橋墩防撞防沖刷裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橋墩防撞防沖刷裝置，包括橋墩本體(1)、多個固定樁(2)、籠框(3)和彈性板(4)，多個所述固定樁(2)圍繞在橋墩本體(1)的外側(cè)，所述固定樁(2)上設(shè)有擋流片(21)，所述鋼制籠框(3)固定于橋墩本體(1)迎水側(cè)的固定樁(2)上，該籠框(3)內(nèi)填設(shè)有不規(guī)則拋石形成第一防撞體；所述彈性板(4)固定于橋墩本體(1)背水側(cè)的固定樁(2)上形成第二防撞體，該彈性板(4)上設(shè)有進(jìn)水孔。本發(fā)明能避免水流對橋墩的沖刷作用，也能避免水中撞擊體對橋墩的沖撞作用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，既適用與新建橋墩的防護(hù)，也適用于已建橋墩的補(bǔ)充性防護(hù)。
【專利說明】
橋墩防撞防沖刷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水上建筑安全防護(hù)制造領(lǐng)域，特別涉及一種橋墩防撞防沖刷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水流對橋墩的沖刷作用主要分為三個層面:1、下潛水流淘底，主要指部分墩前水流撞擊橋墩后形成的一部分下潛水流，對墩底進(jìn)行淘刷;2、前進(jìn)水流漩渦(馬蹄形渦)，主要指部分前進(jìn)水流遇到橋墩渦后沿墩身兩側(cè)繞流，繞流渦漩整體成馬蹄形，對墩身兩側(cè)進(jìn)行淘刷;3、尾渦淘底，水流沿墩身流過后發(fā)生邊界層分離，在橋墩尾部形成強(qiáng)烈的渦漩，像龍卷風(fēng)一樣淘刷墩尾。傳統(tǒng)的橋墩防沖措施按防護(hù)機(jī)理可以分為兩大類:實體抗沖類與減速降沖類，但都存在較大局限性，更重要的是，以上兩類防護(hù)措施都著眼于防護(hù)水流對橋墩的沖刷，而無法避免漂石或船舶對橋墩的撞擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種既能防護(hù)水流對橋墩的沖刷，又能避免漂石或船舶對橋墩撞擊的橋墩防撞防沖刷裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]橋墩防撞防沖刷裝置，包括橋墩本體、多個固定粧、籠框和彈性板，多個所述固定粧圍繞在橋墩本體的外側(cè)，位于迎水側(cè)的所述固定粧上均設(shè)有擋流片，所述籠框固定于橋墩本體迎水側(cè)的鋼管粧上，該籠框內(nèi)填設(shè)有拋石形成第一防撞體;所述彈性板固定于橋墩本體背水側(cè)的固定粧上形成第二防撞體，該彈性板上設(shè)有進(jìn)水孔。
[0006]采用以上結(jié)構(gòu)，固定粧圍繞在橋墩本體的外側(cè)，固定粧的抗拉性能好，受到撞擊后可以通過彎曲變形來吸收能量，避免橋墩受到直接傷害，并且，籠框固定于橋墩本體迎水側(cè)的固定粧上，在籠框內(nèi)還填設(shè)不規(guī)則的拋石，形成第一防撞體，使得橋墩周圍水流基本為靜水，消除了迎流側(cè)在橋墩周圍的沖刷條件，同時，拋石松散堆積結(jié)構(gòu)可以減少撞擊作用時間，大幅減小船舶等撞向橋墩的沖量，既加強(qiáng)了對橋墩的保護(hù)，又避免外圍鋼管受到巨力撞擊后鋼質(zhì)材料到達(dá)屈服極限而變形受損，起到緩沖和防護(hù)的雙重作用，可以大幅降低維修成本;在不增加涉水橋墩本體阻水比的前提下，第一防撞體的外形結(jié)構(gòu)延長了迎水面長度，而且在擋流片的作用下，可以在很大程度上減小下潛流和馬蹄形渦流的速度與強(qiáng)度;彈性板固定于橋墩本體背水側(cè)的固定粧上形成第二防撞體，第二防撞體的外形結(jié)構(gòu)能提高第一防撞體和第二防撞體周圍水體流態(tài)的平穩(wěn)性，避免出現(xiàn)尾渦，使水流的沖刷流態(tài)幾乎消失，結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷，既能防水流沖刷，又能防止直接撞擊橋體，適用范圍廣。
[0007]為了實現(xiàn)第一防撞體和第二防撞體之間的接縫牢固且保持密封，作為優(yōu)選，所述籠框和彈性板朝向橋墩本體的一端均與橋墩本體外側(cè)壁連接固定，且連接位置均與橋墩本體的表面相切。
[0008]為了更好地提高抗拉性，作為優(yōu)選，所述固定粧為鋼管粧，所述籠框為鋼制籠框。
[0009]為了便于取材，降低成本，作為優(yōu)選，所述拋石為不規(guī)則石塊，所述拋石的塊徑大于籠框的孔徑。
[0010]為了保證第二防撞體內(nèi)外的水壓力平衡，并使得第二防撞體只受到動水壓力，作為優(yōu)選，所述進(jìn)水孔由多個間隔設(shè)置的第一進(jìn)水孔和第二進(jìn)水孔組成，多個所述第一進(jìn)水孔和第二進(jìn)水孔沿彈性板外側(cè)面的軸向均勻設(shè)置，該第一進(jìn)水孔和第二進(jìn)水孔均為條形孔，相鄰的所述第一進(jìn)水孔和第二進(jìn)水孔構(gòu)成“八”字形。
[0011]為了減小引流側(cè)的阻力系數(shù)，去除了繞流尾渦產(chǎn)生條件，進(jìn)而避免了該裝置尾部的淘刷，作為優(yōu)選，多個所述固定粧沿橋墩本體的外側(cè)構(gòu)成NACA翼型的截面結(jié)構(gòu)。
[0012]為了增大固定粧對籠框單位面積的支承強(qiáng)度，作為優(yōu)選，相鄰兩個所述固定粧之間的間距為2?3m。
[0013]為了進(jìn)一步減小下潛流和馬蹄形渦流的速度與強(qiáng)度，作為優(yōu)選，固定粧迎水側(cè)一端的所述擋流片呈螺旋階梯狀排列，每個所述擋流片為下凸的弧形結(jié)構(gòu)，且朝向迎流側(cè)的一端較低，朝向背流側(cè)的一端較高。
[0014]為了提高第二防撞體的受沖擊強(qiáng)度以及耐折性，作為優(yōu)選，所述彈性板由PET材料制成。
[0015]有益效果:本發(fā)明能避免水流對橋墩的沖刷作用，也能避免水中撞擊體對橋墩的沖撞作用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，既適用與新建橋墩的防護(hù)，也適用于已建橋墩的補(bǔ)充性防護(hù)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]由圖1和圖2所示，本發(fā)明由橋墩本體1、多個固定粧2、籠框3和彈性板4等組成，所述固定粧2為鋼管粧，所述籠框3為鋼制籠框。多個所述固定粧2圍繞在橋墩本體I的外側(cè)，構(gòu)成NACA翼型的截面結(jié)構(gòu)，相鄰兩個所述固定粧2之間的間距為2?3m;所述籠框3和彈性板4朝向橋墩本體I的一端均與橋墩本體I外側(cè)壁連接固定，且連接位置均與橋墩本體I的表面相切;所述籠框3固定于橋墩本體I迎水側(cè)的固定粧2上，該籠框3內(nèi)填設(shè)有不規(guī)則拋石形成第一防撞體，所述拋石的塊徑大于籠框3的孔徑。
[0020]位于迎水側(cè)的每個所述固定粧2上均設(shè)有擋流片21，并呈螺旋階梯狀排列，每個所述擋流片21為下凸的弧形結(jié)構(gòu)，且朝向迎流側(cè)的一端較低，朝向背流側(cè)的一端較高。
[0021]所述彈性板4由PET材料制成，且固定于橋墩本體I背水側(cè)的固定粧2上形成第二防撞體，該彈性板4上設(shè)有多個間隔設(shè)置的第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42，多個所述第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42沿彈性板4外側(cè)面的軸向均勻設(shè)置，該第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42均為條形孔，相鄰的所述第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42構(gòu)成“八”字形。
[0022]本發(fā)明的使用方法如下:
[0023]首先，采用鉆機(jī)成孔打粧眼，地質(zhì)管跟管鉆進(jìn)，沿NACA翼形的截面輪廓布置，相鄰粧眼之間的間距為2?3m之間，鉆孔深度為水深的兩倍為宜，固定粧2插入粧眼后的抗拉性能好，受到撞擊后可以通過彎曲變形來吸收能量，避免橋墩受到直接傷害。
[0024]成孔后，將固定粧2插入粧眼，并灌注M30水泥砂漿，注漿壓力不小于0.3Mpa.鋼管表面加糙，壓力注楽后，在固定粧2外層形成保護(hù)，防止銹蝕。固定粧2露出水面I?1.5m.在固定粧2內(nèi)側(cè)布置鋼制的籠框3，籠框孔徑可根據(jù)橋墩所在地拋石料塊徑調(diào)整，在籠框3內(nèi)填充拋石形成第一防撞體，拋石不必考慮級配，只要塊徑大于籠框3的孔徑即可，使得橋墩周圍水流基本為靜水，消除了迎流側(cè)在橋墩周圍的沖刷條件，同時，拋石松散堆積結(jié)構(gòu)可以減少撞擊作用時間，大幅減小船舶等撞向橋墩的沖量，既加強(qiáng)了對橋墩的保護(hù)，又避免外圍鋼管受到巨力撞擊后鋼質(zhì)材料到達(dá)屈服極限而變形受損，起到緩沖和防護(hù)的雙重作用，可以大幅降低維修成本。
[0025]橋墩本體I的背流側(cè)不填充拋石，僅在固定粧2外側(cè)蒙覆由PET材料制成的彈性板4形成第二防撞體，彈性板4的下方設(shè)置的第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42，可以保證防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外水壓力平衡，使得該結(jié)構(gòu)只受到動水壓力。另外，第一進(jìn)水孔41和第二進(jìn)水孔42的開孔位置不宜過低，應(yīng)開于橋址處兩年一遇與十年一遇的洪水位之間為宜。
[0026]由于固定粧2所形成的形狀為NACA翼型的截面結(jié)構(gòu)，對水流的阻力系數(shù)小，在不增加涉水橋墩本體I阻水比的前提下，彈性板4所在的第二防撞體背水側(cè)沿流向長度數(shù)倍于橋墩本體I直徑，能延長迎水面長度，可以使流動分離點僅發(fā)生在第二防撞體的尾部尖端，而尾部平滑收縮呈尖狀，去除了繞流尾渦產(chǎn)生條件，進(jìn)而避免了該裝置尾部的淘刷，并且，在擋流片21的作用下，可以在很大程度上減小下潛流和馬蹄形渦流的速度與強(qiáng)度，以阻擋水流的自由流動對橋墩本體I的沖刷作用，提高第一防撞體和第二防撞體周圍水體流態(tài)的平穩(wěn)性，減弱了水流的沖刷流態(tài)。
[0027]同時，彈性板4與橋墩本體I之間形成的空間內(nèi)基本保持水流靜止，可減小橋墩本體I周圍河床的沖刷，減弱船舶對橋體的沖擊損傷，也有利于提高橋梁使用的安全性。
[0028]本發(fā)明僅起防沖防撞作用，并不參與承重，成本低，既適用與新建橋墩的防護(hù)，也適用于已建橋墩的補(bǔ)充性防護(hù)。
[0029]本發(fā)明未描述部分與現(xiàn)有技術(shù)一致，在此不作贅述。
[0030]以上僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:包括橋墩本體(1)、多個固定粧(2)、籠框(3)和彈性板(4)，多個所述固定粧(2)圍繞在橋墩本體(I)的外側(cè)，位于迎水側(cè)的所述固定粧(2)上均設(shè)有擋流片(21)，所述籠框(3)固定于橋墩本體(I)迎水側(cè)的固定粧(2)上，該籠框(3)內(nèi)填設(shè)有拋石形成第一防撞體;所述彈性板(4)固定于橋墩本體(I)背水側(cè)的固定粧(2)上形成第二防撞體，該彈性板(4)上設(shè)有進(jìn)水孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:所述籠框(3)和彈性板(4)朝向橋墩本體(I)的一端均與橋墩本體(I)外側(cè)壁連接固定，且連接位置均與橋墩本體(I)的表面相切。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:所述固定粧(2)為鋼管粧，所述籠框(3)為鋼制籠框。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:所述拋石為不規(guī)則石塊，所述拋石的塊徑大于籠框(3)的孔徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:所述進(jìn)水孔由多個間隔設(shè)置的第一進(jìn)水孔(41)和第二進(jìn)水孔(42)組成，多個所述第一進(jìn)水孔(41)和第二進(jìn)水孔(42)沿彈性板(4)外側(cè)面的軸向均勻設(shè)置，該第一進(jìn)水孔(41)和第二進(jìn)水孔(42)均為條形孔，相鄰的所述第一進(jìn)水孔(41)和第二進(jìn)水孔(42)構(gòu)成“八”字形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:多個所述固定粧(2)沿橋墩本體(I)的外側(cè)構(gòu)成NACA翼型的截面結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:相鄰兩個所述固定粧(2)之間的間距為2?3m。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:固定粧(2)迎水側(cè)一端的所述擋流片(21)呈螺旋階梯狀排列，每個所述擋流片(21)為下凸的弧形結(jié)構(gòu)，且朝向迎流側(cè)的一端較低，朝向背流側(cè)的一端較高。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋墩防撞防沖刷裝置，其特征在于:所述彈性板(4)由PET材料制成。
【文檔編號】E02B3/26GK106012812SQ201610531945
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】周勤, 張春澤, 侯極, 戴勝勇, 羅偉元, 米家杉, 李艷
【申請人】重慶交通大學(xué)