CN112853942B - 一类减小桥墩水阻的铰接整流板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一类减小桥墩水阻的铰接整流板，属于桥墩抗洪技术领域。对于跨越江河桥梁，在水中桥墩尾部设置可根据水流方向自适应调整自身位置和姿态的铰接整流板，实现干扰桥墩尾部水流旋涡脱落、调节桥墩背部负压，最大限度地减小流水阻力的目的。相比于传统固定在桥墩上的刚性矩形实心导流板装置，本装置的优点包括：根据可变的水流方向，在很大范围内自适应改变整流板的位置和姿态，多块整流板相互之间可以转动形成夹角，整流板可以开孔，也可以采用曲面板，以上措施可以更好地降低流水阻力；整流板形状、尺寸、数量、开孔位置和孔径等参数灵活可变；装置构造简单、安装方便、布置灵活、经济高效。

Description

一类减小桥墩水阻的铰接整流板

技术领域

本发明涉及一类减小桥墩水流阻力的装置，具体涉及一类铰接整流板。

背景技术

国内外修建了数以百万计的跨河、跨江桥梁，很多桥墩修建在水中。河水和江水流向相对较为稳定，桥墩承受的水流冲击荷载方向也相对较为固定。桥墩经常采用圆形或类圆形断面，水流阻力系数较大。当流速和阻水面积较大时，桥墩会受到很大的水平推力，甚至会危及桥梁结构安全。因此，应尽可能采取措施减小桥墩的水阻系数，以策桥梁结构安全。对于特定横断面的桥墩，目前往往通过添加固定在桥墩上的整流板、整流罩来减小桥墩水阻系数。

上述减阻措施相对桥墩的姿态是固定的，而由于水位变化或河床冲刷，水流方向并不是严格固定的，有可能在一定范围内变化。因此传统的桥墩整流板、整流罩不能自动适应水流方向，无法达到最佳的减阻效果。当水流方向发生较大倾斜时，甚至会增大阻力系数，给桥梁结构抗洪安全造成威胁。另外，整流罩装置存在加工麻烦、安装复杂，费用较高的不足；一旦安装，便难以调整、更换。因此，亟需研究一种灵活度高、实用性强、经济性好的桥墩减阻装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对江河中减小桥墩水阻的工程需求，提供一类可以根据水流方向自适应改变自身姿态、便于安装、经济、高效、实用的整流板装置。

本发明的技术方案：

一类减小桥墩水阻的铰接整流板，包括固定在桥墩1上的弧形滑杆2，带有卡扣3和刚性圆环5的整流板4；具有足够刚度、强度和长度的若干弧形滑杆2根据上下间距需要分散锚固于桥墩背水侧；整流板4的上游端设有与弧形滑杆2对应的卡扣3，下游端固结对应的刚性圆环5；整流板4依靠卡扣3连接支撑在弧形滑杆2上，整流板呈竖直状态；整流板4可以根据水流方向沿弧形滑杆2水平滑动和竖直转动，达到更好的减阻效果；另外，也可以利用卡扣3和刚性圆环5使尺寸较小的多块整流板4前后铰接，铰接的多块整流板4可根据水流方向自适应动态改变自身位置，形成多块折线板的相对姿态，更好地降低流水阻力，保障桥梁结构安全。

所述的桥墩1的形状和尺寸不限。

所述的弧形滑杆2的弧线直径可以采用桥墩直径，弧长由桥墩尺寸和水流最大偏角决定，最大偏角一般在-10°至10°之间，弧长在20至40cm之间。可以采用直径40-60mm的白钢管制作。

所述的整流板4为一类轻质刚性板，并且应具有足够的强度和良好的耐久性，以保证装置的使用寿命。优选地，可选用加劲镀锌铝板或钢板，厚度3-5mm；单块整流板4的宽度根据其数量和桥墩的尺寸来确定，整流板4的总宽度一般在桥墩横流向尺寸的0.5-2倍之间。

所述的整流板4沿桥墩1高度方向分段布置，避免采用过大尺寸，一方面可以方便施工，降低工程造价，另一方面也可以适应不同深度处的流速，减阻效果更好。另外，整流板4无需沿桥墩1通长布置，流速较低的深水区可以不布置，一方面避免低效减阻，一方面降低工程费用。

所述的多块整流板4之间及其与弧形滑杆2之间可以通过卡扣3快速方便地实现铰接，从而保证整流板可以在竖直面内实现大角度自由扭转，适应减阻需要。

所述的整流板4可以采用孔板，孔的分布和大小可以根据试验优化确定；整流板4不一定局限于矩形板，也可以采用锯齿形等异形板；整流板4不一定局限于平板，也可以采用凹凸空间曲面板。

本发明的有益效果：(1)整流板能够干扰尾流旋涡脱落，调节桥墩背部负压，从而既可以降低桥墩受到的流水阻力，也可以降低流致横向脉动力；(2)铰接的整流板可根据水流方向自行转动，从而改变自身姿态，更好地降低流水阻力；(3)可通过拼装多个整流板调节总的整流板宽度，在一定流速范围内优化减阻效果；(4)整流板可为孔板，其形状和孔径等参数灵活可变。总之，该装置简便经济、高效可行。

附图说明

图1是一类减小桥墩水阻的铰接整流板示意图(主视图)。

图2是一类减小桥墩水阻的铰接整流板示意图(俯视图)，(a)无偏水流方向，(b)有偏水流方向。

图3是整流板铰接构造示意图。

图4是不同形式的整流板示意图，(a)对称均匀布置等直径圆孔平板，(b)均匀布置非等直径圆孔平板，(c)非对称交叉布置圆孔平板，(d)实心矩形平板，(e)锯齿形平板，(f)曲面板。

图中：1桥墩；2弧形滑杆；3卡扣；4整流板；5刚性圆环。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。

如图1所示，一类减小桥墩水阻的铰接整流板，包括固定在桥墩1上的弧形滑杆2，带有卡扣3和刚性圆环5的整流板4。具有足够刚度、强度和长度的若干弧形滑杆2根据上下间距需要分散锚固于桥墩背水侧，具有足够的抗拔能力；弧形滑杆2用于竖向支撑整流板4，并可以保证整流板4在弧形滑杆2上自由滑动；设有卡扣3的整流板4可以方便地通过卡扣3悬挂在弧形滑杆2上，并保证在水流作用下整流板4始终通过卡扣3可靠地支撑在弧形滑杆2上；整流板4与弧形滑杆2之间、不同整流板4之间的卡扣3均可方便地安装和拆卸；整流板4之间通过卡扣3和刚性圆环5实现铰接，以此实现整流板4之间自由转动；这样能够保证多块整流板4可以根据水流方向水平滑动和竖直转动，达到更好的减阻效果。

整套装置构造简单、安装方便、布置灵活、经济高效。

Claims (3)

1.一类减小桥墩水阻的铰接整流板，其特征在于，该减小桥墩水阻的铰接整流板包括固定在桥墩(1)上的弧形滑杆(2)，带有卡扣(3)和刚性圆环(5)的整流板(4)；若干弧形滑杆(2)根据上下间距需要分散锚固于桥墩背水侧；整流板(4)的上游端设有与弧形滑杆(2)对应的卡扣(3)，下游端固结对应的刚性圆环(5)；整流板(4)依靠卡扣(3)连接支撑在弧形滑杆(2)上，整流板(4)呈竖直状态；整流板(4)根据水流方向沿弧形滑杆(2)水平滑动和竖直转动，达到更好的减阻效果；利用卡扣(3)和刚性圆环(5)使多块整流板(4)前后铰接，铰接的多块整流板(4)根据水流方向自适应改变自身位置和姿态，更好地降低流水阻力，保障桥梁结构安全；

所述的整流板(4)采用孔板；整流板(4)为矩形板或异形板，平板或凹凸空间曲面板；

所述的整流板(4)沿桥墩(1)高度方向分段布置，整流板(4)无需沿桥墩(1)通长布置。

2.根据权利要求1所述的一类减小桥墩水阻的铰接整流板，其特征在于，所述的弧形滑杆(2)的弧线直径采用桥墩直径，弧长由桥墩尺寸和水流最大偏角决定，最大偏角在-10°至10°之间，弧长在20至40cm之间，直径在40-60mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的一类减小桥墩水阻的铰接整流板，其特征在于，所述的整流板(4)的材质为加劲镀锌铝板或钢板，厚度3-5mm；单块整流板(4)的宽度根据其数量和桥墩的尺寸来确定，整流板(4)的总宽度为墩横流向尺寸的0.5-2倍。

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