一种直角转弯矩形管道底板导流结构制造技术

本发明专利技术提供一种直角转弯矩形管道底板导流结构，设置在矩形(截面)管道的直角转弯段底板上，由四个连续变坡的三角形坡面依次衔接形成，并完全覆盖转角处的管道底板。本发明专利技术采用沿底板连续引导水流的连续坡面结构设计，结合弯道水流流速“外侧高，内侧低”、水量“外侧多、内侧少”的水力学特点，以及直角转弯段内侧高程低、外侧高程高的设计，引导部分水流进入转弯段内侧并以较高流速通过，剩余外侧水流降低流速通过转弯段。本发明专利技术克服了直角转弯水流衔接不畅的问题，提高水流经过直角转弯衔接段过程中水流平顺与稳定，从而避免直角转弯管道中水流雍水与管道阻塞，保障市政工程中排水管道安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种直角转弯矩形管道底板导流结构
本专利技术属于市政工程中排水管道衔接
，具体涉及一种直角转弯矩形管道底板导流结构直角转弯矩形管道底板导流结构设施。
技术介绍
作为市政工程中设置的地下排水管道，由于平面不同区域布置的需要，以及不同管道之间的衔接，经常面临平面转弯的结构设计形式。目前排水管道平面转弯的设计形式主要为直角转弯与弯道转弯(转弯处设置一定转弯半径的圆弧形)，这两种形式广泛应用于市政工程。现有管道平面转弯设计主要为在直角转弯节点位置增大断面尺寸，以及采用弯道形式增大平面区域。上游水流在通过转弯位置的过程中，由于流线与下游管道方向出现大角度交叉，流线变化剧烈。对于直角转弯设计形式，水流由上游管道进入直角转弯段，首先冲击下游管道右侧(水流方向的右侧)边墙，再在惯性作用下进入下游管道排出。在这个作用过程中，水流冲击导致流速降低，水深升高，在转弯段极易发生雍水现象。为保证通畅，往往通过增加直角节点的位置的尺寸，降低雍水的影响，但在大流量排水条件下会大大增加工程量与设计负担，并且无法避免水面雍水增高的水力学现象，往往面临预估不当导致转弯段节点阻塞，水流排泄不畅，甚至影响整个市政管网的顺畅运行的问题。对于弯道转弯设计形式，水流在通过转弯段时，需要设计较大转弯半径弯道(设计规范要求转弯半径为10～20倍管道尺寸)，以保证水流流线随弯道缓慢变化，水面相对稳定的过渡到下游管道段。这需要较大的工程量与平面空间，增加了投资，并且对于如城市密集管道布置群以及地质条件相对复杂的区域，往往无法满足设计要求。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种直角转弯矩形管道底板导流结构，以克服直角转弯水流衔接不畅的问题，提高水流经过直角转弯衔接段过程中水流平顺与稳定，从而避免直角转弯管道中水流雍水与管道阻塞，保障市政工程中排水管道安全运行。本专利技术提供的直角转弯矩形管道底板导流结构，设置在矩形(截面)管道的直角转弯段底板上，由四个连续变坡的三角形坡面依次衔接形成，并完全覆盖转角处的管道底板；四个坡面沿水流方向依次为第一坡面、第二坡面、第三坡面、第四坡面；所述第一坡面为连接A、B、M三点形成的三角形斜面，所述A点和B点为转弯段弯部上游底板宽度方向的直线与底板两侧边缘线的交点，其中A点位于底板右侧边缘线上，B点位于底板左侧边缘线上，所述M点位于转弯段弯部上游右侧边墙和弯部下游右侧边墙衔是交线上，且距离底板一定高度；所述第二坡面为连接B、M、C三点形成的三角形斜面，所述C点为转弯段弯部上游左侧底板边缘线和弯部下游左侧底板边缘线的交点(左侧拐点)；所述第三坡面为连接C、M、D形成的三角形斜面，所述D点位于转弯段弯部下游出口底板左侧边缘线上；所述第四坡面为连接M、D、E形成的三角形斜面，所述E点为过D点作与底板宽度方向平行的直线后与底板右侧边缘线的交点。上述“左测”“右侧”是一水流方面为基准而言；“弯部上游”实质转弯前，“弯部下游”是指转弯后本专利技术所述直角转弯矩形管道底板导流结构运行时水流流态如下：当水流进入第一坡面时，首先受底板逐渐抬升的影响，水流流速有所降低，减弱对于直角转弯段外侧(水流方向右侧)边墙的冲击作用。与此同时，由于BM段与CM段存在高差，水流流经第一坡面(图1中区域1)的过程中，一部分水流受压差作用，自然流进第二坡面与第三坡面形成的凹槽区域(图1中区域2)中，进一步降低冲击直角段外侧边墙的水量，同时引导一部分水流充分利用直角段内存区域，这样可以使水流较为平顺的进入直角转弯段。由于这种底部边界变化引导水流，水流流线同样会随着高程变化较为平顺的改变，调整为与下游段较为一致的方向。此后，水流经过凹槽区域进入第四坡面(图1中区域3)，左侧高程较低，右侧会首先受底板抬升的影响高程较高，而弯道水流往往内侧水流速度较小，外侧水流速度较大，这样，速度较小的内侧水流不会受高程的阻碍，迅速进入第四坡面，速度较大的外侧水流流速有所降低。进入第四坡面，在第四坡面中，由于底坡的作用，水流在重力引导的作用下流线会迅速调整为顺流道方向。这样，水流在四个连续坡面的连续引导作用下，流线不断调整顺应下游方向的改变，实现“减弱冲击、利用空间、平顺水流”的目的，有效减轻水流在经过平面直角转弯过程中雍水、阻塞管道现象，保证管道水流转弯的顺畅运行。进一步地，所述四个连续坡面下方与底板之间的空间为与底板连为一体的实体。进一步的，所述M点距离底板的垂直高度为0.1～0.3倍矩形管道宽度(即底板宽度)，线段MA、ME的坡度为(1:10)～(1:5)。线段MA、ME的的坡度可以相等也可以不等。进一步地，在小水流流量时，所述M点距离底板的垂直高度为0.1倍管道宽度，线段MA、ME的坡度为1:10；在大流量时，所述M点距离底板的垂直高度为0.3倍管道宽度，线段MA、ME的坡度为1:5。市政工程明流输水管道运行过程中，流量的增加主要体现在管道中水深的增加。当小流量(通常流量为50L/s～100L/s)经过直角转弯过程中，水深较小，冲击作用相对较弱，在第一坡面小底坡的引导下，就可以实现对水流迅速进入第二坡面和第三坡面形成的凹槽区域和第三坡面。当大流量(通常流量为100L/s～200L/s。)经过直角转弯过程中，水深较大，冲击作用相对较强，需要第一坡面以较大的坡度促进水流引导一部分水流进入第二坡面和第三坡面形成的凹槽区域，同时减小冲击转弯段外侧边墙的水量，有效降低冲击过程中水面的涌起。这种共同作用促使水流转弯后迅速进入第四坡面，较为平顺的进入下游排水管道。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的直角转弯矩形管道底板导流结构，仅采用沿底板连续引导水流的连续坡面结构设计，结合弯道水流流速“外侧高，内侧低”、水量“外侧多、内侧少”的水力学特点，以及直角转弯段内侧高程低、外侧高程高的设计，引导部分水流进入转弯段内侧并以较高流速通过，剩余外侧水流降低流速通过转弯段，这样有效保持水流整体衔接过程中水面平稳过渡，进入下游管道段。因此，本专利技术所述直角转弯矩形管道底板导流结构能够使弯道水流衔接稳定性显著提高。特别是对于平面区域范围有限，水流流量较大条件下的水流，相对于目前已有的平面底板直角衔接与转弯半径衔接设计形式，其适用性更加突出，以简单的结构设计形式满足保证泄流能力和安全运行的要求。2、本专利技术仅通过对直角转弯段底板的导流结构设计，以连续高差改变的形式，实现对流线的调整，保证水流顺应直角转弯过程中结构方向的变化，同时利用水流经过结构边界过程中的自然流动，实现水流分流，提高了弯道内侧空间的利用率，提高过流的平稳性。3、本专利技术所述导流结构通过较小的设计范围的改变，能够适应小流量至大流量的工程运行适应性，有效实现在极端排水工程需求条件下，矩形管道转角转弯的水力衔接顺畅。4、本专利技术提供的直角转弯矩形管道底板导流结构简单，施工容易，工程量小，成本低，既能够适应于新建管道结构设计，也可以用于已有直角转弯管道中的提升改造，适应面广，实用性强。附图说明图1为本专利技术所述直角转弯矩形管道底板导流结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直角转弯矩形管道底板导流结构，其特征在于，设置在矩形管道的直角转弯段底板上，由四个连续变坡的三角形坡面依次衔接形成，并完全覆盖转角处的管道底板；四个坡面沿水流方向依次为第一坡面、第二坡面、第三坡面、第四坡面；所述第一坡面为连接A、B、M三点形成的三角形斜面，所述A点和B点为转弯段弯部上游底板宽度方向的直线与底板两侧边缘线的交点，其中A点位于底板右侧边缘线上，B点位于底板左侧边缘线上，所述M点位于转弯段弯部上游右侧边墙和弯部下游右侧边墙的交线上，且距离底板一定高度；所述第二坡面为连接B、M、C三点形成的三角形斜面，所述C点为转弯段弯部上游左侧底板边缘线和弯部下游左侧底板边缘线的交点；所述第三坡面为连接C、M、D形成的三角形斜面，所述D点位于转弯段弯部下游底板左侧边缘线上；所述第四坡面为连接M、D、E形成的三角形斜面，所述E点为过D点作与底板宽度方向平行的直线后与底板右侧边缘线的交点。/n

【技术特征摘要】
1.一种直角转弯矩形管道底板导流结构，其特征在于，设置在矩形管道的直角转弯段底板上，由四个连续变坡的三角形坡面依次衔接形成，并完全覆盖转角处的管道底板；四个坡面沿水流方向依次为第一坡面、第二坡面、第三坡面、第四坡面；所述第一坡面为连接A、B、M三点形成的三角形斜面，所述A点和B点为转弯段弯部上游底板宽度方向的直线与底板两侧边缘线的交点，其中A点位于底板右侧边缘线上，B点位于底板左侧边缘线上，所述M点位于转弯段弯部上游右侧边墙和弯部下游右侧边墙的交线上，且距离底板一定高度；所述第二坡面为连接B、M、C三点形成的三角形斜面，所述C点为转弯段弯部上游左侧底板边缘线和弯部下游左侧底板边缘线的交点；所述第三坡面为连接C、M、D形成的三角形斜面，所述D点位于转弯段弯部下游底板左侧边缘线上；所述第四坡面为连接M、D、E形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫望汝，邓军，许唯临，刘善均，王韦，田忠，张法星，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51