地下車庫防洪裝置設(shè)計

樊旅豆　黃永鋒　萬宏強(qiáng)　千文婷　鄧盼園

摘? 要：為了降低洪水來臨時對地下車庫以及車輛所造成的損害，針對不同大小的洪水，設(shè)計了一種地下車庫防洪裝置，以實(shí)現(xiàn)洪水來臨時，對于車庫車輛的保護(hù)。根據(jù)防洪現(xiàn)狀，確定了擋板應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，根據(jù)洪水發(fā)生時水位的不同設(shè)計了三層防洪擋板，合理地分配了擋板在地下車庫出入口的空間布局。該防洪裝置可在極端氣象條件下有效降低車主的財產(chǎn)損失，最大程度的保護(hù)地下車庫的財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：地下車庫;防洪;擋板;液壓系統(tǒng)

中圖分類號：TV87? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0108-03

Abstract： This article discusses the problem of reducing flood damage to underground garages and cars. An underground garage flood control device is designed to protect the cars parked in the garage when the flood comes. According to the current situation of flood control， the function that the baffle should realize is determined. Three layers of flood control baffles were designed according to the different water levels at the time of the flood， and the spatial layout of the baffles at the entrance and exit of the underground garage was reasonably allocated. The flood control device can effectively reduce the property loss of the car owner under extreme weather conditions and protect the property safety of the underground garage to the greatest extent.

Keywords： underground garage; flood control; baffle; hydraulic system

引言

地下車庫淹水事件的頻繁發(fā)生，造成巨大的社會財產(chǎn)損失，地下車庫防洪的研究勢在必行[1]?，F(xiàn)有的防洪裝置中防洪墻使用較為普遍，多種防洪墻的結(jié)構(gòu)形式被研發(fā)，如劉永健[2]提出的液壓自動防洪板可完成自動升降，劉加海[3]提出鋼板式防洪墻，鋼甲板墻體是在現(xiàn)有的鋼筋混凝土上加高，內(nèi)置預(yù)埋件，倪立建[4]研究了輕型移動式防洪墻的受力形式及破壞狀態(tài)，宋寧[5]研究了一種由鋁合金制成的移動式防洪墻適用于多種地下場所的各出入口，劉文俊[6]提出了裝配式玻璃鋼防洪裝置。除防洪墻外，還有鄭文亨[7]的防洪袋和膨脹材料、劉萬福[8]的自動充氣圍堰系統(tǒng)等。這些裝置的防洪能力不及永久性的防洪設(shè)施，也與人工沙袋等傳統(tǒng)防洪手段相比各有特點(diǎn)，但在可重復(fù)利用，施工便利，施工周期等方面有絕對優(yōu)勢。本文針對地下車庫的防洪要求，考慮不同洪水大小，設(shè)計了一種三層防護(hù)的防洪裝置，該裝置具有多功能、自動化、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

1 總體設(shè)計

該裝置為三重?fù)醢宓姆篮檠b置，其方案簡圖如圖1所示，其中擋板一、擋板二合并在一起，分別啟動，適用于洪水多發(fā)階段低水位洪水的狀況，擋板三適用于不常發(fā)生的超高水位，擋板三重量很大，此機(jī)構(gòu)不輕易使用。這樣設(shè)計是為了在節(jié)省空間且有效防洪的基礎(chǔ)上，讓各裝置更大程度上變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

工作原理：當(dāng)發(fā)生洪水時，主電機(jī)驅(qū)動擋板一由隱藏在地下的一側(cè)轉(zhuǎn)動至露出地面的一側(cè)，擋板一參與防洪擋水。若洪水繼續(xù)增大，擋板一的高度及強(qiáng)度不足，則啟動副電機(jī)由副電機(jī)帶動副軸轉(zhuǎn)動，擋板二則由擋板一長槽中升出，擋板二實(shí)現(xiàn)防洪擋水。若遇到超大洪水時，擋板一、二的強(qiáng)度和防御高度明顯不足，此時液壓擋板三在液壓泵的驅(qū)動下，活塞桿從缸體內(nèi)伸出，推動液壓擋板三由不工作的水平狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鞯呢Q直狀態(tài)，支撐機(jī)構(gòu)利用具備死點(diǎn)功能的四桿機(jī)構(gòu)，使擋板三一直保持在工作狀態(tài)。

不同高度的洪水對擋板的壓力是不同的，對不同洪水對不同擋板的壓力計算。設(shè)防洪擋板面積為S，洪水對防洪擋板的壓力為F，壓強(qiáng)為P。有公式：

P=ρgh? （1）

F=PS? ? ? （2）

式中，P為壓強(qiáng)（單位：Pa），ρ為水密度（單位：kg/mm3），g為重力加速度，h為水面高度（單位：mm），F(xiàn)為擋板承受的壓力（單位：N）。

設(shè)計參數(shù)：地下車庫單車道寬度不應(yīng)小于4000mm，雙車道不應(yīng)小于700m。減速帶寬度尺寸應(yīng)在（300mm±5mm）-（400mm±5mm）范圍內(nèi)，高度尺寸應(yīng)在（25mm±2mm）-（70mm±2mm）范圍內(nèi)。則取地下車庫寬度為4000mm（雙車道為7000mm），減速帶寬度為400mm，高度為60mm。擋板一的寬度為400mm，高度為200mm。

由式（1）、（2）可計算出不同的壓力，如表1所示。

2 工作部件設(shè)計

擋板一、二結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，屬于一個機(jī)構(gòu)，位于車庫陡坡最前方，因主副箱體要與墻面緊挨所處位置應(yīng)有墻面。

2.1 擋板一結(jié)構(gòu)及驅(qū)動設(shè)計

擋板一（圖3）由兩個半徑不相等的半圓柱體組成，其中較大半徑的一半為防洪擋板一，較小的一半為減速帶，可正常通車。擋板一和減速帶的內(nèi)部中空為圓柱殼體設(shè)計，且主軸固接在此圓柱殼體上，構(gòu)成一個整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)洪水來臨時，如若水位低于減速帶高度，則保持原狀態(tài)不變，若水位持續(xù)升高，則由主電機(jī)驅(qū)動主軸，使擋板一露出地面，抵擋洪水。擋板一為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部容納卷簾式擋板二，在擋板一頂部開有通過槽，擋板二工作時可從該槽中伸出。

減速帶和擋水板一選取Q235材料，能有效抵擋洪水的沖擊并且保證通車不變形。密封圈直徑為25mm，所以選取密封圈為聚氨酯Y型。

2.2 擋板二結(jié)構(gòu)及驅(qū)動設(shè)計

擋板二（圖4）為卷簾結(jié)構(gòu)，卷繞在副軸上，擋板二的整個結(jié)構(gòu)在未工作狀態(tài)下放置于擋板一內(nèi)部，可隨擋板一轉(zhuǎn)動，因此可保證擋板二的自由端始終與擋板一容納槽配合。當(dāng)擋板一不滿足防洪需求時，副電機(jī)帶動副軸轉(zhuǎn)動，擋板二由容納槽伸出。當(dāng)防洪工作完成時，電機(jī)反轉(zhuǎn)完成擋板二的收納。應(yīng)防洪要求，選定擋板二的（露出）高度為500mm，因位于擋板二上方，所以可防水總高度為700mm。擋板二材料為304不銹鋼外加防水橡膠，為了防止洪水透過各種小的間隙流入箱體，影響整個機(jī)構(gòu)工作，在與箱體緊挨的軸端設(shè)置防水密封圈。

2.3 擋板三結(jié)構(gòu)及驅(qū)動設(shè)計

擋板三的結(jié)構(gòu)為在提前制好的鋼殼里灌入混凝土的兩層實(shí)體結(jié)構(gòu)。在門體的背面的中間位置安裝有液壓缸，兩側(cè)裝有可隨擋板三的運(yùn)動且自動折疊的桿組。當(dāng)有防洪動作時，活塞桿伸出，擋板隨著活塞桿運(yùn)動，逐漸變?yōu)樨Q直狀態(tài)如圖5所示，此時擋板三、曲柄、連桿機(jī)兩機(jī)架形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且此位置為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。當(dāng)防洪工作完成時，活塞桿收回，帶動擋板三回復(fù)變成水平狀態(tài)如圖6所示，連桿機(jī)構(gòu)折疊。此時的液壓擋板三可通車使用。

2.4 支撐座設(shè)計

支撐座設(shè)置于地面內(nèi)位于主、副箱體之間，其頂部與地面平齊，并設(shè)有可與擋板一配合的凹槽，凹槽的寬度與擋板一的最大半徑相同。由于不工作狀態(tài)下，減速帶一側(cè)露出地面為通車狀態(tài)，所以凹槽可謂減速帶提供一定程度的支撐，提高了減速帶的承重能力。

3 結(jié)論

地下車庫防洪裝置采用三重?fù)醢逶O(shè)計，主要采用電動和液壓控制，無論是擋板一、二防御小型洪水還是擋板三防御大型洪水都具有良好的作用。本設(shè)備具有多功能、自動化、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的市場前景。

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