CN106012812A - 桥墩防撞防冲刷装置 - Google Patents

桥墩防撞防冲刷装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥墩防撞防冲刷装置，包括桥墩本体(1)、多个固定桩(2)、笼框(3)和弹性板(4)，多个所述固定桩(2)围绕在桥墩本体(1)的外侧，所述固定桩(2)上设有挡流片(21)，所述钢制笼框(3)固定于桥墩本体(1)迎水侧的固定桩(2)上，该笼框(3)内填设有不规则抛石形成第一防撞体；所述弹性板(4)固定于桥墩本体(1)背水侧的固定桩(2)上形成第二防撞体，该弹性板(4)上设有进水孔。本发明能避免水流对桥墩的冲刷作用，也能避免水中撞击体对桥墩的冲撞作用，结构简单，成本低，既适用与新建桥墩的防护，也适用于已建桥墩的补充性防护。

Description

桥墩防撞防冲刷装置
技术领域
本发明涉及水上建筑安全防护制造领域，特别涉及一种桥墩防撞防冲刷装置。
背景技术
水流对桥墩的冲刷作用主要分为三个层面：1、下潜水流淘底，主要指部分墩前水流撞击桥墩后形成的一部分下潜水流，对墩底进行淘刷；2、前进水流漩涡(马蹄形涡)，主要指部分前进水流遇到桥墩涡后沿墩身两侧绕流，绕流涡漩整体成马蹄形，对墩身两侧进行淘刷；3、尾涡淘底，水流沿墩身流过后发生边界层分离，在桥墩尾部形成强烈的涡漩，像***一样淘刷墩尾。传统的桥墩防冲措施按防护机理可以分为两大类：实体抗冲类与减速降冲类，但都存在较大局限性，更重要的是，以上两类防护措施都着眼于防护水流对桥墩的冲刷，而无法避免漂石或船舶对桥墩的撞击。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种既能防护水流对桥墩的冲刷，又能避免漂石或船舶对桥墩撞击的桥墩防撞防冲刷装置。
本发明的技术方案如下：
桥墩防撞防冲刷装置，包括桥墩本体、多个固定桩、笼框和弹性板，多个所述固定桩围绕在桥墩本体的外侧，位于迎水侧的所述固定桩上均设有挡流片，所述笼框固定于桥墩本体迎水侧的钢管桩上，该笼框内填设有抛石形成第一防撞体；所述弹性板固定于桥墩本体背水侧的固定桩上形成第二防撞体，该弹性板上设有进水孔。
采用以上结构，固定桩围绕在桥墩本体的外侧，固定桩的抗拉性能好，受到撞击后可以通过弯曲变形来吸收能量，避免桥墩受到直接伤害，并且，笼框固定于桥墩本体迎水侧的固定桩上，在笼框内还填设不规则的抛石，形成第一防撞体，使得桥墩周围水流基本为静水，消除了迎流侧在桥墩周围的冲刷条件，同时，抛石松散堆积结构可以减少撞击作用时间，大幅减小船舶等撞向桥墩的冲量，既加强了对桥墩的保护，又避免***钢管受到巨力撞击后钢质材料到达屈服极限而变形受损，起到缓冲和防护的双重作用，可以大幅降低维修成本；在不增加涉水桥墩本体阻水比的前提下，第一防撞体的外形结构延长了迎水面长度，而且在挡流片的作用下，可以在很大程度上减小下潜流和马蹄形涡流的速度与强度；弹性板固定于桥墩本体背水侧的固定桩上形成第二防撞体，第二防撞体的外形结构能提高第一防撞体和第二防撞体周围水体流态的平稳性，避免出现尾涡，使水流的冲刷流态几乎消失，结构简单，施工便捷，既能防水流冲刷，又能防止直接撞击桥体，适用范围广。
为了实现第一防撞体和第二防撞体之间的接缝牢固且保持密封，作为优选，所述笼框和弹性板朝向桥墩本体的一端均与桥墩本体外侧壁连接固定，且连接位置均与桥墩本体的表面相切。
为了更好地提高抗拉性，作为优选，所述固定桩为钢管桩，所述笼框为钢制笼框。
为了便于取材，降低成本，作为优选，所述抛石为不规则石块，所述抛石的块径大于笼框的孔径。
为了保证第二防撞体内外的水压力平衡，并使得第二防撞体只受到动水压力，作为优选，所述进水孔由多个间隔设置的第一进水孔和第二进水孔组成，多个所述第一进水孔和第二进水孔沿弹性板外侧面的轴向均匀设置，该第一进水孔和第二进水孔均为条形孔，相邻的所述第一进水孔和第二进水孔构成“八”字形。
为了减小引流侧的阻力系数，去除了绕流尾涡产生条件，进而避免了该装置尾部的淘刷，作为优选，多个所述固定桩沿桥墩本体的外侧构成NACA翼型的截面结构。
为了增大固定桩对笼框单位面积的支承强度，作为优选，相邻两个所述固定桩之间的间距为2～3m。
为了进一步减小下潜流和马蹄形涡流的速度与强度，作为优选，固定桩迎水侧一端的所述挡流片呈螺旋阶梯状排列，每个所述挡流片为下凸的弧形结构，且朝向迎流侧的一端较低，朝向背流侧的一端较高。
为了提高第二防撞体的受冲击强度以及耐折性，作为优选，所述弹性板由PET材料制成。
有益效果：本发明能避免水流对桥墩的冲刷作用，也能避免水中撞击体对桥墩的冲撞作用，结构简单，成本低，既适用与新建桥墩的防护，也适用于已建桥墩的补充性防护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
由图1和图2所示，本发明由桥墩本体1、多个固定桩2、笼框3和弹性板4等组成，所述固定桩2为钢管桩，所述笼框3为钢制笼框。多个所述固定桩2围绕在桥墩本体1的外侧，构成NACA翼型的截面结构，相邻两个所述固定桩2之间的间距为2～3m；所述笼框3和弹性板4朝向桥墩本体1的一端均与桥墩本体1外侧壁连接固定，且连接位置均与桥墩本体1的表面相切；所述笼框3固定于桥墩本体1迎水侧的固定桩2上，该笼框3内填设有不规则抛石形成第一防撞体，所述抛石的块径大于笼框3的孔径。
位于迎水侧的每个所述固定桩2上均设有挡流片21，并呈螺旋阶梯状排列，每个所述挡流片21为下凸的弧形结构，且朝向迎流侧的一端较低，朝向背流侧的一端较高。
所述弹性板4由PET材料制成，且固定于桥墩本体1背水侧的固定桩2上形成第二防撞体，该弹性板4上设有多个间隔设置的第一进水孔41和第二进水孔42，多个所述第一进水孔41和第二进水孔42沿弹性板4外侧面的轴向均匀设置，该第一进水孔41和第二进水孔42均为条形孔，相邻的所述第一进水孔41和第二进水孔42构成“八”字形。
本发明的使用方法如下：
首先，采用钻机成孔打桩眼，地质管跟管钻进，沿NACA翼形的截面轮廓布置，相邻桩眼之间的间距为2～3m之间，钻孔深度为水深的两倍为宜，固定桩2***桩眼后的抗拉性能好，受到撞击后可以通过弯曲变形来吸收能量，避免桥墩受到直接伤害。
成孔后，将固定桩2***桩眼，并灌注M30水泥砂浆，注浆压力不小于0.3Mpa.钢管表面加糙，压力注浆后，在固定桩2外层形成保护，防止锈蚀。固定桩2露出水面1～1.5m.在固定桩2内侧布置钢制的笼框3，笼框孔径可根据桥墩所在地抛石料块径调整，在笼框3内填充抛石形成第一防撞体，抛石不必考虑级配，只要块径大于笼框3的孔径即可，使得桥墩周围水流基本为静水，消除了迎流侧在桥墩周围的冲刷条件，同时，抛石松散堆积结构可以减少撞击作用时间，大幅减小船舶等撞向桥墩的冲量，既加强了对桥墩的保护，又避免***钢管受到巨力撞击后钢质材料到达屈服极限而变形受损，起到缓冲和防护的双重作用，可以大幅降低维修成本。
桥墩本体1的背流侧不填充抛石，仅在固定桩2外侧蒙覆由PET材料制成的弹性板4形成第二防撞体，弹性板4的下方设置的第一进水孔41和第二进水孔42，可以保证防护结构内外水压力平衡，使得该结构只受到动水压力。另外，第一进水孔41和第二进水孔42的开孔位置不宜过低，应开于桥址处两年一遇与十年一遇的洪水位之间为宜。
由于固定桩2所形成的形状为NACA翼型的截面结构，对水流的阻力系数小，在不增加涉水桥墩本体1阻水比的前提下，弹性板4所在的第二防撞体背水侧沿流向长度数倍于桥墩本体1直径，能延长迎水面长度，可以使流动分离点仅发生在第二防撞体的尾部尖端，而尾部平滑收缩呈尖状，去除了绕流尾涡产生条件，进而避免了该装置尾部的淘刷，并且，在挡流片21的作用下，可以在很大程度上减小下潜流和马蹄形涡流的速度与强度，以阻挡水流的自由流动对桥墩本体1的冲刷作用，提高第一防撞体和第二防撞体周围水体流态的平稳性，减弱了水流的冲刷流态。
同时，弹性板4与桥墩本体1之间形成的空间内基本保持水流静止，可减小桥墩本体1周围河床的冲刷，减弱船舶对桥体的冲击损伤，也有利于提高桥梁使用的安全性。
本发明仅起防冲防撞作用，并不参与承重，成本低，既适用与新建桥墩的防护，也适用于已建桥墩的补充性防护。
本发明未描述部分与现有技术一致，在此不作赘述。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：包括桥墩本体(1)、多个固定桩(2)、笼框(3)和弹性板(4)，多个所述固定桩(2)围绕在桥墩本体(1)的外侧，位于迎水侧的所述固定桩(2)上均设有挡流片(21)，所述笼框(3)固定于桥墩本体(1)迎水侧的固定桩(2)上，该笼框(3)内填设有抛石形成第一防撞体；所述弹性板(4)固定于桥墩本体(1)背水侧的固定桩(2)上形成第二防撞体，该弹性板(4)上设有进水孔。
2.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：所述笼框(3)和弹性板(4)朝向桥墩本体(1)的一端均与桥墩本体(1)外侧壁连接固定，且连接位置均与桥墩本体(1)的表面相切。
3.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：所述固定桩(2)为钢管桩，所述笼框(3)为钢制笼框。
4.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：所述抛石为不规则石块，所述抛石的块径大于笼框(3)的孔径。
5.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：所述进水孔由多个间隔设置的第一进水孔(41)和第二进水孔(42)组成，多个所述第一进水孔(41)和第二进水孔(42)沿弹性板(4)外侧面的轴向均匀设置，该第一进水孔(41)和第二进水孔(42)均为条形孔，相邻的所述第一进水孔(41)和第二进水孔(42)构成“八”字形。
6.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：多个所述固定桩(2)沿桥墩本体(1)的外侧构成NACA翼型的截面结构。
7.根据权利要求6所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：相邻两个所述固定桩(2)之间的间距为2～3m。
8.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：固定桩(2)迎水侧一端的所述挡流片(21)呈螺旋阶梯状排列，每个所述挡流片(21)为下凸的弧形结构，且朝向迎流侧的一端较低，朝向背流侧的一端较高。
9.根据权利要求1所述的桥墩防撞防冲刷装置，其特征在于：所述弹性板(4)由PET材料制成。
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