專利名稱：三角形沉箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于堤壩工程領域，涉及一種堤壩的堤身結構，特別是涉及一種沉箱結構。
背景技術：
沉箱屬于傳統(tǒng)堤壩結構型式，在防沙堤、防波堤、整治建筑物、護岸等堤壩工程中 應用廣泛，現(xiàn)有技術的沉箱結構類型有矩形沉箱、圓形沉箱(豎放圓桶狀)、削角胸墻沉箱、 梯形沉箱。其共同特點是屬于重力式結構，依靠沉箱自重和回填料重量抵御波浪、水壓力和 土壓力作用，維持結構整體穩(wěn)定，承受波浪能力強，堤壩自重大，基底壓力大，對地基承載力 要求高，通常需要拋石基床，矩形沉箱典型斷面見圖1。
現(xiàn)有技術的沉箱存在以下不足
1、矩形沉箱、圓形沉箱在橫斷面方向均為直立式，頂部設置胸墻，見圖1、圖2。存 在以下不足1)墻前形成立波，波浪力加大，為維持結構整體穩(wěn)定，需要很寬的寬度，每延 米鋼筋混凝土及回填料用量較大；2)當堤身高度較高時，平均基底壓力基本成線形增大， 在波浪作用下，基底壓力成梯形分布，局部基底壓力進一步加大，因而往往在軟土地基上無 法采用，在中等承載力地基上也需要較厚的拋石基床。
2、削角胸墻沉箱在矩形沉箱的頂部設置削角胸墻形成。存在以下不足1)削角 胸墻的體積和工程量很大，經濟性不佳；2)僅利用削角胸墻減弱立波效應，波浪力仍然很 大，下部沉箱的波浪力仍為水平力，不利于抗傾抗滑穩(wěn)定，削角胸墻上的波浪力的合力作用 線指向沉箱底板以外，波壓力的垂直分力對于抗傾而言仍是傾覆力矩，為維持穩(wěn)定需要，仍 然需要較寬的沉箱寬度，每延米鋼筋混凝土及回填料用量較大；3)當堤身高度較高時，基 底壓力仍基本成線形增大，在軟土地基上無法采用，在中等承載力地基上也需要較厚的拋 石基床。
3、梯形沉箱橫斷面為梯形，具有一定頂寬。存在以下不足1)較寬的沉箱寬度， 每延米鋼筋混凝土及回填料用量較大；2)基底壓力基本與堤身高度成線形關系，基底壓力 大，在軟土地基上無法采用，在中等承載力地基上也需要較厚的拋石基床。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種三角形沉箱，解決現(xiàn)有技術沉箱的不足。
本發(fā)明三角形沉箱的技術方案是三角形沉箱由側板、底板、兩端的封板整體連接 成箱體結構并充填回填料形成，兩側側板之間按節(jié)點構造連接，不設頂板，橫斷面呈近似三 角形，側板與底板的夾角不大于60°，整體呈近似三角形棱柱體。
當堤前波浪H1%接近于O. 6 O. 78倍水深(破碎波)，所述側板與底板的夾角大 于等于30。且小于等于45。。
通過側板提高沉箱穩(wěn)定性的機理由于波浪力作用的方向是與鋼筋混凝土側板垂 直，其垂直分力為對穩(wěn)定有利的力。當側板與水平面的夾角小于45°時,其波浪力的合力作 用線始終指向沉箱底板以內，波浪力對沉箱抗傾穩(wěn)定是有利的，波浪的垂直分力較大，波浪力對沉箱抗滑穩(wěn)定的有利作用較大，見圖7 ;當側板與水平面的夾角45° 60°時，其波浪 力的合力作用線基本指向沉箱背浪側趾附近，波浪力對沉箱抗傾穩(wěn)定的影響很小，波浪的 垂直分力減小，對沉箱抗滑的有利作用減小；當側板與水平面的夾角大于60°時，其波浪 力的合力作用線指向沉箱底板以外，波浪力對沉箱的抗傾穩(wěn)定是不利的，波浪的垂直分力 很小，對沉箱抗滑的有利作用很小。
側板與底板夾角的確定方法根據通過側板提高沉箱穩(wěn)定性的機理，夾角主要根 據波浪和堤身高度的對比關系，經抗傾、抗滑穩(wěn)定計算確定，一般當堤前波浪相對于堤高較 小時，側板與底板夾角可接近于60°，當堤前波浪相對于堤高較大、但H1%小于O. 6倍水深 時，側板與底板夾角宜接近于45°，當堤前波浪很大、H1%接近于O. 6 O. 78倍水深(破碎 波)時，側板與底板夾角宜不大于45°。
三角形沉箱可以進一步在頂部設置水平截面為矩形或波浪形、矩形槽型、梯形槽 型的擋板，或設置豎向截面為反弧形、挑檐形的擋板。可以在側板和底板之間按現(xiàn)有技術的 做法設置高度不大于1/2沉箱高度的直墻。
三角形沉箱的側板、底板、封板、擋板為鋼筋混凝土結構，中間的回填料采用淤泥、 淤泥質土、粉質粘土、粘土、粉土、粉砂、細沙、中沙、粗砂、碎石的一種或幾種混合。
側板厚度及配筋主要根據波浪力作用計算確定，底板厚度及配筋主要根據使用期 波浪力、填土作用和施工期吊裝作用計算確定，封板厚度及配筋主要根據擋土作用和構造 需要確定。
三角形沉箱一般采用整體預制、駁船裝載、吊機安裝。
本發(fā)明的技術效果是
1、基底壓力小且均勻、整體穩(wěn)定性好1)三角形沉箱基底壓力分布寬度大，且封 板與側板、底板連接形成空間結構，自重作用下基底壓力很小且較為均勻，由于波浪力的合 力作用線指向沉箱底板中部附近，波浪作用下的基底壓力也很小且較為均勻，比現(xiàn)有技術 沉箱的基底壓力顯著減小，對于中等承載力的地基，可以減小甚至拋石基床，對于軟土地 基，設置一定厚度的拋石基床后就可適應；2)由于基底壓力很小且較為均勻，三角形沉箱 的整體穩(wěn)定性也得到提聞。
2、抗傾穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性好，因此，在同等波浪、水深、水壓力條件下，每延米鋼 筋混凝土和回填料工程量要明顯小于現(xiàn)有技術沉箱1)在波浪作用下，部分波浪水流沿傾 斜的側板越過堤頂，從而避免了立波效應，大大減小了作用在沉箱上的波浪力；2)當側板 與水平面的夾角小于45°時，其波浪力的合力作用線始終指向沉箱底板以內，波浪力對沉 箱抗傾穩(wěn)定是有利的，波浪的垂直分力較大，波浪力對沉箱抗滑穩(wěn)定的有利作用較大，見圖 8;當側板與水平面的夾角45° 60°時，其波浪力的合力作用線基本指向沉箱背浪側趾 附近，波浪力對沉箱抗傾穩(wěn)定的影響很小，波浪的垂直分力減小，對沉箱抗滑的有利作用減 小。因此,三角形沉箱的抗傾穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性大大提高。
本發(fā)明適用于堤壩工程領域導堤、順壩、丁壩、齒壩、魚骨壩、分流堤、潛堤等整治 建筑物、防波堤、防沙堤、護岸等堤壩工程。


圖1為現(xiàn)有技術矩形沉箱堤壩實例斷面2為現(xiàn)有技術矩形沉箱堤壩實例波壓力分布圖 圖3為本發(fā)明三角形沉箱斷面圖(C-C)圖4為本發(fā)明三角形沉箱立面圖(A向)圖5為本發(fā)明三角形沉箱側視圖(B向)圖6為本發(fā)明采用三角形沉箱的堤壩實例斷面圖 圖7為本發(fā)明采用三角形沉箱堤壩實例波壓力分布圖 圖8為本發(fā)明帶矩形擋板的三角形沉箱斷面圖 圖9為本發(fā)明帶矩形擋板的三角形沉箱平面圖 圖10為本發(fā)明帶波浪形擋板的三角形沉箱平面圖 圖11為本發(fā)明帶矩形槽型擋板的三角形沉箱平面圖 圖12為本發(fā)明帶梯形槽型擋板的三角形沉箱平面圖 圖13為本發(fā)明帶直墻的三角形沉箱斷面中1、側板，2、底板，3、封板，4、回填料，5、節(jié)點，6、擋板，7、基床，8、地基，9、護肩
具體實施例方式
下面結合

本發(fā)明的實施方式
實施例一典型三角形沉箱
某導堤長度1km，沿線灘面高程-4. 5m，設計低水位-1. 5m，平均水位O. 8m，波浪H1% =3m，堤頂高程lm，拋石基床7最小厚度O. 5m。
當采用現(xiàn)有技術的矩形沉箱時，參見圖1、圖2，單件長度4m，堤頂高程為lm，堤頂 寬度7m，拋石基床7厚度O. 5m,側板I厚度O. 35m,底板2厚度O. 6m,兩端封板3厚度O. 2m， 中間回填料4采用細沙，回填至頂板底部，頂板10厚度O. 35m。單件混凝土用量為45m3，拋 石基床7和護肩塊石10的工程量61m3，中間回填料4工程量85m3，最大基底壓力為106kPa。
當本發(fā)明三角形沉箱時，參見圖3、圖4、圖5、圖6、圖7，由側板1、底板2、兩端的封 板3整體連接成箱體結構并充填回填料4形成，兩側側板I之間的節(jié)點5構造寬度O. 4m, 不設頂板，橫斷面呈近似三角形，側板I與底板2的夾角為45°，即側板I坡度1: 1，整體 呈近似三角形棱柱體。單件長度5m，堤頂高程為lm，拋石基床7厚度O. 5m,側板I厚度為 O. 35m,底板2厚度為O. 6m,底板寬度9. 2m,兩端封板3厚度O. 2m?；炷劣昧繛?7. 5m3， 拋石基床7和護肩塊石10的工程量66m3，中間回填料4工程量51m3，基底壓力較為均勻，最 大基底壓力為48kPa。與現(xiàn)有技術的矩形沉箱相比，波浪力的合力作用線13指向沉箱底板 2中部附近，波壓力12明顯減小，波浪作用下的基底壓力很小且較為均勻，混凝土工程量節(jié) 約17%，拋石基床7和護肩塊石10工程量增加8%，回填料4工程量減小39%，基底壓力減 小 55%。
實施例二 帶矩形擋板的三角形沉箱
參見圖8、圖9，三角形沉箱頂部設置水平截面為矩形的擋板6，其余同實施例一。
實施例三帶波浪形擋板的三角形沉箱
參見圖10，三角形沉箱頂部設置水平截面為波浪形的擋板6，其余同實施例一。
實施例四帶矩形槽型擋板的三角形沉箱
參見圖11，三角形沉箱頂部設置水平截面為矩形槽型的擋板6，其余同實施例一。
實施例五帶梯形槽型擋板的三角形沉箱
參見圖12，三角形沉箱頂部設置水平截面為梯形槽型的擋板6，其余同實施例一。
實施例六帶直墻的三角形沉箱
參見圖13，三角形沉箱側板和底板之間按現(xiàn)有技術的做法設置高度不大于1/2沉 箱高度的直墻11，其余同實施例一或同實施例二或同實施例三或同實施例四或同實施例五。
權利要求
1.三角形沉箱，其特征在于三角形沉箱由側板、底板、兩端的封板整體連接成箱體結構并充填回填料形成，兩側側板之間按節(jié)點構造連接，橫斷面呈近似三角形，側板與底板的夾角不大于60°，整體呈近似三角形棱柱體。
2.根據權利要求1所述的三角形沉箱，其特征在于側板與底板的夾角大于等于30°且小于等于45°。
3.根據權利要求1或2所述的三角形沉箱，其特征在于三角形沉箱的頂部設置水平截面為矩形或波浪形、矩形槽型、梯形槽型的擋板。
4.根據權利要求1或2所述的三角形沉箱，其特征在于在側板和底板之間設置高度不大于1/2沉箱高度的直墻。
5.根據權利要求3所述的三角形沉箱，其特征在于在側板和底板之間設置高度不大于1/2沉箱高度的直墻。
全文摘要
本發(fā)明屬于堤壩工程領域，涉及一種沉箱。技術方案三角形沉箱由側板、底板、兩端的封板整體連接成箱體結構并充填回填料形成，兩側側板之間按節(jié)點構造連接，橫斷面呈近似三角形，側板與底板的夾角不大于60°，整體呈近似三角形棱柱體，當堤前波浪較大時，側板與底板的夾角不大于45°，即側板坡度不陡于1∶1。技術效果是每延米鋼筋混凝土和回填料工程量要明顯小于現(xiàn)有技術沉箱，基底壓力小且均勻、整體穩(wěn)定性好，大大提高對軟土地基的實用性，抗傾穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性好。本發(fā)明適用于堤壩工程領域整治建筑物、防波堤、防沙堤等堤壩工程。
文檔編號E02B3/04GK102995648SQ20111027028
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者馬興華, 周海, 陳喆, 徐元, 黃東海, 顧勇, 殷昕, 李才志 申請人:中交上海航道勘察設計研究院有限公司