CN103938559B - 导流型风屏障 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导流型风屏障，由立柱及其上下的上、下横梁构成风屏障支架，组成一个风屏障单元。风屏障的立柱轴线与铅垂线间有1°～45°的顷角。风屏障支架内布置有多行横向风屏障条及多列竖向风屏障条，在迎风侧平顺联接，构成一整体风障面。竖向风屏障条在上、下横梁之间保持连续、等宽，与铅垂线形成1°～45°的顷角。风屏障的上、中横梁有整体和组合两种构造形式。在整体风障面的迎风侧加装有导流风屏障条。采用本发明，可使部分气流绕过风屏障板，使得导流型风屏障既有常规风屏障挡风的作用，又能具备疏导气流的功能；将组件用于声屏障，能提高声屏障的抗风能力。采用本发明，可改善桥梁结构的气动特性，提高桥梁结构的抗风能力。

Description

导流型风屏障

技术领域

本发明涉及一种能用于公路、铁路道桥的导流型风屏障。

背景技术

较大的风荷载对道路上行驶的车辆、铁路线上行驶的列车的安全都会构成一定的威胁；在环保要求日益提高的今天，声屏障在公路、铁路道桥上已得到广泛的应用，声屏障自身的抗风能力已引起高度重视。在公路、铁路桥梁上安装风屏障、声屏障，能改善桥上行车条件，但对桥梁的气动特性、结构的抗风能力均有一定的影响，对大跨度桥梁，特别是跨海的千米及千米以上大跨度桥来说，这些不利影响会更加突出。

工程实例表明，常规声屏障在风荷载较小的地区，其自身的抗风能力是足够的；常规风屏障、声屏障对中、小跨度的桥梁是安全的。对于建在山口峡谷地区，以及近海等气流变化剧烈区域，常规风屏障、声屏障存在明显的局限性。有必要利用空气动力学基本原理，开发研制出能在改善行车条件，提高道桥周边居民生活质量的同时，提高风屏障、声屏障自身的抗风能力，降低风阻；改善桥梁的气动特性，增强桥梁结构的抗风能力的新型风屏障及声屏障抗风套件，应对道桥所处区域复杂多变的气流变化。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能在改善行车条件，提高自身抗风能力，降低风阻；能改善桥梁的气动特性，增强桥梁结构的抗风能力的导流型风屏障。

本发明的目的的实现方式为，导流型风屏障，由两立柱及其上下的上横梁和下横梁构成风屏障支架，组成一个风屏障单元，导流型风屏障的立柱轴线与铅垂线间有1°～45°的倾角，屏障支架内布置有多行横向风屏障条及多列竖向风屏障条；多行横向风屏障条与多列竖向风屏障条在迎风侧平顺联接，构成一个整体风障面；竖向风屏障条在上横梁、下横梁之间保持连续、等宽；竖向风屏障条与铅垂线间有1°～45°的倾角；

在上横梁和下横梁之间增设中横梁；

所述上横梁和中横梁有整体和组合两种构造形式。

上横梁和中横梁为整体构造，上横梁和中横梁上有过风孔，过风孔的布置位置与竖向风屏障条的安装位置相对应；

上横梁和中横梁为组合构造，上横梁由上前横梁和上后横梁组成，上前横梁和上后横梁间有间距；中横梁由中前横梁和中后横梁组成，中前横梁和中后横梁间有间距；在整体风障面的迎风侧加装导流风屏障条。

由两立柱及其上下的上横梁和下横梁构成风屏障支架，组成一个风屏障单元，其特征在于导流型风屏障的立柱轴线与铅垂线间有1°～45°的倾角，屏障支架内布置有多行横向风屏障条及多列竖向风屏障条；多行横向风屏障条与多列竖向风屏障条在迎风侧平顺联接，构成一个整体风障面；竖向风屏障条在上横梁、下横梁之间保持连续、等宽；竖向风屏障条与铅垂线间有1°～45°的倾角；

在上横梁和下横梁之间增设中横梁；

所述上横梁和中横梁有整体和组合两种构造形式；

上横梁和中横梁为整体构造，上横梁有过风孔，过风孔的布置位置与竖向风屏障条的安装位置相对应；

上横梁和中横梁为组合构造，上横梁由上前横梁和上后横梁组成，上前横梁和上后横梁间有间距；中横梁由中前横梁和中后横梁组成，中前横梁和中后横梁间有间距；在整体风障面的迎风侧加装导流风屏障条。

本发明有以下优点：

导流型风屏障既有常规风屏障挡风的作用，又具备疏导气流的功能。采用“阻”“疏”相结合的办法，可有效减少气流对行车的影响，提高风屏障自身的抗风能力。在桥梁结构上应用时，能改善桥梁结构的气动特性，提高桥梁结构的抗风能力。

将本实用新型的导流风屏障条、上前横梁和中前横梁可作为套件，加装在已有的声屏障、风屏障的迎风侧，能降低风屏障、声屏障的阻力，提高风屏障、声屏障结构的自身抗风能力。

附图说明

图1为整体上、中横梁的风屏障结构轴视图，

图2为整体上、中横梁的风屏障横截面图，

图3为组合上、中横梁的风屏障结构轴视图，

图4为组合上、中横梁的风屏障横截面图，

图5a、b、c为导流型风屏障上、中前横梁横截面图，

图6a、b、c竖向风屏障条截段结构示意图，

图7为横向、竖向风屏障条所组成的图案，

图8a、b、c、d、e、f为导流风屏障条横截面结构示意图，

图9为导流型风屏障桥梁上常规安装示意图，

图10为导流型风屏障桥梁上安装示意图。

具体实施方式

参照图1、2、3、4、6，本实用新型由一个或多个风屏障单元构成，每两立柱2及其上下的上横梁3和下横梁5构成一个风屏障单元，立柱2及其上下的上横梁3和下横梁5构成导流型风屏障1的屏障支架。立柱2轴线在沿高度方向由多段直线、弧线或折线构成，使立柱2轴线与铅垂线间有1°-45°的倾角。为加强风屏障支架的整体性，可在上横梁3和下横梁5之间增设中横梁4。

上横梁3和中横梁4有整体和组合两种构造形式。上横梁3和中横梁4为整体构造时，上横梁和中横梁上有过风孔6，过风孔的布置位置与竖向风屏障条12的安装位置相对应，如图1、2所示。上横梁3和中横梁4为组合构造时，上横梁由上前横梁7和上后横梁8组成，上前横梁7和上后横梁8间有间距；中横梁4由中前横梁9和中后横梁10组成，中前横梁和中后横梁间有间距，如图3、4所示。上前横梁7和中前横梁9的横截面为枣核形，两端为尖角或圆倒角，与水平面有1°-70°的顷角，如图5a、5b、5c所示。

屏障支架有多行横向风屏障条11及多列竖向风屏障条12，横向风屏障条11与多列竖向风屏障条12的横截面可为矩形、三角形、半圆或半椭圆。多行横向风屏障条11与多列竖向风屏障条12在迎风侧平顺联接，构成一个整体风障面13，每一个风屏障单元可由单个或多个平行的整体风障面13组成。

竖向风屏障条12与铅垂线形成一定的顷角。当气流到达整体风障面13后，一部分气流通过整体风障面13，另一部分气流依流体力学绕流理论，按照流体力学的康达效应(CoandaEffect)，沿竖向风屏障条12经过风孔6，绕过整体风障面13。这样，既可减少气流对行车的影响，又能降低风屏障的阻力。为增强康达效应(CoandaEffect)的作用，利用流体力学中的高尔夫球运动机理，将竖向风屏障条12的迎风面制成深度为1～20mm的弧形或折线形凹槽；在凹槽表面可规则或不规则的布置凸起或凹陷，凸起高度或凹陷深度为0.1～5mm，如图6a、6b、6c所示。

横梁3和中横梁4为组合构造，在整体风障面13的迎风侧加装导流风屏障条14，导流风屏障条14与整体风障面13间有间距，如图3、4所示。导流风屏障条14采用弯折成偏转角为90°-135°的光滑曲线板或折线板，迎风处为钝头体或尖角，导流风屏障条14的横截面如图8a、b、c、d、e、f所示。光滑曲线板或折线板具有一定厚度。

在整体风障面13的迎风侧加装导流风屏障条14后，当气流到达整体风障面13前，能改变部分气流的流动方，使部分气流能在导流风屏障条14与竖向风屏障条12之间向上流动，经中前横梁9与中后横梁10间的间隙、上前横梁7与上后横梁8间的间隙，绕过了整体风障面13。通过改变部分气流的流动方向，起到增加绕过整体风障面13的气流量的作用，可有效减少气流对行车的影响，降低风屏障的阻力。

横向风屏障条11的轴线为直线、折线或弧线，可与水平线呈一定的角度，以构成不同的图案(见图7)，竖向风屏障条12在上、下横梁之间保持连续、等宽。

竖向风屏障条12的轴线在沿高度方向由多段直线和弧线构成，也可由多段折线构成，竖向风屏障条12与铅垂线有1°-45°的倾角，如图1、2、3、4所示。立柱2的轴线与竖向风屏障条12的轴线可相同，也可不相同。

导流型风屏障1的立柱2、上横梁3、中横梁4、下横梁5、上前横梁7、上后横梁8、中前横梁9、中后横梁10、横向风屏障条11、竖向风屏障条12和导流风屏障条14宜用高强、轻质的金属材料制成，减轻风屏障结构自重。

各横向风屏障条11及各竖向风屏障条12的宽度与间距，导流风屏障条14的几何尺寸，应根据桥址区气象条件及桥梁受力条件，按照不同透风率的要求确定。

整体风障面13也可由整块薄板，弯折成的光滑曲线板或折线板而成，其横截面与铅垂线有1°-45°的倾角。

作为声屏障板使用时，在整体风障面13表面可规则或不规则布置凸起或凹陷，凸起高度或凹陷深度为0.1～5mm；作为风屏障板使用时，沿其长度方向每隔一定距离布置深度为1～20mm的竖向通长凹槽或凸槽，在凹槽或凸槽上布置规则或不规则的凸起或凹陷，凸起高度或凹陷深度为0.1～5mm。。在两槽之间可规则或不规则布置透风孔。透风孔的大小、凹槽或凸槽的宽度及两槽之间的间距，由所需的透风率确定。

导流型风屏障1通常安装在公路、铁路路基上。桥梁上应用时，一般安装在公路车行道面的车行道外侧，如图9所示，或固定在铁路检修道外侧。导流型风屏障1也可安装在桥梁结构的外侧，上、下对称安装，如图10所示，改善桥梁结构的气动特性，提高桥梁结构的抗风能力。

导流风屏障条14、上前横梁7和中前横梁9可作为独立套件，加装在已有的道路、桥梁的声屏障、风屏障的迎风侧，降低声屏障、风屏障的阻力，提高声屏障、风屏障结构的自身抗风能力。

Claims (7)

1.导流型风屏障，由两立柱及其上下的上横梁和下横梁构成风屏障支架，组成一个风屏障单元，其特征在于：导流型风屏障的立柱轴线与铅垂线间有1°～45°的倾角，屏障支架内布置有多行横向风屏障条及多列竖向风屏障条；多行横向风屏障条与多列竖向风屏障条在迎风侧平顺联接，构成一个整体风障面；竖向风屏障条在上横梁、下横梁之间保持连续、等宽；竖向风屏障条与铅垂线间有1°～45°的倾角；

在上横梁和下横梁之间增设中横梁；

所述上横梁和中横梁有整体和组合两种构造形式；

上横梁和中横梁为整体构造，上横梁和中横梁上有过风孔，过风孔的布置位置与竖向风屏障条的安装位置相对应；

上横梁和中横梁为组合构造，上横梁由上前横梁和上后横梁组成，上前横梁和上后横梁间有间距；中横梁由中前横梁和中后横梁组成，中前横梁和中后横梁间有间距；在整体风障面的迎风侧加装导流风屏障条。

2.根据权利要求1所述的导流型风屏障，其特征在于，导流风屏障条(14)与整体风障面(13)间有间距。

3.根据权利要求1所述的导流型风屏障，其特征在于上前横梁(7)和中前横梁(9)的横截面为枣核形，两端为尖角或圆倒角，与水平面有1°～70°的倾角。

4.根据权利要求1所述的导流型风屏障，其特征在于横向风屏障条(11)与多列竖向风屏障条(12)的横截面为矩形、三角形、半圆或半椭圆。

5.根据权利要求1所述的导流型风屏障，竖向风屏障条(12)的迎风面制成深度为1～20mm的弧形或折线形凹槽；在凹槽表面规则或不规则的布置凸起或凹陷，凸起高度或凹陷深度为0.1～5mm。

6.根据权利要求1所述的导流型风屏障，其特征在于导流风屏障条(14)采用弯折成偏转角为90°-135°的曲线板或折线板，迎风处是钝头体或尖角。

7.根据权利要求1所述的导流型风屏障，其特征在于整体风障面(13)由整块薄板，弯折成的光滑曲线板或折线板而成，其横截面与铅垂线有1°-45°的倾角。