一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，包括沿水流方向從前到后依次設(shè)置在橋梁主墩前方的來流起始樁、中間過渡樁及墩前收尾樁，來流起始樁為一根單樁，是防護(hù)裝置中高度最低的樁，中間過渡樁形成群樁，每兩根中間過渡樁形成一個(gè)組別，不同組別的中間過渡樁之間存在高度差，墩前收尾樁為兩根等高度樁，是防護(hù)裝置中高度最高的樁；來流起始樁將水流打散為左右兩股小水流，之后中間過渡樁將水流疏導(dǎo)擾亂，最后墩前收尾樁將水流作用最終擴(kuò)散到影響橋梁主墩周圍土層的范圍之外。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的裝置既可以工廠預(yù)加工，又可以現(xiàn)場加工，實(shí)際生產(chǎn)工藝簡單方便，所需修繕維護(hù)投入小，一次投入長期使用，性價(jià)比較高。
【專利說明】一種變高度犧牲粧群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橋墩防沖刷裝置，尤其是涉及一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁工程在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)中起著越來越重要的作用，通過橋梁將兩岸溝通，促進(jìn)交流，從而使得經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。但是橋梁水毀帶來的問題也隨之而來，特別是位于山區(qū)、江河入?？趨^(qū)域的橋梁，由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜，沖刷作用更為明顯，橋梁水毀事故時(shí)有發(fā)生，如何更好地解決橋梁的局部沖刷問題成為一項(xiàng)重大任務(wù)。然而目前國內(nèi)外的沖刷防護(hù)方式仍然停留在被動(dòng)防護(hù)領(lǐng)域，這樣會(huì)導(dǎo)致維護(hù)修繕成本增大，需要的勞力勞工增多，當(dāng)無法完成定期的修繕任務(wù)時(shí)就有可能會(huì)出現(xiàn)局部沖刷導(dǎo)致的水毀，損失慘重。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)被動(dòng)防護(hù)方式的局限性，提出犧牲樁防護(hù)這種新型防護(hù)方式，其中關(guān)鍵技術(shù)是樁群的布置參數(shù)，目前無相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服傳統(tǒng)防護(hù)中的被動(dòng)防護(hù)的方式，而提供一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，該裝置主動(dòng)地將來流分區(qū)域多次擾動(dòng)，從而達(dá)到降低橋墩沖刷的效果。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，設(shè)置在待保護(hù)的橋梁主墩前方，該防護(hù)裝置包括沿水流方向從前到后依次設(shè)置在橋梁主墩前方的來流起始樁、中間過渡樁及墩前收尾樁，所述的來流起始樁為一根單樁，是防護(hù)裝置中高度最低的樁，所述的中間過渡樁設(shè)有數(shù)個(gè)，形成群樁，每兩根中間過渡樁形成一個(gè)組別，不同組別的中間過渡樁之間存在高度差，所述的墩前收尾樁為兩根等高度樁，是防護(hù)裝置中高度最高的樁；
[0006]所述的來流起始樁將水流進(jìn)行第一步分解，將水流打散為左右兩股小水流，之后所述的中間過渡樁將水流疏導(dǎo)擾亂，可以彈性控制中間過渡樁的防護(hù)效果，所述的墩前收尾樁是對(duì)來流擾動(dòng)的最后環(huán)節(jié)，將水流作用最終擴(kuò)散到影響橋梁主墩周圍土層的范圍之外。
[0007]每兩根中間過渡樁形成一個(gè)組別，同一組別中的兩根中間過渡樁高度及樁徑相同，且相對(duì)于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對(duì)稱設(shè)置。
[0008]當(dāng)中間過渡樁形成兩個(gè)以上組別時(shí)，不同組別的中間過渡樁沿水流方向高度漸增，不同組別的高度差根據(jù)來流和橋梁主墩情況確定，且不同組別的中間過渡樁到來流起始樁與橋梁主墩的連線的垂直距離越來越大。
[0009]所述的墩前收尾樁為兩個(gè)，兩個(gè)墩前收尾樁相對(duì)于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對(duì)稱設(shè)置。
[0010]位于來流起始樁與橋梁主墩的連線一側(cè)的所有中間過渡樁及墩前收尾樁與來流起始樁形成一條直線，且該條直線與水流方向形成來流角，來流角的大小影響防護(hù)裝置的防護(hù)效果。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇25°至45°之間的來流角。當(dāng)來流速度過大且方向單一時(shí)，應(yīng)取角度偏小，當(dāng)來流為斜向水流且傾斜程度過大時(shí)，應(yīng)當(dāng)取較大來流角。為工程方便，宜按照5°為增量取值。
[0011]所述的來流起始樁與橋梁主墩的距離為墩樁最大距Smax，所述的中間過渡樁的間距為群樁間距Sp，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和裙樁數(shù)量選擇墩樁最大距Smax為2D至4D之間，群樁間距SPS0.67D至1.?之間，其中，D為橋梁主墩的直徑。當(dāng)來流速度過大且方向單一時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇3_與\較小的組合，當(dāng)來流為斜向水流且傾斜程度過大時(shí)，應(yīng)選擇二者較大的組合。為工程方便，Sfflax宜按照0.5D增量取值，Sp以能滿足均勻排布為宜。
[0012]所述的中間過渡樁及墩前收尾樁的數(shù)量多少影響防護(hù)裝置的防護(hù)效果。所述的中間過渡樁的數(shù)量增加時(shí)，防護(hù)裝置的防護(hù)效果相應(yīng)增加。來流起始樁(一根)與墩前收尾樁(兩根)為必須存在且數(shù)量一定，中間過渡樁數(shù)量增多時(shí)，防沖效果增強(qiáng)。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇裙樁總數(shù)為5至9根為宜，按2根為增量選取樁數(shù)。當(dāng)工程對(duì)防沖要求高，資金投入多，來流速度過大時(shí)，取較多裙樁數(shù)目為宜。
[0013]根據(jù)不同的橋梁主墩形式配置不同數(shù)量的中間過渡樁，根據(jù)不同數(shù)量的中間過渡樁選擇不同來流角和樁墩最大距，使得防沖刷效果最大化。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的裝置既可以工廠預(yù)加工，又可以現(xiàn)場加工，雖然理論復(fù)雜，但實(shí)際生產(chǎn)工藝簡單方便，所需修繕維護(hù)投入小，一次投入長期使用，性價(jià)比較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1中本發(fā)明裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為實(shí)施例1中本發(fā)明裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為實(shí)施例1中本發(fā)明裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，I為防護(hù)裝置，2為橋梁主墩，3為來流起始樁，4為中間過渡樁，5為墩前收尾樁，a為來流角，b為墩樁最大距，h為高度值。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例
[0021]一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，如圖1?圖3，設(shè)置在待保護(hù)的橋梁主墩2前方，周圍系河流床面或海平面環(huán)境，該防護(hù)裝置I包括沿水流方向從前到后依次設(shè)置在橋梁主墩2前方的來流起始樁3、中間過渡樁4及墩前收尾樁5，來流起始樁3為一根單樁，是防護(hù)裝置中高度最低的樁，中間過渡樁4設(shè)有偶數(shù)個(gè)，形成群樁，每兩根中間過渡樁4形成一個(gè)組別，同一組別中的兩根中間過渡樁4高度及樁徑相同，且相對(duì)于來流起始樁3與橋梁主墩2的連線左右對(duì)稱設(shè)置。當(dāng)中間過渡樁4形成兩個(gè)以上組別時(shí)，不同組別的中間過渡樁4沿水流方向高度漸增，不同組別的高度差h根據(jù)來流和橋梁主墩2情況確定，且不同組別的中間過渡樁4到來流起始樁3與橋梁主墩2的連線的垂直距離越來越大。墩前收尾樁5為兩根等高度樁，是防護(hù)裝置中高度最高的樁，兩個(gè)墩前收尾樁5相對(duì)于來流起始樁3與橋梁主墩2的連線左右對(duì)稱設(shè)置。[0022]位于來流起始樁3與橋梁主墩2的連線一側(cè)的所有中間過渡樁4及墩前收尾樁5與來流起始樁3形成一條直線,且該條直線與水流方向形成來流角a,來流角a的大小影響防護(hù)裝置的防護(hù)效果。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇25°至45°之間的來流角a。當(dāng)來流速度過大且方向單一時(shí)，應(yīng)取角度偏小，當(dāng)來流為斜向水流且傾斜程度過大時(shí)，應(yīng)當(dāng)取較大來流角。為工程方便，宜按照5°為增量取值。來流起始樁3與橋梁主墩2的距離為墩樁最大距Smax,圖中以b表示，中間過渡樁4的間距為群樁間距Sp，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和裙樁數(shù)量選擇墩樁最大距Smax為2D至4D之間，群樁間距Sp為0.67D至1.5D之間，其中，D為橋梁主墩的直徑。當(dāng)來流速度過大且方向單一時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇Smax與Sp較小的組合,當(dāng)來流為斜向水流且傾斜程度過大時(shí)，應(yīng)選擇二者較大的組合。為工程方便，Smax宜按照0.5D增量取值，Sp以能滿足均勻排布為宜。
[0023]中間過渡樁4的數(shù)量多少影響防護(hù)裝置的防護(hù)效果。根據(jù)不同的橋梁主墩2形式配置不同數(shù)量的中間過渡樁4，根據(jù)不同數(shù)量的中間過渡樁4選擇不同來流角a和樁墩最大距，使得防沖刷效果最大化。
[0024]來流起始樁3,是擾動(dòng)來流的第一步也是比較關(guān)鍵的一步,將水流進(jìn)行第一步分解，將水流打散為左右兩股小水流，之后中間過渡樁4將水流疏導(dǎo)擾亂，可以彈性控制中間過渡樁4的防護(hù)效果，墩前收尾樁5是對(duì)來流擾動(dòng)的最后環(huán)節(jié)，將水流作用最終擴(kuò)散到影響橋梁主墩2周圍土層的范圍之外，達(dá)到防護(hù)效果。
[0025]本實(shí)施例中，當(dāng)橋梁主墩D=4.5m，橋梁主墩露出水面高度H=20m，水流速度較大，斜向程度為中，工程防護(hù)投入低時(shí)，犧牲樁(包括來流起始樁、中間過渡樁及墩前收尾樁)的樁徑為d=lm，犧牲樁的露出高度hmax=18m，犧牲樁變高度的增量h=0.2hmax=3.6m，布置的來流角α =30°，墩樁最大距b=Smax=10m，Sp=0.67D=3m，樁數(shù)為5根，布置方式如附圖1、2、3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，設(shè)置在待保護(hù)的橋梁主墩前方，其特征在于，該防護(hù)裝置包括沿水流方向從前到后依次設(shè)置在橋梁主墩前方的來流起始樁、中間過渡樁及墩前收尾樁，所述的來流起始樁為一根單樁，是防護(hù)裝置中高度最低的樁，所述的中間過渡樁設(shè)有數(shù)個(gè)，形成群樁，每兩根中間過渡樁形成一個(gè)組別，不同組別的中間過渡樁之間存在高度差，所述的墩前收尾樁為兩根等高度樁，是防護(hù)裝置中高度最聞的樁； 所述的來流起始樁將水流進(jìn)行第一步分解，將水流打散為左右兩股小水流，之后所述的中間過渡樁將水流疏導(dǎo)擾亂，最后所述的墩前收尾樁將水流作用最終擴(kuò)散到影響橋梁主墩周圍土層的范圍之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，每兩根中間過渡樁形成一個(gè)組別，同一組別中的兩根中間過渡樁高度及樁徑相同，且相對(duì)于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對(duì)稱設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，當(dāng)中間過渡樁形成兩個(gè)以上組別時(shí)，不同組別的中間過渡樁沿水流方向高度漸增，且不同組別的中間過渡樁到來流起始樁與橋梁主墩的連線的垂直距離越來越大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，所述的墩前收尾樁為兩個(gè)，兩個(gè)墩前收尾樁相對(duì)于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對(duì)稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，位于來流起始樁與橋梁主墩的連線一側(cè)的所有中間過渡樁及墩前收尾樁與來流起始樁形成一條直線，且該條直線與水流方向形成來流角，來流角選擇25°至45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，所述的來流起始樁與橋梁主墩的距離為墩樁最大距Smax，所述的中間過渡樁的間距為群樁間距sp，墩樁最大距Smax為2D至4D之間，群樁間距Sp為0.67D至1.5D之間，其中，D為橋梁主墩的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎(chǔ)局部沖刷的防護(hù)裝置，其特征在于，所述的中間過渡樁的數(shù)量增加時(shí)，防護(hù)裝置的防護(hù)效果相應(yīng)增加。
【文檔編號(hào)】E02B3/28GK103603267SQ201310594339
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】梁發(fā)云, 王琛, 鐘桂輝 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)