CN204040034U - 应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置，包括涡激振动抑制臂、用于安装涡激振动抑制臂的平台主体和用于将平台主体固定在钢管上的可拆卸式夹紧装置，可拆卸式夹紧装置设置在平台主体的下侧，使用时钢管桩固定在平台主体下侧中间，涡激振动抑制臂在钢管桩外周等间隔设置。这种抑制装置，用于在单桩打设后的停工期对打好的钢管桩加以保护，这种涡激振动抑制装置在需要的时候安装在钢管桩上，当重新开始工程的时候将其移除，这样就可以解决对钢管桩在需要的时候加以临时保护的技术问题，并且可回收再利用。

Description

应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置

技术领域

本实用新型涉及一种涡激振动抑制装置，更具体地说，涉及一种应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置。

背景技术

随着经济建设的发展，深水桥梁桩基工程日益增多，其中钢管桩成为最为重要的桩基型式之一，应用非常广泛。但钢管桩桩在施工期内由于急流的影响，很有可能会发生涡激振动效应，从而对钢管桩产生破坏，这种情况已有多个案例出现。这类破坏主要发生在钢管桩施工期，出现在桩与桩之间未进行刚性固定连接且以单桩悬臂形式存在的时候，当多根桩柱架设横联后，涡激振动通常不易出现。但深水区施工期间受气象、水文条件的影响，常会出现单桩打设后天气变化被迫停工的情况，这时未架设横联的桩基会存在较大的安全隐患。目前常用的涡激振动抑制装置多是在钢管表面设置被动涡激振动抑制结构如螺旋结构等，或者设置主动涡激振动抑制结构如扰流水流或气流发生装置，这些装置都只适合应用于需要长期保护的深水立管上，不适合钢管桩临时保护的需求。如何临时保护钢管桩桩免遭破坏成为桩基工程中一个难以解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置，用于在单桩打设后的停工期对打好的钢管桩加以保护，这种涡激振动抑制装置在需要的时候安装在钢管桩上，当重新开始工程的时候将其移除，这样就可以解决对钢管桩在需要的时候加以临时保护的技术问题。

上述技术问题可以通过如下的技术手段加以解决：一种应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置，包括涡激振动抑制臂和用于安装涡激振动抑制臂的平台主体，使用时钢管桩固定在平台主体下侧中间，涡激振动抑制臂在钢管桩外周等间隔设置，其特征在于：可回收式涡激振动抑制装置还包括用于将平台主体固定在钢管上的可拆卸式夹紧装置，可拆卸式夹紧装置设置在平台主体的下侧。通过操作可拆卸式夹紧装置，将安装有涡激振动抑制臂的平台主体固定在钢管桩顶端，涡激振动抑制臂在钢管桩外周侧面就可以改变钢管桩后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，从而避免钢管的自振频率与漩涡的发放频率相接近，由此共振现象产生不了，涡激振动也就被抑制住了。

在上述技术方案的基础上，本实用新型可以做如下的改进：

平台主体由一个等边多边形结构的框架板、一个可拆卸式防护罩和设于可拆卸式防护罩顶端的吊环组成，其中框架板为中间开有电机轴孔的等边多边形结构，其每条边的相接处设有轴线水平的铰接轴，可拆卸式防护罩的下端通过紧固件(如螺栓)固定在框架板上侧的中间，可拆卸式防护罩的侧面和顶端设有供电缆线穿过的开孔。

框架板可以按需要设计为等边三角形、正方形、正五边形、正六边形、正七边形、正八边形等形状、正八边形结构。为了减轻重量，还可以在框架板上设置减重孔。正多边形结构便于均匀等距地在钢管桩周围设置涡流振动抑制臂，这样即使在水流方向发生变化时也可以有效地起到涡流振动抑制作用。

可拆卸式夹紧机构包括安装在可拆卸式防护罩内的驱动电机、转动轮、数根连杆和固定在连杆其中一端的内壁支撑块，其中驱动电机的电机轴竖直向下穿过框架板中间的电机轴孔，转动轮位于框架板的下方并与驱动电机的电机轴相连接；连杆上与内壁支撑块相对的一端等间隔地铰接在转动轮的外圆上，连接连杆和转动轮的铰接轴的轴线与驱动电机的电机轴的轴线相平行,连杆长度的两倍与转动轮的直径之和大于钢管桩的内径；连接驱动电机的电缆线从可拆卸式防护罩上的开孔穿过并汇总至总电缆线。连杆的数量最少是三根，也可以是四根、五根等需要的数目。使用时将转动轮、连杆和内壁支撑块伸入钢管桩内壁，启动驱动电机，使转动轮旋转，带动连杆转动，将内壁支撑块顶紧在钢管桩内壁上，从而起到将整个涡激振动抑制装置固定在钢管桩上的作用。

为起到良好的固定效果，内壁支撑块外径的弧度与钢管内壁的弧度相同。

涡激振动抑制臂包括机械摇臂、第一液压缸、第二液压缸、摇臂连杆和抑制杆，其中机械摇臂的下端通过摇臂连杆与抑制杆相连接，摇臂连杆的两端分别与机械摇臂和抑制杆铰接；第一液压缸的活塞杆与机械摇臂的上端铰接，第一液压缸的缸体与框架板铰接；第二液压缸的活塞杆与摇臂连杆相铰接，第二液压缸的缸体与机械摇臂相铰接；机械摇臂通过框架板的边缘处的铰接轴与框架板相铰接，机械摇臂与框架板的铰接点位于第一液压缸与机械摇臂的铰接点和第二液压缸与机械摇臂的铰接点之间，连接第一液压缸和第二液压缸的电线从可拆卸式防护罩上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线。第一液压缸和第二液压缸的协同伸缩动作可是实现机械摇臂以其与框架板之间的铰接轴为轴转动，带动抑制杆摇动，实现调整抑制杆与钢管桩之间角度和距离，以适配不同尺寸的钢管桩的目的。

抑制杆为扁平的条状杆结构，抑制杆的外侧表面上设有多个凸起的导流件，导流件彼此相互平行设置。导流件起分流作用，从而抑制涡激振动的产生和大大减少涡激振动的能量，保持钢管桩的稳定性。

抑制杆为中空结构，其内侧表面上设有电磁吸盘，连接电磁吸盘的电线从抑制杆内部通过，从抑制杆顶部穿出后，再由可拆卸式防护罩上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线。通电后电磁吸盘能够吸附在钢管上，从而保证抑制杆能牢牢的夹紧钢管桩。

可拆卸式防护罩内还安装有一个可拆卸式蓄电池，所述蓄电池通过电线与所述电磁吸盘相连接。在停工期，当将本实用新型安装固定在钢管桩顶部完毕后可以撤走施工装置并断开总电缆线与电源的连接，此时由蓄电池继续对电磁吸盘进行供电，以保证电磁吸盘可以继续工作，保持吸附力。当蓄电池内电量耗尽，可以拆出更换或者进行充电。

本实用新型的有益之处在于：施工期钢管桩以单根悬臂桩形式存在时，将本实用新型的平台本体通过其夹紧装置固定在钢管桩的顶部，涡激振动抑制臂环绕钢管桩外部，对钢管桩进行临时的保护，当天气转好，需要继续施工时，可以移除该保护装置，从而继续施工，保证工程的安全顺利地开展，并且本实用新型可以很好地回收利用。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是平台主体的立体图1(安装有可拆卸式夹紧机构)；

图3是平台主体的立体图1(安装有可拆卸式夹紧机构)；

图4是可拆卸式夹紧机构的立体图；

图5是涡激振动抑制臂的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置，包括涡激振动抑制臂3、用于安装涡激振动抑制臂3的平台主体1和用于将平台主体1下侧固定在钢管桩上的可拆卸式夹紧装置2。

如图2所示，其中的平台主体1由一个正八边形结构的框架板11、一个可拆卸式防护罩12和设于可拆卸式防护罩顶端的吊环13组成，其中框架板11的中心位置开有电机轴孔，板身上开有减重孔15，此外，框架板11的每条边的相接处设有轴线水平的铰接轴14。而可拆卸式防护罩12的下端通过螺栓固定在框架板上侧的中间，其侧面和顶端设有供电缆线穿过的开孔，除此以外，可拆卸式防护罩12的内部还安装有一个可拆卸式蓄电池。

如图3所示，可拆卸式夹紧机构2包括安装在可拆卸式防护罩12内的驱动电机21、转动轮22、四根连杆23和固定在连杆23其中一端的内壁支撑块24，其中驱动电机21为伺服电机，其电机轴竖直向下穿过框架板11中间的电机轴孔并且固定在框架板11上。转动轮22位于框架板11的下方并与驱动电机21的电机轴相连接；四根连杆23上与内壁支撑块24相对的一端等间隔地铰接在转动轮的外圆上，连接连杆23和转动轮22的铰接轴的轴线与驱动电机21的电机轴的轴线相平行,连杆23长度的两倍与转动轮22的直径之和大于钢管桩的内径；连接驱动电机21的电缆线从可拆卸式防护罩12上的开孔穿过。如图4所示，涡激振动抑制臂3共有八组，每组包括机械摇臂31、第一液压缸32、第二液压缸33、摇臂连杆34和抑制杆35，其中机械摇臂31的下端通过摇臂连杆34与抑制杆35相连接，摇臂连杆34的两端分别与机械摇臂31和抑制杆35铰接；第一液压缸32的活塞杆与机械摇臂31的上端铰接，第一液压缸32的缸体与框架板11铰接；第二液压缸33的活塞杆与摇臂连杆34相铰接，第二液压缸33的缸体与机械摇臂31相铰接；机械摇臂31通过框架板11的边缘处的铰接轴与框架板11相铰接，机械摇臂31与框架板11的铰接点位于第一液压缸32与机械摇臂31的铰接点和第二液压缸33与机械摇臂的铰接点31之间，连接第一液压缸32和第二液压缸33的电线从可拆卸式防护罩12上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线。抑制杆35为扁平中空的条状杆结构，抑制杆35的外侧表面(朝向钢管桩的一面为抑制杆的内侧表面，相对的一面为外侧表面)上设有多个凸起的导流件351，导流件351彼此相互平行设置。导流件351起分流作用，可抑制涡激振动的产生和大大减少涡激振动的能量，保持钢管桩的稳定性。抑制杆35的内侧表面上设有电磁吸盘352，连接电磁吸盘的电线从抑制杆内部通过，从抑制杆35顶部穿出后，再由可拆卸式防护罩12上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线，除此以外，可拆卸式防护罩12内安装的可拆卸式蓄电池也通过电线与电磁吸盘352相连接。通电后电磁吸盘产生磁力，能够吸附在钢管上，从而保证抑制杆35能牢牢的夹紧钢管桩，当整体装置安装固定完毕后可以断开总电缆线与电源的连接，此时由蓄电池继续对电磁吸盘352进行供电，以保证电磁吸盘可以继续工作，保持吸附力。

使用时通过可拆卸式夹紧装置2将钢管桩固定在平台主体下侧中间，涡激振动抑制臂3在钢管桩外周等间隔设置，通电让驱动电机工作，使转动轮旋转，带动连杆转动，将内壁支撑块顶紧在钢管桩内壁上，从而使本实用新型固定在钢管桩上，驱动液压缸动作使抑制杆紧密包覆钢管桩，同时使电磁吸盘产生磁力，将抑制杆吸附在钢管桩上。当急流来到时，抑制臂上导流件就起到了分流的作用，从而改变钢管桩后的尾流场，破坏原来尾流场漩涡的规律性泄放，从而避免钢管的自振频率与漩涡的发放频率相接近，由此共振现象产生不了，涡激振动也就被抑制住了。在需要停工的时候反向操作，使电磁吸盘断电，驱动液压缸动作使抑制杆离开钢管桩，可拆卸事夹紧装置的驱动电机反向旋转，平台本体松脱，再使用起重机械通过吊环将本实用新型移除即可。

以上实施例是供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于钢管桩的可回收式涡激振动抑制装置，包括涡激振动抑制臂和用于安装涡激振动抑制臂的平台主体，使用时钢管桩固定在平台主体下侧中间，所述涡激振动抑制臂在钢管桩外周等间隔设置，其特征在于：所述可回收式涡激振动抑制装置还包括用于将平台主体固定在钢管上的可拆卸式夹紧装置，所述可拆卸式夹紧装置设置在平台主体的下侧。

2.根据权利要求1所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述平台主体由一个等边多边形结构的框架板、一个可拆卸式防护罩和设于可拆卸式防护罩顶端的吊环组成，其中框架板为中间开有电机轴孔的等边多边形结构，其每条边的相接处设有轴线水平的铰接轴，所述可拆卸式防护罩的下端通过紧固件固定在框架板上侧的中间，可拆卸式防护罩的侧面和顶端设有供电缆线穿过的开孔。

3.根据权利要求2所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述框架板为正八边形结构。

4.根据权利要求3所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述可拆卸式夹紧机构包括安装在所述可拆卸式防护罩内的驱动电机、转动轮、数根连杆和固定在连杆其中一端的内壁支撑块，其中驱动电机的电机轴竖直向下穿过所述框架板中间的电机轴孔，转动轮位于所述框架板的下方并与驱动电机的电机轴相连接；所述连杆上与内壁支撑块相对的一端等间隔地铰接在转动轮的外圆上，连接连杆和转动轮的铰接轴的轴线与驱动电机的电机轴的轴线相平行,连杆长度的两倍与转动轮的直径之和大于钢管桩的内径；连接驱动电机的电缆线从所述可拆卸式防护罩上的开孔穿过并汇总入总电缆线。

5.根据权利要求4所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述连杆的数量为四根。

6.根据权利要求5所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述内壁支撑块外径的弧度与钢管内壁的弧度相同。

7.根据权利要求2所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述涡激振动抑制臂包括机械摇臂、第一液压缸、第二液压缸、摇臂连杆和抑制杆，其中机械摇臂的下端通过摇臂连杆与抑制杆相连接，所述摇臂连杆的两端分别与机械摇臂和抑制杆铰接；第一液压缸的活塞杆与机械摇臂的上端铰接，第一液压缸的缸体与所述框架板铰接；第二液压缸的活塞杆与摇臂连杆相铰接，第二液压缸的缸体与机械摇臂相铰接；机械摇臂通过所述框架板的边缘处的铰接轴与框架板相铰接，机械摇臂与框架板的铰接点位于第一液压缸与机械摇臂的铰接点和第二液压缸与机械摇臂的铰接点之间，连接第一液压缸和第二液压缸的电线从所述可拆卸式防护罩上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线。

8.根据权利要求7所述的可回收式涡激振动抑制装置，其特征在于：所述抑制杆为扁平的条状杆结构，抑制杆的外侧表面上设有多个凸起的导流件，所述导流件彼此相互平行设置。