CN1558975A - 用砌块垫层构建桥梁冲刷保护结构和河床稳定结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用砌块垫层来构造桥梁冲刷保护结构和河床稳定结构的方法,该方法是这样实现的:构建由连锁在一起的多个单元砌块组成的大量砌块垫层结构,并围绕水下结构的基础部分在河床上面铺设单层或多层的所述砌块垫层结构。通过本发明,可以对桥墩上下游区域中的下行流增加阻力;由于砌块垫层发生弯曲,使得可以防止河床的底面被水流局部冲刷;并且由于在涨水状态和通常状态之间的几次反复交替之后,沙和碎石填满了单元砌块之间的空间,使砌块垫层变得稳固,进而稳定了河床的底面。
Description
技术领域
本发明涉及一种在江河流中用于构建桥梁防冲刷保护结构和河床稳定结构的方法,特别是涉及一种在江河流中用砌块垫层来构建桥梁防冲刷保护结构和河床稳定结构的方法,其中所述砌块垫层铺设在沉浸结构基础附近处的河床上,以防止沉浸桥墩和桥台附近发生水流的冲刷,进而稳定桥墩的基础。
背景技术
通常,在沉浸结构(例如建造在河边或海边的桥梁、防波堤和保护岸)的基础附近位置处,会持续发生有冲刷现象。这样的冲刷可以冲散沉浸结构基础位置上的沙和碎石,给所述结构的稳定性带来有害的结果。
因此,在现有技术中设计成,通过使用石头或充满石头的网包在河边和海边堆建沉浸结构的基础、防波堤或保护岸的表面。然而,这样堆建石头不能从根本上解决冲刷问题,这是由于石头或充满石头的网包的重量与其体积相比较轻,可被波浪移动或冲走。
此外,在海边或防波堤位置的流速和波浪较大,因此在海边或防波堤上需要掷入重约5吨或更重的防护砌块,以保护防波堤免受波浪或急流的损坏。由于去除波浪的传统防护砌块通常具有星形结构和多个径向伸出的突起,因此它们的体积非常大并且很笨重。此外,由于它们在构建之后块与块之间具有较大的空间,所以,尽管在一定范围内去除或减轻了波浪或急流,但还有一个问题,就是不能防止在防波堤基础位置处的冲刷以及沙和碎石的冲散。
本发明致力于解决上述问题。本发明的目的是提供一种在江河中用于构建桥梁防冲刷保护结构和河床稳定结构的方法,并通过以下步骤来实现:在沉浸桥墩和桥台附近的河床上铺设砌块垫层,以防止沉浸桥墩和桥台的附近区域被水流冲刷,进而稳定桥墩基础附近的河床底面。
发明内容
为了实现上述目的,按照本发明的用砌块垫层来构建桥梁防冲刷保护结构和河床稳定结构的方法,其特征在于,该方法包括:
连接多个单元砌块,其中所述单元砌块在其平面图中大体是矩形,并且具有形成于单元砌块主体上下表面上的突起部分和邻接于所述突起部分的凹槽部分、在单元砌块主体的中心形成的具有预定尺寸的通孔以及在单元砌块主体的前、后、左和右每一侧面上设置的用于连接邻接单元砌块的连锁件,所述多个单元砌块通过所述连锁件在二维方向上连接以形成具有预定尺寸的许多个砌块垫层;和在沉浸结构的基础附近处的河床上铺设所述砌块垫层。
在本发明中,在铺设上述砌块垫层结构之前,优选在河床的整个结构区域上预先铺设由工程纤维制成的基层衬垫,以避免由于砌块垫层本身的重量而造成较软底面的局部下沉。
此外,当上述砌块垫层以多层进行叠合时,优选将多个砌块垫层的上部单元砌块和下部单元砌块放置成,使得突起部分和凹槽部分彼此连锁地匹配在一起。
附图说明
图1是按照本发明的单元砌块的表面透视图,其中单元砌块用于构建桥梁防冲刷保护结构及河床稳定结构的方法中。
图2示出了砌块垫层,在其中连接有图1中示出的大量单元砌块。
图3示出了图2中所示的多个砌块垫层铺设在靠近桥墩和/或桥台基础位置的河床上的结构形状。
图4示出了在如图3所示的砌块垫层铺设之后,当流量增加时(在涨水状态下),桥墩和/或桥台基础附近的河床变形情况。
图5示出了在图4的涨水状态过去之后,当流量逐渐减小而恢复到原始状态(在通常状态下),桥墩基础附近的河床变形情况。
图6是通过使用本发明的方法而构建的泥流坝的正视图。
图7是通过使用本发明的方法而构建的防火坝的剖视图;
具体实施方式
下面将参照附图更详细地说明本发明。
图1是按照本发明的单元砌块的表面透视图,其中单元砌块用于构建桥梁防冲刷保护结构及河床稳定结构的方法中。
参照图1,用于本发明方法中的单元砌块100在其平面图中大体是矩形,且其主体的上下表面上设置有突起部分101和邻接所述突起部分的凹槽部分102;通过这些突起部分和凹槽部分,单元砌块稍微插入河床的底面中以阻碍水流和保持铺设状态,这些突起部分和凹槽部分还可以使一个单元砌块与其上面的砌块和其下面的砌块彼此相互匹配,从而使得由各单元砌块组合成的整体结构变得更稳固。此外,在单元砌块主体的中心部分形成有具有预定尺寸的通孔103;当单元砌块沉浸在水下时,通过该通孔来减小单元砌块的浮力,而且由于在其中沉积有沙或小碎石,可以使得河床更稳定。在主体的前、后、左和右每一侧面上设置有用于连接相邻单元砌块的连锁件104。所述连锁件104可以由变形条杆制成。当单元砌块用于海水(咸水)中时,变形条杆可以覆盖有不锈钢,或连锁件本身可以由不锈钢制成。
在使用上述单元砌块100来稳定河床的本发明方法中,多个单元砌块100通过其铁圈104在二维方向上相互连接,以形成具有预定尺寸(面积)的砌块垫层200,并且使用与上面所述相同的步骤来预制多个砌块垫层。此时,通过使用U形栓110来实现单元砌块之间的连锁。当然,也可以使用其它类似的连锁装置。图2中示出了一种连锁模式,其中9个单元砌块100连锁在一起。根据考虑到构建区域处的流速或冲刷状况的构建工作计划,要被连锁的单元砌块的数量可以改变;可以将12个、15个、16个或更多的单元砌块连锁在一起,以形成砌块垫层结构200。
这样,预制的砌块垫层200以单层或多层的形式铺设在靠近沉浸结构300(例如桥墩和/或桥台)基础处的河床上。数十吨重的砌块垫层结构200由专门设计且具有吊运架装置的起重机吊起,并放置在水下。所述吊运架装置和使用其来构建混凝土砌块的方法,在美国专利US 6,293,730中有具体的描述。
在将上述砌块垫层结构200铺设在河床上之前,优选地在河床的整个构建区域上预先铺设由工程纤维制成的基层衬垫400,以避免由于砌块垫层200本身重量而造成较软底面的局部下沉。当水很深时,基层衬垫400附着在砌块垫层结构200的下面,一起下降并进行放置。
多个砌块垫层结构200彼此邻接放置在一起(例如,各砌块垫层之间的间隔为30cm±10cm),但是它们彼此之间没有连锁在一起。
同时,图4示出了在铺设图3所示的砌块垫层之后,当流量增加时(在涨水状态下),桥墩基础位置附近的河床变形情况。
如图4所示,当在涨水状态下江河的流量和流速增加时,局部冲刷将发生在上游流动的前端和下游流动的后端。然而,因为单元砌块100通过铁圈104彼此连锁在一起,从而形成砌块垫层结构200,该砌块垫层由于重量而发生弯曲,当发生局部冲刷时,单元砌块100沿着所产生的局部冲刷坑的倾斜表面向下弯曲。这样,就避免了局部冲刷扩大或扩展到桥墩基础的内部。
图5示出了在图4的涨水状态过去之后,当流量逐渐减小而恢复到原始状态(在通常状态下),桥墩基础附近的河床变形情况。
如图5所示,流量和流速的减小伴随着沙和碎石沉积到在所述前端和所述后端处形成的局部冲刷坑处,并且沙和碎石填入所述砌块垫层200的单元砌块之间的空间中。所述沙和碎石的沉积和填入将使得河床的底面更稳定和更坚固。随着通常状态和涨水状态的重复,河床的底面因抗冲刷而进一步稳定,并且可以避免任何的局部冲刷。
同时,在有关结构方面,例如粗糙系数方面,将本发明的单元砌块和砌块垫层与传统使用的石头或碎石相对比,石头或石头网包的粗糙系数为0.033~0.036,而本发明的砌块的粗糙系数为0.018~0.031。因此,可以得出结论,本发明的砌块的排水效果比石头网包的排水效果更稳定。
与石头或碎石的水文特性相比,计算出来的砌块所能承受的剪应力是直径10~30cm的石头的大约10倍。因此,可以确定的是,使用单元砌块的流动阻力比使用石头的流动阻力更稳定。
此外,砌块可以用作“磨损件(wear)”。在这种情况下,由于流动参数往往与上游和下游区域的水深成不变的关系,因此用于水泥结合结构的“磨损件”可以有效地用于流量的测量中。
以上示出了将本发明的方法使用到桥墩和/或桥台的基础附近的河床上的实施例,但是本发明不仅限于这样的应用,并且还可用于分别如图6和图7中所示的泥流坝和防火坝的结构中。
图6和图7中分别示出了泥流坝和防火坝,它们是按照本发明的方法进行构造的。图6是泥流坝的正视图,而图7是防火坝的剖视图。
如图6和图7中所示,当本发明的方法用于泥流坝或防火坝的构建中时,与在桥梁附近的河床稳定结构中一样,砌块垫层200是基本上位于河床的底面上。此外,由于它们应具有作为水坝来储存水的功能,因此具有各种尺寸的砌块垫层200被预制并以多层的形式进行叠合。当以多层形式来叠合砌块垫层200时,上部单元砌块和下部单元砌块被放置成,使得形成在每一个单元砌块上的突起部分101和凹槽部分102彼此匹配在一起。在图6和图7中示出的参考标号600表示用于保持水的衬垫。
工业实用性
按照本发明的用砌块垫层来构建桥梁防冲刷保护结构以及江河河床稳定结构的方法,可以对桥墩上游区域中的下行流和对在桥墩下游区域中的湍流增加阻力;由于被U形栓彼此连锁在一起的每个单元砌块的重量,砌块垫层发生弯曲,使得可以防止河床的底面被水流局部冲刷;并且由于沙和碎石填满了单元砌块之间的空间,在涨水状态和通常状态之间的几次反复交替之后使其变得稳固,进而稳定了河床的底面。
本发明还可以应用到各种结构当中,例如用于河流、海边和港口中的防止冲刷和冲蚀结构、防止滴水的结构和防波堤等,以及各种包含冲蚀控制结构的其它领域中。
Claims (3)
1.一种通过使用砌块垫层来构建桥梁防冲刷保护结构以及稳定河床的方法,其特征在于,该方法包含:
连接多个单元砌块,其中所述单元砌块在其平面图中大体是矩形,并且具有形成于单元砌块主体上下表面上的突起部分和邻接于所述突起部分的凹槽部分、在单元砌块主体的中心形成的具有预定尺寸的通孔以及在单元砌块主体的前、后、左和右的每一侧面上设置的用于连接相邻单元砌块的连锁件,所述多个单元砌块通过所述连锁件在二维方向上连接以形成具有预定尺寸的砌块垫层;和
在沉浸结构基础附近处的河床上铺设所述砌块垫层。
2.如权利要求1所述的方法,其中在将上述砌块垫层结构铺设在河床上之前,在河床的整个结构区域上预先铺设由工程纤维制成的基层衬垫,以避免由于砌块垫层本身的重量而造成较软底面的局部下沉。
3.如权利要求1所述的方法,其中当砌块垫层以多层进行叠合时,将上部单元砌块和下部单元砌块放置成,使得在每一个单元砌块上形成的突起部分和凹槽部分彼此匹配在一起。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |