺乏勾連，相互向外擠壓，難以形成整體性，在流速較大區(qū)域易沖散、流失；在需要分層拋投或堆碼時(shí)，上層框架常擠入下層或與下層框架嵌套，使上層結(jié)構(gòu)難以形成，或造成上層結(jié)構(gòu)不完整，或造成層高不足，嚴(yán)重影響了河道整治效果。(2)由于在預(yù)制過(guò)程中，四面六邊透水框架即桿件構(gòu)成的錐頂部結(jié)構(gòu)三根桿件很難預(yù)制成錐頂部，它是通過(guò)外露的鋼筋焊接而成的。鋼筋焊接處出露(一般為10 13cm)并形成尖角，對(duì)船舶航行安全及框架使用壽命均產(chǎn)生不利影響。當(dāng)其拋于岸邊或?yàn)┻厱r(shí)，在一定水位時(shí)，鋼筋焊接處尖角成為水下危險(xiǎn)源，對(duì)船舶航行或靠岸產(chǎn)生較大的安全隱患 ’位于一定高程以上的框架，由于每年均有一段時(shí)間露出水面，鋼筋焊接處極易銹蝕，導(dǎo)致框桿散落、結(jié)構(gòu)破壞，嚴(yán)重影響了框架使用壽命和河道整治效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種非封閉式、用于河道整治的透水構(gòu)件，以解決錐形的四面六邊透水框架封閉框架在上述河道整治中存在的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，它包括桿件，所述桿件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一組桿件，用于連接第一組桿件的第二組桿件，第二組桿件連接在第一組桿件的中部；或桿件包括在空間中相互垂直但不在同一平面中的第三組桿件，用于連接第三組桿件的第四組桿件，第四組桿件連接在第三組桿件的中部；或桿件包括多根交匯連接于一點(diǎn)但不在同一平面的第五組桿件。。上述技術(shù)方案構(gòu)成三類(lèi)非封閉式構(gòu)件，它有多種結(jié)構(gòu)形式。
第一類(lèi)中至少有三根不在同一平面的相互平行的第一組桿件可以是三根、四根、五根等形式。第一類(lèi)結(jié)構(gòu)中可以是開(kāi)放式透水構(gòu)件，也可以是半開(kāi)放式的透水構(gòu)件。第二類(lèi)中空間中相互垂直但不在同一平面中的第三組桿件中可以含有相互平行桿件組的，并與相互平行的桿件組空間垂直但不在同一平面中的桿件組。第三類(lèi)是開(kāi)放式透水構(gòu)件，是一種放射式結(jié)構(gòu)。第一類(lèi)結(jié)構(gòu)中所述第一組桿件有四個(gè)根，四根桿件構(gòu)成方框的頂端桿；第二組桿件是連接相鄰的頂端桿的連接桿組，連接桿組連接在相鄰的頂端桿的中部，連接桿組與四根頂端桿之間構(gòu)成方框即四邊框。其實(shí)，它是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)或半開(kāi)放式結(jié)構(gòu)；所述頂端桿的中部是頂端桿非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分?！みB接桿組是一層結(jié)構(gòu)時(shí)，是一種開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。在相鄰的頂端桿的中部連接的連接桿組是多層結(jié)構(gòu)時(shí)，即在中部間隔設(shè)兩層或三層連接桿組，四根頂端桿中間的多層結(jié)構(gòu)連接桿之間形成了相對(duì)“封閉”的空間，四根頂端桿的中部之外的部分，端部在“封閉”的空間之外，又是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，上述結(jié)構(gòu)即形成所謂的半封閉結(jié)構(gòu)的構(gòu)件；其好處是“封閉”的空間保證了孔隙率，開(kāi)放式結(jié)構(gòu)即四根頂端桿的中部之外的部分保證勾聯(lián)性。第一類(lèi)結(jié)構(gòu)中所述第一組桿件有四個(gè)根，四根桿件構(gòu)成頂端桿；第二組桿件是連接相對(duì)的頂端桿的連接桿組，連接桿組連接在相對(duì)的的頂端桿的中部，連接桿之間構(gòu)成交叉結(jié)構(gòu)。所述頂端桿的中部是頂端桿非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分。第一類(lèi)結(jié)構(gòu)中所述第一組桿件有三根主桿件，第二組桿件包括至少一個(gè)連接第一、第二主桿件中部的第一連接桿，連接第三主桿件和第一連接桿的第二連接桿。第一、第二主桿件中部是第一、第二主桿件非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分。第一類(lèi)結(jié)構(gòu)中所述第一組桿件有三根主桿件，第二組桿件連接相鄰的主桿件的連接桿組，連接桿組連接在相鄰的主桿件的中部，連接桿組與三根主桿件之間構(gòu)成三角框。主桿件的中部是主桿件非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分。所述第三組桿件包括平行桿件組，在空間中與平行桿件組相互垂直但不在同一平面中垂直桿件組，第四組桿件包括連接平行桿件的第四連接桿，連接垂直桿件和第四連接桿的第六桿件；第四連接桿連接在平行桿件組的中部。所述第五組桿件是交匯連接于一點(diǎn)但不在同一平面相互垂直的桿件組。所述頂端桿的中部至少間隔設(shè)有兩個(gè)連接桿組。上述結(jié)構(gòu)的構(gòu)件可以整體預(yù)制成形。本發(fā)明的用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，采用開(kāi)放式或半封閉式的結(jié)構(gòu)思路，(I)解決四面六邊透水框架群整體性較差的問(wèn)題。使透水框架在堆積成框架群后，相互之間產(chǎn)生一定的勾連，增加框架群的整體性，使框架可有效的分層堆積。(2)解決四面六邊透水框架框桿焊接處鋼筋出露形成尖角的問(wèn)題。使透水框架無(wú)鋼筋突出，消除透水框架對(duì)船舶航行的安全隱患，延長(zhǎng)使用壽命。由縱橫交錯(cuò)的混凝土桿件構(gòu)成的、開(kāi)放式或半封閉式的透空框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)其堆積時(shí)，受重力作用，上層框架突出的框桿與下層框架的框桿相互勾連，使框架群具有較好的整體性；框桿無(wú)向外部突出的鋼筋，可大幅降低船舶撞出框架時(shí)船舶受損的風(fēng)險(xiǎn)；框桿間連接無(wú)需焊接，避免框架出露水面時(shí)焊接部位銹蝕造成的結(jié)構(gòu)破壞。經(jīng)研究，透水框架消能減速、防沖促淤的作用主要是因?yàn)槠渚哂羞m當(dāng)?shù)耐杆?，這與框架的空隙率有關(guān)。由于框架的空隙率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，因此，本發(fā)明與四面六邊透水框架具有相似的消能減速、防沖促淤作用。與四面六邊透水框架相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)框架堆積成框架群時(shí)整體性較好。在同等條件下，由于本發(fā)明開(kāi)放式或半封閉式(也可以稱(chēng)之為半開(kāi)放式)的框架，其空間大，堆積時(shí)，相互之間勾連作用強(qiáng)，使得群的堆積效果及穩(wěn)定性更好，還可拓寬框架的適用范圍，由于框架間勾連性較好，可更好地適應(yīng)于較陡的河床或岸坡，可用于筑透水壩，可用于養(yǎng)灘工程等。(2)由于無(wú)突出的鋼筋，可大幅降低船舶撞出框架時(shí)船舶受損的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，也有利于施工人員的安全，還可減少框架對(duì)施工船舶的損傷。
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(3)用于每年有一段時(shí)間露出水面的灘面或岸坡時(shí)，框架的耐久性得到明顯提高，可極大地延長(zhǎng)工程的使用壽命。(4)施工效率提高，施工質(zhì)量易于控制。四面六邊透水框架所有框桿均需兩兩焊接，制作一個(gè)框架有12個(gè)焊點(diǎn)，焊縫總長(zhǎng)度在60cm以上，施工時(shí)，一般需在灘面或施工船上進(jìn)行焊接，需要的施工機(jī)具多，工序多，工藝復(fù)雜，施工效率低，質(zhì)量難以控制。本發(fā)明中的框架需進(jìn)行組裝的連接點(diǎn)僅為I 4個(gè)，連接點(diǎn)處由于框桿間正交，不需采用焊接方式施工，因此，可提高施工效率，施工質(zhì)量也易于控制。(5)有利于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。本發(fā)明中框架形式多種多樣，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要選用；實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明，本發(fā)明中框架堆積成框架群時(shí)，空隙率可調(diào)整的范圍大于四面六邊透水框架，有利于設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要選用適當(dāng)?shù)目障堵省?br>

圖I本發(fā)明實(shí)施例I示意圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例2示意圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例3示意圖。圖4本發(fā)明實(shí)施例4示意圖。圖5本發(fā)明實(shí)施例5示意圖。圖6本發(fā)明實(shí)施例6示意圖。圖7本發(fā)明實(shí)施例7示意圖。圖8本發(fā)明實(shí)施例8示意圖。圖9勾連性外加振動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明基于開(kāi)放式或半封閉式思想，提出的用于河道整治的透水構(gòu)件，具有多種結(jié)構(gòu)形式，以下結(jié)合

。實(shí)施例I如圖I所示，它是中部具有單層四方框結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。四根平行的桿件I不在同一平面內(nèi)；四根平行的桿件I構(gòu)成方框的頂端桿；相鄰的頂端桿的中部之間由連接桿2連接，四根連接桿2在同一平面內(nèi)，四根連接桿2及四根頂端桿之間構(gòu)成方框。頂端桿的中部是頂端桿非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分。上述結(jié)構(gòu)可以整體預(yù)制成形。隨機(jī)堆積后空隙率為92. 1%。平均堆積高度為30. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。實(shí)施例2如圖2所示，它是中部具有雙層四方框結(jié)構(gòu)的半封閉式的透水構(gòu)件。四根平行的桿件I不在同一平面內(nèi)；四根平行的桿件I構(gòu)成方框的頂端桿；相鄰的頂端桿的中部之間由間隔設(shè)置的兩層連接桿3、4連接，其中四根連接桿3在同一平面內(nèi)，四根連接桿4在另一平面內(nèi)；兩層連接桿3、4與頂端桿I之間構(gòu)成相對(duì)封閉的空間。頂端桿I頂部外露一端長(zhǎng)度，形成開(kāi)放的勾連部分。頂端桿的中部是頂端桿非端部的其他部位，這樣將端部露出形成勾連部分。上述結(jié)構(gòu)可以整體預(yù)制成形。上述相對(duì)封閉的空間，使得構(gòu)件在堆積時(shí)，構(gòu)件之間的頂端桿與頂端桿之間和，頂端桿與連接桿在實(shí)現(xiàn)相互間的勾連時(shí)，單個(gè)構(gòu)件中的兩層連接桿之間具有足夠的空隙，從而保證了構(gòu)件在堆積時(shí)空隙率。隨機(jī)堆積后空隙率為93. 5%。平均堆積高度為34. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)?！?shí)施例3如圖3所示，它一種單層三角形框結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。三根平行的桿件5不在同一平面內(nèi)；三根平行的桿件5構(gòu)成三角形框的頂端桿；相鄰的頂端桿的中部之間由連接桿6連接，三根連接桿6在同一平面內(nèi)，三根連接桿6及三根頂端桿之間構(gòu)成三角形框。上述結(jié)構(gòu)的構(gòu)件體積相對(duì)較小，便于施工拋投，隨機(jī)堆積后空隙率為91. 5%。平均堆積高度為29. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。三根連接桿6也可以是兩層的結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于實(shí)施例2。實(shí)施例4如圖4所示，它是中部具有單層交叉結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。四根平行的桿件7不在同一平面內(nèi)；四根平行的桿件7構(gòu)成頂端桿；相對(duì)的頂端桿的連接桿8 ;連接桿組連接在相對(duì)的的頂端桿的中部，連接桿之間構(gòu)成交叉結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中連接桿8是十字交叉的結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)可以整體預(yù)制成形。上述結(jié)構(gòu)具有更好的勾連效果。隨機(jī)堆積后空隙率為92. 2%。平均堆積高度為18. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。為了增加空隙率，連接桿8也可以是雙層結(jié)構(gòu)。隨機(jī)堆積后空隙率為94. 2%。實(shí)施例5如圖5所示，它一種單層三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。三根平行的桿件9. I、
9.2、9. 3不在同一平面內(nèi)；三根平行的桿件構(gòu)成三支點(diǎn)端桿；端桿9. 1,9. 2中部之間通過(guò)連接桿10. I連接，連接桿10. I與端桿9. 3之間通過(guò)連接桿10. 2連接。隨機(jī)堆積后空隙率為92. 8%。平均堆積高度為17. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。實(shí)施例6如圖6所示，它是一種在空間垂直的，具有很強(qiáng)勾連性的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。具有兩根相互平行的端桿11，另外兩個(gè)平行的端桿12，端桿11與端桿12在空間相互垂直，但不在同一平面內(nèi)。兩根相互平行的端桿11中部之間由連接桿13連接，兩根相互平行的端桿12中部之間由連接桿14連接，連接桿13與連接桿14在同一平面內(nèi)相互連接。本實(shí)施例中連接桿件是單層的；端桿也是單層的。隨機(jī)堆積后空隙率為91.7%。平均堆積高度為10.5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。在本發(fā)明技術(shù)方案下，連接桿件也可以是多層的；端桿也可以是多層的，如端桿11有兩層；兩個(gè)平行的端桿12也有兩層。平均堆積高度為13. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。實(shí)施例7如圖7所示，它是一種在空間垂直的，具有很強(qiáng)勾連性的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。具有兩根相互平行的端桿15，另一根端桿16與端桿15在空間相互垂直，但不在同一平面內(nèi)。兩根相互平行的端桿15中部之間由連接桿17連接，端桿16與連接桿17之間由連接桿18連接；隨機(jī)堆積后空隙率為91. 5%。平均堆積高度為8. 5同等長(zhǎng)度單位(厘米)。上述構(gòu)件的隨機(jī)堆積后空隙率高于四面六邊透水框架、扭工字型的隨機(jī)堆積后空隙率，四面六邊透水框架的隨機(jī)堆積后空隙率為90. 0% ;扭工字型的隨機(jī)堆積后空隙率為87. Tl?！ど鲜鰞深?lèi)構(gòu)件的堆積高度大于與四面六邊透水框架的堆積高度，四面六邊透水框架的堆積高度為7. 3同等長(zhǎng)度單位(厘米)。透水框架外加振動(dòng)載和試驗(yàn)，振動(dòng)載荷為垂直振動(dòng)，振幅3mm，振動(dòng)頻率為50Hz。根據(jù)試驗(yàn)得出不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型振動(dòng)前堆積穩(wěn)定高度與振動(dòng)后穩(wěn)定高度間的關(guān)系，由圖9可知，第一類(lèi)與第二結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性均好于六邊四面體透水框架。實(shí)施例8如圖8所示，它是一種具有放射性結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式的透水構(gòu)件。多根桿件19、20、21交匯連接于一點(diǎn)但不在同一平面。形成放射狀。上述多根桿件19、20、21可以使在空間相互垂直，也可以不垂直。這種結(jié)構(gòu)的透水構(gòu)件在河道整治中具有較好的捉床性能。以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求
1.一種用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，它包括桿件，其特征在于所述桿件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一組桿件，用于連接第一組桿件的第二組桿件，第二組桿件連接在第一組桿件的中部；或桿件包括在空間中相互垂直但不在同一平面中的第三組桿件，用于連接第三組桿件的第四組桿件，第四組桿件連接在第三組桿件的中部；或桿件包括多根交匯連接于一點(diǎn)但不在同一平面的第五組桿件。
2.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第一組桿件有四個(gè)根，四根桿件構(gòu)成方框的頂端桿；第二組桿件是連接相鄰的頂端桿的連接桿組，連接桿組連接在相鄰的頂端桿的中部，連接桿組與四根頂端桿之間構(gòu)成方框。
3.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第一組桿件有四個(gè)根，四根桿件構(gòu)成的頂端桿；第二組桿件是連接相對(duì)的頂端桿的連接桿組，連接桿組連接在相對(duì)的的頂端桿的中部，連接桿之間構(gòu)成交叉結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第一組桿件有三根主桿件，第二組桿件包括至少一個(gè)連接第一、第二主桿件的第一連接桿，連接第三主桿件和第一連接桿的第二連接桿。
5.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第一組桿件有三根主桿件，第二組桿件連接相鄰的主桿件的連接桿組，連接桿組連接在相鄰的主桿件的中部,連接桿組與三根主桿件之間構(gòu)成三角框。
6.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第三組桿件包括平行桿件組，在空間中與平行桿件組相互垂直但不在同一平面中垂直桿件組，第四組桿件包括連接平行桿件組的第四連接桿，連接垂直桿件和第四連接桿的第六桿件；第四連接桿連接在平行桿件組的中部。
7.如權(quán)利要求I所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述第五組桿件是交匯連接于一點(diǎn)但不在同一平面相互垂直的桿件組。
8.如權(quán)利要求2所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述頂端桿的中部至少間隔設(shè)有兩個(gè)連接桿組。
9.如權(quán)利要求5所述用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，其特征在于所述頂端桿的中部至少間隔設(shè)有兩個(gè)連接桿組。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于河道整治的非開(kāi)放式透水構(gòu)件，它包括桿件，所述桿件包括至少有三根不在同一平面的相互平行的第一組桿件，用于連接第一組桿件的第二組桿件。它具有構(gòu)件框架堆積成框架群時(shí)整體性較好。由于無(wú)突出的鋼筋。施工效率提高。本發(fā)明的用于河道整治的非封閉式透水構(gòu)件，采用開(kāi)放式或半封閉式的結(jié)構(gòu)思路，解決四面六邊透水框架群整體性較差的問(wèn)題。使透水框架在堆積成框架群后，相互之間產(chǎn)生一定的勾連，增加框架群的整體性，使框架可有效的分層堆積。解決四面六邊透水框架框桿焊接處鋼筋出露形成尖角的問(wèn)題。使透水框架無(wú)鋼筋突出，消除透水框架對(duì)船舶航行的安全隱患，延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)E02B8/06GK102787587SQ20121014112
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者劉懷漢, 尹書(shū)冉, 譚倫武, 雷國(guó)平 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院