地下车库防洪装置设计
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摘 要：为了降低洪水来临时对地下车库以及车辆所造成的损害，针对不同大小的洪水，设计了一种地下车库防洪装置，以实现洪水来临时，对于车库车辆的保护。根据防洪现状，确定了挡板应实现的功能，根据洪水发生时水位的不同设计了三层防洪挡板，合理地分配了挡板在地下车库出入口的空间布局。该防洪装置可在极端气象条件下有效降低车主的财产损失，最大程度的保护地下车库的财产安全。
关键词：地下车库;防洪;挡板;液压系统
中图分类号：TV87 文献标志码：A 文章编号：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
地下車库淹水事件的频繁发生，造成巨大的社会财产损失，地下车库防洪的研究势在必行[1]。现有的防洪装置中防洪墙使用较为普遍，多种防洪墙的结构形式被研发，如刘永健[2]提出的液压自动防洪板可完成自动升降，刘加海[3]提出钢板式防洪墙，钢甲板墙体是在现有的钢筋混凝土上加高，内置预埋件，倪立建[4]研究了轻型移动式防洪墙的受力形式及破坏状态，宋宁[5]研究了一种由铝合金制成的移动式防洪墙适用于多种地下场所的各出入口，刘文俊[6]提出了装配式玻璃钢防洪装置。除防洪墙外，还有郑文亨[7]的防洪袋和膨胀材料、刘万福[8]的自动充气围堰系统等。这些装置的防洪能力不及永久性的防洪设施，也与人工沙袋等传统防洪手段相比各有特点，但在可重复利用，施工便利，施工周期等方面有绝对优势。本文针对地下车库的防洪要求，考虑不同洪水大小，设计了一种三层防护的防洪装置，该装置具有多功能、自动化、操作简单等优点。
1 总体设计
该装置为三重挡板的防洪装置，其方案简图如图1所示，其中挡板一、挡板二合并在一起，分别启动，适用于洪水多发阶段低水位洪水的状况，挡板三适用于不常发生的超高水位，挡板三重量很大，此机构不轻易使用。这样设计是为了在节省空间且有效防洪的基础上，让各装置更大程度上变得更加经济实用。
工作原理：当发生洪水时，主电机驱动挡板一由隐藏在地下的一侧转动至露出地面的一侧，挡板一参与防洪挡水。若洪水继续增大，挡板一的高度及强度不足，则启动副电机由副电机带动副轴转动，挡板二则由挡板一长槽中升出，挡板二实现防洪挡水。若遇到超大洪水时，挡板一、二的强度和防御高度明显不足，此时液压挡板三在液压泵的驱动下，活塞杆从缸体内伸出，推动液压挡板三由不工作的水平状态变为工作的竖直状态，支撑机构利用具备死点功能的四杆机构，使挡板三一直保持在工作状态。
不同高度的洪水对挡板的压力是不同的，对不同洪水对不同挡板的压力计算。设防洪挡板面积为S，洪水对防洪挡板的压力为F，压强为P。有公式：
P=ρgh （1）
F=PS （2）
式中，P为压强（单位：Pa），ρ为水密度（单位：kg/mm3），g为重力加速度，h为水面高度（单位：mm），F为挡板承受的压力（单位：N）。
设计参数：地下车库单车道宽度不应小于4000mm，双车道不应小于700m。减速带宽度尺寸应在（300mm±5mm）-（400mm±5mm）范围内，高度尺寸应在（25mm±2mm）-（70mm±2mm）范围内。则取地下车库宽度为4000mm（双车道为7000mm），减速带宽度为400mm，高度为60mm。挡板一的宽度为400mm，高度为200mm。
由式（1）、（2）可计算出不同的压力，如表1所示。
2 工作部件设计
挡板一、二结构图如图2所示，属于一个机构，位于车库陡坡最前方，因主副箱体要与墙面紧挨所处位置应有墙面。 2.1 挡板一结构及驱动设计
挡板一（图3）由两个半径不相等的半圆柱体组成，其中较大半径的一半为防洪挡板一，较小的一半为减速带，可正常通车。挡板一和减速带的内部中空为圆柱壳体设计，且主轴固接在此圆柱壳体上，构成一个整体结构。当洪水来临时，如若水位低于减速带高度，则保持原状态不变，若水位持续升高，则由主电机驱动主轴，使挡板一露出地面，抵挡洪水。挡板一为中空结构，内部容纳卷帘式挡板二，在挡板一顶部开有通过槽，挡板二工作时可从该槽中伸出。
减速带和挡水板一选取Q235材料，能有效抵挡洪水的冲击并且保证通车不变形。密封圈直径为25mm，所以选取密封圈为聚氨酯Y型。
2.2 挡板二结构及驱动设计
挡板二（图4）为卷帘结构，卷绕在副轴上，挡板二的整个结构在未工作状态下放置于挡板一内部，可随挡板一转动，因此可保证挡板二的自由端始终与挡板一容纳槽配合。当挡板一不满足防洪需求时，副电机带动副轴转动，挡板二由容纳槽伸出。当防洪工作完成时，电机反转完成挡板二的收纳。应防洪要求，选定挡板二的（露出）高度为500mm，因位于挡板二上方，所以可防水总高度为700mm。挡板二材料为304不锈钢外加防水橡胶，为了防止洪水透过各种小的间隙流入箱体，影响整个机构工作，在与箱体紧挨的轴端设置防水密封圈。
2.3 挡板三结构及驱动设计
挡板三的结构为在提前制好的钢壳里灌入混凝土的两层实体结构。在门体的背面的中间位置安装有液压缸，两侧装有可随挡板三的运动且自动折叠的杆组。当有防洪动作时，活塞杆伸出，挡板随着活塞杆运动，逐渐变为竖直状态如图5所示，此时挡板三、曲柄、连杆机两机架形成曲柄摇杆机构，且此位置为曲柄摇杆机构的死点位置。当防洪工作完成时，活塞杆收回，带动挡板三回复变成水平状态如图6所示，连杆机构折叠。此时的液压挡板三可通车使用。
2.4 支撑座设计
支撑座设置于地面内位于主、副箱体之间，其顶部与地面平齐，并设有可与挡板一配合的凹槽，凹槽的宽度与挡板一的最大半径相同。由于不工作状态下，减速带一侧露出地面为通车状态，所以凹槽可谓减速带提供一定程度的支撑，提高了减速带的承重能力。
3 结论
地下车库防洪装置采用三重挡板设计，主要采用电动和液压控制，无论是挡板一、二防御小型洪水还是挡板三防御大型洪水都具有良好的作用。本设备具有多功能、自动化、操作简单等优点，具有良好的市场前景。
参考文献：
[1]刘政，宋建华，胡智敏.浅谈地下停车场防洪装置的应用[J].技术与市场，2016，23（12）：70-71.
[2]刘永健.现代防洪器材设想——液压自动防洪板[J].中国水利，1998（10）：45.
[3]刘加海.装配式钢闸板组合防洪墙研究[D].四川大学，2005.
[4]倪立建，林万青.轻型移动式防洪墙挡水试验及结构分析[J].浙江水利科技，2017，45（3）：37-40，43.
[5]宋寧.基于城市地下空间出入口的移动式防洪墙[J].中国高新区，2017（17）：180.
[6]刘文俊.装配式玻璃钢子堤在城区防洪工程中的应用[J].中国农村水利水电，2005（11）：93-94.
[7]郑文亨，李倍宇.一种便携式防洪装置[P].中国专利：201910344462.8，2019.
[8]刘万福，禹建新.一种地下建筑物防洪用自动充气围堰系统[P].中国专利：201820617283.8，2018.
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