一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，包括从前至后依次设置的前面板、波浪面板、中面板、支撑隔板和后面板，所述前面板、中面板和后面板的四周通过侧面板密封固定连接，所述波浪面板与前面板、中面板均不固定连接；所述支撑隔板用于将中面板和后面板隔离开，所述支撑隔板为多个纵向板和多个横向板相连组成，纵向板和横向板将中面板和后面板之间分割成多个可储存密封空气的小空腔。本发明专利技术装置利用前面板和波浪面板的变形破坏来吸收爆炸的部分能量，然后利用装置中空气和周围水介质的波阻抗失配原理，进一步反射和衰减爆炸冲击波，从而提高重力坝抗爆防护，其抗爆性能好、剩余强度高、结构简单、能快速无破坏布防。

Protective device for underwater contact explosion of dam heel of concrete gravity dam

The invention discloses a protective device for a concrete dam heel against underwater contact explosion, including front to rear arranged on the front panel, wave panel, panel, support baffle plate and a rear panel, the front panel, the panel and the rear panel through the side panel seal around the fixed connection, the wave the panel and the front panel, panel are not fixed; the support plate for the panel and the rear panel are separated, the support for multiple longitudinal baffle plate and a plurality of transverse plate connected vertical plate and the transverse plate will be between the panel and the rear panel is divided into a plurality of storage air seal a small cavity. The device of the invention utilizes the deformation and failure of the front panel and the panel to absorb wave energy of explosion, and then use the wave impedance of the air and the surrounding water device mismatch in principle, further reflection and attenuation of shock wave, so as to improve the anti explosion protection dam, antiknock good, remaining high strength, simple structure, fast no damage.

【技术实现步骤摘要】
一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置
本专利技术涉及一种混凝土重力坝坝踵抗爆防护结构，具体来说是一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，适用于战时或受到恐怖威胁时混凝土重力坝坝踵的抗爆安全防护及岩坎爆破拆除中附近建构物的安全防护。
技术介绍
混凝土重力坝主要依靠自重维持稳定，因此混凝土重力坝下部体积较大，上部结构薄弱。水下接触爆炸荷载作用下，尽管上部坝体结构更容易破坏，但不至于产生严重的溃坝事故。坝踵区域由于应力集中现象，易产生拉伸开裂破坏，且大坝防渗帷幕距离坝踵较近。当炸药在坝踵处发生爆炸时，大坝坝踵极易发生拉伸开裂破坏，并贯彻大坝防渗帷幕，导致扬压力上升，对大坝的安全稳定产生严重影响，严重时还会导致大坝失事，造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此，提升大坝坝踵的抗爆安全性能至关重要。在大坝坝踵处的安全防护中，传统防护工程措施包括配筋加固、优化结构等，但对于已建成的大坝而言可操作性不强、难以实现。另一方面，有学者提出通过向水下通入高压气体形成不断上升、浓密的气泡帷幕，利用气泡帷幕来衰减爆炸冲击波，但是对于运行中的高坝，由于库区底部沉淀有一定厚度的泥沙，导致气泡帷幕装置的安装布置十分困难。同时气泡帷幕仅能应用于非接触爆炸的防护中，而对于鱼雷等能直接作用在坝踵上的接触爆炸荷载，气泡帷幕将失去防护作用。因此，当混凝土重力坝坝踵受到水下接触爆炸荷载威胁时，如何快速布防，以提升混凝土重力坝坝踵的抗爆性能，是混凝土重力坝安全防护中亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，以解决混凝土重力坝安全防护的问题，为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，其特征是：包括从前至后依次设置的前面板、波浪面板、中面板、支撑隔板和后面板，所述前面板、中面板和后面板的四周通过侧面板密封固定连接，所述波浪面板与前面板、中面板均不固定连接；所述支撑隔板用于将中面板和后面板隔离开。所述支撑隔板为多个纵向板和多个横向板相连组成，纵向板和横向板将中面板和后面板之间分割成多个可储存密封空气的小空腔。所述前面板、波浪面板、中面板、支撑隔板、后面板和侧面板分别采用能抗其周围静水压力的钢板制成，所述中面板的厚度大于前面板和波浪面板的厚度。该防护装置的结构整体所受重力G大于结构整体在水中所受浮力F，且G/F=1.01~1.20。波浪面板波幅为80mm~150mm，波长与波幅之比为3~6。支撑隔板的纵向板间距和横向板间距均为200mm~400mm。所述防护装置顶部布置两个吊环，吊环与防护装置顶部固定连接，使用时将吊环与钢丝绳连接，来控制防护装置升降。本专利技术的工作原理在于：由于前面板和波浪面板厚度较小且波浪面板的形状易于被压缩，接触爆炸荷载作用下，二者很容易发生变形破坏，在此过程中将吸收部分爆炸能量。由于中面板与波浪面板之间无固定连接，波浪面板的变形破坏不会直接引起中面板的变形，反而将接触爆炸产生的集中荷载转变为分布荷载，增大了中面板的受冲击面积，从而降低了冲击强度。由于中面板厚度较大，且支撑隔板将中、后面板间的空气层分割成众多小空腔，故降低了空气层被完全破坏的风险，同时支撑隔板受到爆炸冲击时可有效吸收爆炸冲击波的能量，有助于增强装置纵向的结构强度。最后利用波阻抗失配原理，通过中、后面板间空腔内空气介质与周围水体介质波阻抗的差异来反射、衰减爆炸冲击波，从而减小爆炸冲击波对大坝坝踵的破坏。本专利技术具有以下有益效果：1.本防护装置无需对混凝土重力坝坝体进行改装、破坏，只需在大坝坝踵受到水下爆炸威胁时，通过吊装将本装置布置于大坝上游面底部即可，另外，本装置结构简单，方便预制，缩短了施工时间，适用于快速布防，具有快捷方便的优点。同时通过控制装置整体重量与装置在水中所受浮力的大小，减小了结构在水中吊装时所需拉力，提高了装置的操控性。2.本防护装置能够避免鱼雷等爆炸物直接作用在大坝坝踵上，因此可以同时用于水下接触与水下非接触爆炸荷载威胁下大坝坝踵的安全防护。3.本防护装置充分利用前面板和波浪面板的变形破坏，吸收部分爆炸能量，同时利用波阻抗失配原理，通过中、后面板间的空腔反射、衰减爆炸冲击波，吸能效果好、剩余强度高，能够有效保护大坝坝踵的安全。4.本防护装置波浪面板的形状有利于其充分压缩变形吸能，从而增大中面板受冲击面积，减小了冲击强度。由于中面板与波浪面板之间不固接，波浪面板的变形不会直接引起中面板的破坏，且支撑隔板将中、后面板间的空气层分割成众多小空腔，从而降低了中、后面板间的空气层被完全破坏的风险。虽然本专利技术是针对混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸安全防护提出的，但是，通过控制吊装高度，可以将其用来防护泄洪孔口、冲沙孔洞和坝头等坝体抗爆性能相对薄弱的其它部位，同时本装置还可以用于其它结构的抗爆安全防护。附图说明图1为本专利技术在坝踵抗爆防护中的结构示意图。图2为本专利技术的外部结构示意图。图3为本专利技术的内部结构示意图。图4为结构局部拆分图。1-前面板，2-波浪面板，3-中面板，4-支撑隔板，5-后面板，6-侧面板，7-吊环，8-钢丝绳，9-混凝土重力坝，10-大坝防渗帷幕。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步说明。如图1~图4所示，本专利技术包括前面板1、波浪面板2、中面板3、支撑隔板4、后面板5、侧面板6、吊环7、钢丝绳8、混凝土重力坝9、大坝防渗帷幕10。其中，前面板1覆盖在波浪面板2之上，波浪面板2支撑于中面板3上，波浪面板2与前面板1、中面板3均不固接；中面板3和后面板5通过支撑隔板4隔开，支撑隔板4由多个纵向板和多个横向板固定相连组成，支撑隔板4通过与中面板3、后面板5的固定连接将中面板3和后面板5间的空气层分割成众多小空腔，支撑隔板4沿装置长、高方向上的间距均为200mm~400mm；侧面板6将前面板1、中面板3和后面板5的四周密封固定连接；吊环7通过焊接与装置顶部的侧面板6固定连接；使用时，通过钢丝绳8与吊环7的连接保证结构的吊装安放。前面板1、波浪面板2、中面板3、支撑隔板4、后面板5和侧面板6均为钢板制成，各板厚度只需保证静水压力作用下结构的整体稳定即可，在此前提下，中面板3的厚度取放大1.2~1.5倍。用本防护装置进行坝踵抗水下接触爆炸的实现步骤是：1.确定需要进行抗爆防护混凝土重力坝9的坝高、坝段长度、蓄水高程等，本实施例中坝段宽度为15m，蓄水高程为80m，因此各面板厚度应保证装置能够抵抗80m深静水压力。2.接触爆炸荷载作用下，前面板1和波浪面板2将发生变形破坏，在此过程中将吸收部分爆炸能量。波浪面板2压缩变形后将接触爆炸产生的集中荷载转变为分布荷载，同时增大了中面板3受冲击面积，从而降低了冲击强度。波浪面板2波幅为80mm~150mm，波长与波幅之比为3~6，本实例中波浪面板2波幅取100mm，波长取400mm，厚度取为6mm。在保证结构能够抵抗静水压力作用的前提下，应尽量减小前面板1的厚度。本实例中各面板材料均为Q235钢板，前面板1厚度取9mm，并按照多跨两边支撑板进行静水压力作用下的强度校核，最大弯矩，前面板1强度应满足：，式中，为均布荷载作用下两边支撑板的弯矩系数，本实例中按照三跨以上连续板进行取值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，其特征是：包括从前至后依次设置的前面板、波浪面板、中面板、支撑隔板和后面板，所述前面板、中面板和后面板的四周通过侧面板密封固定连接，所述波浪面板与前面板、中面板均不固定连接；所述支撑隔板用于将中面板和后面板隔离开。

【技术特征摘要】
1.一种用于混凝土重力坝坝踵抗水下接触爆炸的防护装置，其特征是：包括从前至后依次设置的前面板、波浪面板、中面板、支撑隔板和后面板，所述前面板、中面板和后面板的四周通过侧面板密封固定连接，所述波浪面板与前面板、中面板均不固定连接；所述支撑隔板用于将中面板和后面板隔离开。2.如权利要求1所述一种防护装置，其特征是：所述支撑隔板为多个纵向板和多个横向板相连组成，纵向板和横向板将中面板和后面板之间分割成多个可储存密封空气的小空腔。3.如权利要求1所述的防护装置，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高辉，赵小华，卢文波，陈明，严鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42