CN106012812B - 桥墩防撞防冲刷装置 - Google Patents

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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
[0001]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
[0002]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,像龙 卷风一样淘刷墩尾。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
[0003]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。
[0004]本发明的技术方案如下:
[°005] 桥墩防撞防冲刷装置,包括桥墩本体、多个固定粧、笼框和弹性板,多个所述固定 粧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;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,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。
[0006]采用以上结构,固定粧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,又避免外围钢管受到巨力撞 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, “八”字形设置的第一进水孔和第二进水孔,能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,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。
[0007]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。
[0008]为了更好地提高抗拉性,作为优选,所述固定桩为钢管粧,所述笼框为钢制笼框。 [0009]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。
[0010]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,多个所述固定粧沿桥墩本体的外侧构成NACA翼型的截面结构。
[0011]为了增大固定粧对笼框单位面积的支承强度,作为优选,相邻两个所述固定粧之 间的间距为2〜3m。
[0012]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。
[0013]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
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
[0015] 图2为图1的俯视图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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和第二进水孔似沿弹性板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。
[0020] 本发明的使用方法如下:
[0021] 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插入桩眼后的抗拉性 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。
[0022]成孔后,将固定桩2插入桩眼,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。固定粧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,又避免外围钢 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027] 本发明未描述部分与现有技术一致,在此不作赘述。
[0028]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 (7)

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⑶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),所述挡流片(2丨)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i,朝向背流侧的一端较高;所述笼框⑶固定于桥壤本体 (1)迎水侧的固定粧(2)上,该笼框(3)内填设有抛石形成第一防撞体;所述弹性板⑷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⑷上设有进水孔,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(4¾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。
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:所述固定粧⑵为钢管粧, 所述笼框C3)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03)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:多个所述固定粧(2)沿桥 墩本体(1)的外侧构成NACA翼型的截面结构。
6. 根据权利要求5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。
7.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⑷由PET材料 制成。
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