CN107429495B - 可延伸式柔性拦洪屏障 - Google Patents

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Abstract

已经开发出由纺织品和膜材料制造的新颖的可延伸式柔性拦洪屏障，所述可延伸式柔性拦洪屏障包括被配置成可在堆装位置与展开位置之间移动的纺织品/膜壁以及支撑杆，并且其中在所述展开位置，形成了针对洪水或其他流体的无渗漏屏障。所述柔性壁贮存于要保护的开口一侧上的容器中，并且延伸到开口相对侧上的接纳器以将屏障展开。诸如杆等结构构件或建筑物自身将会抵抗来自冲撞在该壁上的洪水的负荷，且可以添加中间杆或护柱以使壁加长，因此可以用该柔性壁封锁更大的跨度。柔性壁可以被配置用于许多应用，包括整个建筑物、建筑物入口、公交***通道，诸如通风井或电梯井、楼梯井以及可能受到洪水威胁的其他开口。

Description

可延伸式柔性拦洪屏障
技术领域
本发明涉及针对多种多样的应用在尺寸、形状和朝向方面是可改变的可延伸式柔性拦洪屏障***。本发明可以用于密封处于洪水或其他流体威胁下的开口的一部分或全部，或者将建筑物或结构物完全包围以进行保护。
背景技术
自然影响和人造影响可能促成洪水事件。这些事件对于位于水体处或附近的建筑物和基础设施而言可能特别有挑战性。这些低于正常吃水线的区域中的运输***或建筑物特别易遭破坏。伴随以高潮涌或暴洪、海平面上升和地震活动的猛烈风暴是一些由自然造成的挑战。事故、恐怖活动和机械故障是可能引起洪水或者放大因自然事件引起的洪水的人造威胁。
全世界许多在水位线之下运作的地铁和公路隧道经历过洪水。诸如变电站等无数建筑物和构造物也经历过洪水。在2012年飓风桑迪(Sandy)对纽约市造成特别毁灭性的破坏，这是因为地铁***的重要部分被洪水淹没并且经济损失是空前的。入水点包括地铁口、楼梯井入口、通风井、紧急出口和电梯井。公路隧道也被淹没了，还有许多建筑物。虽然这是历史上在大城市发生的最坏的洪水事件之一，但是它只是全世界主要城市的地铁***的一系列事件之一。
存在可商购的许多类型的洪水缓解壁***。这包括沙袋、可膨胀式壁、可展开式机械壁和防洪门。这些装置大多数贮存在远处并在需要时运送到使用点。这要求使用者具有全面的后勤计划和就地训练以便提供有效的保护。这些壁***展开还费时且劳动强度大，尤其在在处于暴风雨的威胁下人员忙于许多任务的时候更是如此。再者，由于大多数可展开式壁***的组件众多，因此不恰当组装的困难会带来很大风险导致壁渗漏或故障。诸如刚性门等贮存于使用点处的机械***解决了伴随可展开式壁***的一些问题，但是在安装过程中常常需要对基础设施进行重大改造，需要相当大量的隐藏贮存空间、频繁的维护，而且安装成本也高。它们还受限于其试图封锁的开口的跨度。正因为如此，常常发现它们在众多应用中是不可接受的。
基于纺织品和膜的柔性洪水缓解壁与现有的壁装置相比提供了显著益处。最值得注意的是将该壁***包装成小体积以供使用点贮存的能力。这不仅允许柔性洪水缓解壁贮存于与可用空间相配的小容积中，而且它还使对要安装它的基础设施所需的改造最小化。膜壁本身被塑形成使材料中的应力(取决于薄壁压力容器方程，具体而言取决于压力和半径)最小化。
壁通过首先移除其贮存容器之上的覆盖物而展开，所述贮存容器附接到与开口相邻的围墙或建筑物上。附接且密封到锚杆上的织物壁继而延伸并附接到接纳器杆。接地裙部抵靠地面安置，并且所述壁准备好保持流体压力。在更多的动态事件的情况下或者当减小渗漏是关键问题时，可以将裙部紧固在夹紧条之下以压紧密封件并将壁的基部固定到地面，在这种情况下需要使用预安装的针对安装螺栓的接纳器。
对于较长跨度的壁，可以将中间杆展开以间隔地支撑所述壁，或者可以使用预安装的护柱。在将织物壁展开之前，可以在杆之间延伸缆线以允许壁像浴帘那样展开而帮助展开。
当水、波以及漂浮残骸撞击壁时，负荷从织物转移到杆中并继而转移到地面中。所述杆可以是笔直的梁，或者可以将杆加固以获得附加的弯曲强度和对荷载的控制。柔性织物壁可以由一层或若干层不同类型的材料构成以提供保护免遭包括水压、波作用、漂浮残骸撞击或者甚至化学威胁在内的各种各样的威胁。可延伸式柔性拦洪屏障可以遵照具有正向凹部和负向凹部、角度变化或坡度变化的任何周界形状。其可以是连续的并且将结构物完全包围，或者简单地跨过开口并且通过在紧靠建筑物的杆上添加密封材料来对开口的侧面进行密封。
可延伸式柔性拦洪屏障还可以用作使流体保持在一个区域内部并防止其溢离的遏制装置。这是可以在使用了有害材料并且需要遏制溢出物的地方的周围采用的可展开式壁的形式。
发明内容
本发明的第一方面提供一种可延伸式柔性拦洪屏障，包括：
柔性壁，其包括至少一个膜组件和至少一个纺织品组件，所述柔性壁利用安装板附接到垂直的锚杆；
贮存容器，其在壁堆装时容纳所述壁；
接纳器杆，所述柔性壁在延伸时利用安装板附接到所述接纳器杆；
接地裙，所述接地裙包括所述柔性壁的延伸部，所述接地裙被配置为从所述柔性壁延伸以便在所述柔性壁在垂直方向上展开时水平地放在地面上；
栓结的夹紧条，由此所述接地裙可被所述栓结的夹紧条紧固至地面；以及
压载物，所述压载物与所述柔性壁的延伸部是一体的以在风和水荷载下使所述接地裙保持就位。
可选地，所述壁提供流体保持和结构支撑，以抑制静态流体压力和动态流体压力以及漂浮残骸撞击。
可选地，所述纺织品包含织物和用于结构支撑的选自网状物、套带、和条带的至少一个构件。
可选地，选自网状物、套带和条带的至少两个构件通过缝合、焊接或黏合彼此连接。
可选地，所述柔性壁方便进行滚卷或折叠以便贮存。
可选地，所述柔性壁被密封到所述锚杆和接纳器杆以及地面以防止流体通过。
可选地，所述锚杆与所述接纳器杆之间增加附加的固定或可移动的杆以辅助较长或较高的壁。
可选地，独立的柔性壁能够在中间夹紧杆处连结并密封。
可选地，所述锚杆和所述接纳器杆由选自金属、塑料和复合材料中的至少一种材料构造而成。
可选地，所述锚杆和所述接纳器杆是笔直的或锥形的，并且具有任何截面形状。
可选地，所述锚杆和所述接纳器杆成角度并且具有任何截面形状。
可选地，所述锚杆和所述接纳器杆被支撑并且具有任何截面形状。
可选地，所述锚杆和所述接纳器杆在长度上是可伸长的。
可选地，所述柔性壁能够安置在任何朝向上以将任何形状的建筑物或构造物包围。
可选地，所述柔性壁能够抵靠选自结构、建筑物和开口的至少一个而密封。
可选地，所述柔性壁能够用于阻止任何流体，或者影响或引导人或车辆的流动。
可选地，所述柔性拦洪屏障还包括跨越在所述锚杆和所述接纳器杆之间的拉紧的缆线，其中所述柔性壁在展开和工作期间由所述拉紧的缆线支撑。
可延伸式柔性拦洪屏障是可展开式壁，所述可展开式壁利用了纺织品和膜材料的独特优点来提升洪水缓解装置的现状。
可延伸式柔性拦洪屏障包括附接到垂直的锚杆纺织品和膜壁，当膜壁延伸时附接到的接纳器杆，与锚杆是一体的并且在所述壁堆装时容纳所述壁的贮存容器。柔性壁还具有接地裙延伸部，所述延伸部水平地位于地面上并且具有整体式密封件，所述密封件由水的重量和压载物或夹紧条压紧以抵靠地面密封。可以向所述壁增肌额外的杆以辅助延伸其长度，以密封较大的开口。
柔性壁折叠并贮存于其容器中，直到识别出潜在的洪水事件为止。这时，打开容器，使壁延伸并配合到开口相对侧上的接纳器杆，并且安置柔性壁接地裙部。当展开时，壁将会防止显著的流体静压力(从零到约十二英尺的压头)下的水通过。壁终止于夹紧条和密封件下的端杆之处，并且通过压载的裙部或者栓结的夹紧条而抵靠地面以便更牢固的附接。叉杆组装件可以与夹具结合使用以防止柔性壁在处于负荷下时被拔出。在事件结束后，将壁从杆拆开并将其折叠且贮存回其容器中。容器及所需要的任何其他覆盖物用防盗紧固件封闭(如果需要的话)，并且还可以因承载负荷而充当护柱。
壁组装件贮存于与使用点处的开口相邻之处并且展开简单，因此使用者可以迅速地且尽可能接近洪水事件地展开其洪水缓解***。这在故障时间等同于损失收入的高交通量应用(诸如公交***或商业)中是很重要的。使用点贮存排除了在远处贮存物品时随着时间的推移部件丢失的可能性。其可以被配置用于使用栓结到预安装于地面中的接纳器的夹紧条来确保无渗漏的高可靠性***。大多数可展开式***由于表面粗糙、裂纹和表面起伏而无法有效地密封到地面，并因此出现渗漏。这常常导致需要泵来移除渗漏的水，并因此需要在暴风雨和洪水事件中常常得不到的电力。
在支撑缆线的帮助下可以容易地将较长的壁展开，所述支撑缆线从锚杆展开到接纳器杆并且在展开期间支撑类似浴帘的柔性壁。接地裙部和压载物可以抵靠所述壁折叠起来并且钩连到缆线以防止展开期间壁的任何部分在地面上滑动。这使得一个人就能够将较长的壁展开。可以将中间杆展开以支撑端杆之间的壁，或者所述壁可以靠抵在预安装的护柱上。
壁组装件可被设计用于形成围绕任何形状的构造物的周界，并且可以包括凹形特征部和凸形特征部。其可以在斜坡上、横跨路缘以及在不规则表面之上展开。壁可以是横跨开口的独立跨度，或者其可以具有可以栓结到地面的中间可展开式杆，或者使用固定的护柱来支撑所述壁。如果作用于杆上的抵抗负荷变得过高，则可以添加可展开式支柱以将负荷引导到该支柱的着陆点从而极大地减小了传导至基础安装部上的负荷。还可以改变各杆的间距以在间隔紧密时增大壁的强度，或者通过使其分开来降低壁的成本。
柔性壁组装件可以防止对壁的冲撞，并因此防止水作用于其正保护的构造物(玻璃窗等)上的力。这可以通过将安装点安置在远离该构造物之处来实现，或者通过使杆成某一角度远离该构造物来实现(如果沟槽或贮存容器在该结构附近的话)。可以将杆之间的独立的柔性构件(绳索、缆线等)收紧以辅助展开，展开后使风中的运动受到限制。
柔性壁***能够紧靠诸如建筑物、墙或出入口等结构进行密封。这是通过在端杆与建筑物之间添加密封件来完成的。柔性壁还可以具有中断部，因此能够创造将会允许行人交通量流动的通路，直到可能需要对壁进行密封的最后一分钟为止。这是有可能的，原因在于通过在中间杆上使用重叠的壁夹紧和密封***，壁能够开始或停止于这些杆之处。这包括具有叉杆组装件的柔性壁，该叉杆组装件由所述杆上的夹具俘获。叉杆是柔性组装件，该柔性组装件大于所述杆之间的间隙，并且因此将不会在杆之间滑动，并因此被完全俘获。该区域中的杆上的面密封防止经过连结的壁区段发生渗漏。
本发明的第二方面是使用相同的或类似的但结构较少的版本，以用作对人或车辆流、风、飞行物体等的保护屏障。虽然***的功能性是相同的，但是因为在这些情况下，作用于***上的力可能较低，因此可以使用不同的材料。
附图说明
图1图示了柔性膜展开的可延伸式柔性拦洪屏障组装件；
图2图示了柔性膜堆装起来的可延伸式柔性拦洪屏障；
图3图示了柔性膜的若干个潜在构造；
图4图示了使用拉紧的缆线&中间杆来辅助较长的可延伸式柔性拦洪屏障；
图5是使用缆线导件来展开较长的可延伸式柔性拦洪屏障的图示；
图6图示了使用锚固件将接地裙部固定到地面；以及，
图7图示了使膜壁中包含角度的能力。
具体实施方式
图1图示了根据本发明实施方式的柔性膜处于展开位置的可延伸式柔性拦洪屏障100的透视图。图2图示了处于其堆装状况的可延伸式柔性拦洪屏障100。图3图示了可延伸式柔性拦洪屏障100的柔性膜部分的若干潜在构造。图4图示了使用拉紧的缆线和中间杆来辅助较长的可延伸式柔性拦洪屏障100。图5是使用缆线导件展开较长的可延伸式柔性拦洪屏障100的图示。图6图示了使用锚固件将可延伸式柔性拦洪屏障100的接地裙部固定到地面。图7图示了使在可延伸式柔性拦洪屏障100的膜壁中包含角度的能力。
如图1和图2中所示，可延伸式柔性拦洪屏障100包括纺织品和柔性膜壁101、锚杆102、贮存容器103、接纳器杆104、接地裙部105、压载物106、接纳器覆盖物110、安装密封件111以及安装板112。
柔性膜壁101折叠并贮存于容器103中，并且可从堆装位置移动到展开位置，并且反之亦然。柔性膜壁101利用螺栓而附接到锚杆102，所述螺栓将安装密封件111，以及还将有可能使用的叉杆终止件压紧到柔性膜壁101，以防止从安装板112拔出。安装板112在柔性膜壁101与锚杆102之间提供了无渗漏的密封。垫片密封件111位于安装板112与构造物之间以在被螺栓压紧时提供无渗漏的密封。为了展开柔性膜壁101，首先必须移除或打开容器103。柔性膜壁101继而水平地拉动，并且利用安装板112和安装密封件111以及螺栓而附接到接纳器杆104。冲撞在柔性膜壁101上的水将负荷传动到锚杆102和接纳器杆104中，并继而传动到接纳器108中，地面或诸如建筑物等相邻构造物中。柔性膜壁101可以以包括滚卷或折叠在内的许多方式进行堆装。在备选实施方式中，容器103可以由沟槽替代，该沟槽由混凝土铸成、由砖和/或空心砖建造，其可以直接形成到周围的地表或底层中，并且由门覆盖。上文提及的所有组件101-102、104、111-112可以以与关于容器103所描述的方式类似的方式堆装或布置在沟槽中以供使用。
如图3中所示，柔性膜壁101包括一层或多层的膜116、网状物组装件115以及还有可能包括保护层117(取决于来自流体静压力和损坏威胁的荷载)。如果预料到有野蛮装卸或撞击，则可以添加保护层117以提高柔性膜壁101的弹性。可以经由缝合、密封、黏合或一些类似行动将网状物115以规则间距连结。网状物115可以涂覆或浸渍有塑料涂层或弹性体涂层，或者可以是无涂层的。膜116安置于与网状物115组装件相邻之处并且尺寸更大以确保网状物115组装件中的负荷转移。膜116是保持流体的防渗层。膜可以是任何数目的材料，包括聚合物涂覆的织物、弹性体片、塑料膜等。
柔性膜壁101可以通过利用安装板112或者利用夹紧板将其保持在中间杆113上而终止于该杆之处。该杆上的安装密封件111将会对柔性膜壁101进行密封以防止水经过。可以向壁的端部添加叉杆终止件以防止在壁承受负荷时从安装板112拔出。可以使用这一夹紧布置来沿着跨度创造出入口，或者在拐角处创造接头，或者创造任何其他需要柔性膜壁101需要终止或者两个柔性膜壁101连结成无渗漏的组装件的配置。
图4示出了使用拉紧的缆线118和中间杆113或护柱(未示出)以辅助较长的可延伸式柔性拦洪屏障100。拉紧的缆线118由张紧线轴119拉紧，张紧线轴119可以位于锚杆102上或者接纳器杆104上。用缆线夹114将柔性膜壁101附接到拉紧的缆线，在从容器103展开期间柔性膜在缆线上滑动。图5图示了展开过程，该过程包括通过打开缆线夹114而使接地裙部105从拉紧的缆线118释放。
图6图示了用中间杆113或护柱使在较长的柔性拦洪屏障100的柔性膜壁101中包含角度的能力以便支撑柔性膜壁101的中心跨度。
柔性壁贮存在要保护的开口的一侧上的容器中，并且延伸到该开口的相反侧上的接纳器中以便将所述屏障展开。诸如杆等结构构件或建筑物自身将会对抵抗来自冲撞在该壁上的洪水的负荷。可以添加中间杆或护柱以使壁加长，因此可以用该柔性壁封锁更大的跨度。柔性壁可以被配置用于许多应用，包括整个建筑物、建筑物入口、公交***通道，诸如通风井或电梯井、楼梯井以及可能受到洪水威胁的其他开口。其可以是连续的以使得其包围诸如建筑物和变电站、住宅等构造物，或者是分段式的以使得其可以用来将包括人类或车辆出入口在内的各种各样的开口密封。可以对柔性壁进行改配以适合任何开口或水高度，并且因其柔性性质可以适于局部高度变化。
对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在阅读本文所描述的本发明的描述后，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下可以构想和实现对所公开的实施方式的各种修改和改变。

Claims (17)

1.一种可延伸式柔性拦洪屏障，包括：
柔性壁，其包括至少一个膜组件和至少一个纺织品组件，所述柔性壁利用安装板附接到垂直的锚杆；
贮存容器，其在壁堆装时容纳所述壁；
接纳器杆，所述柔性壁在延伸时利用安装板附接到所述接纳器杆；
接地裙，所述接地裙包括所述柔性壁的延伸部，所述接地裙被配置为从所述柔性壁延伸以便在所述柔性壁在垂直方向上展开时水平地放在地面上；
栓结的夹紧条，由此所述接地裙可被所述栓结的夹紧条紧固至地面；以及
压载物，所述压载物与所述柔性壁的延伸部是一体的以在风和水荷载下使所述接地裙保持就位。
2.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述壁提供流体保持和结构支撑，以抑制静态流体压力和动态流体压力以及漂浮残骸撞击。
3.如权利要求2所述的柔性拦洪屏障，其中所述纺织品包含织物和用于结构支撑的选自网状物、套带、和条带的至少一个构件。
4.如权利要求3所述的柔性拦洪屏障，其中选自网状物、套带和条带的至少两个构件通过缝合、焊接或黏合彼此连接。
5.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述柔性壁方便进行滚卷或折叠以便贮存。
6.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述柔性壁被密封到所述锚杆和接纳器杆以及地面以防止流体通过。
7.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆与所述接纳器杆之间增加附加的固定或可移动的杆以辅助较长或较高的壁。
8.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中独立的柔性壁能够在中间夹紧杆处连结并密封。
9.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆和所述接纳器杆由选自金属、塑料和复合材料中的至少一种材料构造而成。
10.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆和所述接纳器杆是笔直的或锥形的，并且具有任何截面形状。
11.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆和所述接纳器杆成角度并且具有任何截面形状。
12.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆和所述接纳器杆被支撑并且具有任何截面形状。
13.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述锚杆和所述接纳器杆在长度上是可伸长的。
14.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述柔性壁能够安置在任何朝向上以将任何形状的建筑物或构造物包围。
15.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述柔性壁能够抵靠选自结构、建筑物和开口的至少一个而密封。
16.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，其中所述柔性壁能够用于阻止任何流体，或者影响或引导人或车辆的流动。
17.如权利要求1所述的柔性拦洪屏障，还包括跨越在所述锚杆和所述接纳器杆之间的拉紧的缆线，其中所述柔性壁在展开和工作期间由所述拉紧的缆线支撑。
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