[發明專利]一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎局部沖刷的防護裝置

有效

• 申請號: 201310594339.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103603267A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 梁發云;王琛;鐘桂輝
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E01D19/02
• 分類號: E01D19/02;E02B3/28
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發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局部沖刷的防護裝置。

背景技術

橋梁工程在現代社會經濟中起著越來越重要的作用，通過橋梁將兩岸溝通，促進交流，從而使得經濟共同發展。但是橋梁水毀帶來的問題也隨之而來，特別是位于山區、江河入海口區域的橋梁，由于水文地質條件復雜，沖刷作用更為明顯，橋梁水毀事故時有發生，如何更好地解決橋梁的局部沖刷問題成為一項重大任務。然而目前國內外的沖刷防護方式仍然停留在被動防護領域，這樣會導致維護修繕成本增大，需要的勞力勞工增多，當無法完成定期的修繕任務時就有可能會出現局部沖刷導致的水毀，損失慘重。為彌補傳統被動防護方式的局限性，提出犧牲樁防護這種新型防護方式，其中關鍵技術是樁群的布置參數，目前無相關報道。

發明內容

本發明的目的就是為了克服傳統防護中的被動防護的方式，而提供一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎局部沖刷的防護裝置，該裝置主動地將來流分區域多次擾動，從而達到降低橋墩沖刷的效果。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種變高度犧牲樁群抵抗橋墩基礎局部沖刷的防護裝置，設置在待保護的橋梁主墩前方，該防護裝置包括沿水流方向從前到后依次設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，是防護裝置中高度最低的樁，所述的中間過渡樁設有數個，形成群樁，每兩根中間過渡樁形成一個組別，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，是防護裝置中高度最高的樁；

所述的來流起始樁將水流進行第一步分解，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擾亂，可以彈性控制中間過渡樁的防護效果，所述的墩前收尾樁是對來流擾動的最后環節，將水流作用最終擴散到影響橋梁主墩周圍土層的范圍之外。

每兩根中間過渡樁形成一個組別，同一組別中的兩根中間過渡樁高度及樁徑相同，且相對于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對稱設置。

當中間過渡樁形成兩個以上組別時，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。

所述的墩前收尾樁為兩個，兩個墩前收尾樁相對于來流起始樁與橋梁主墩的連線左右對稱設置。

位于來流起始樁與橋梁主墩的連線一側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裝置的防護效果。應根據實際情況選擇25°至45°之間的來流角。當來流速度過大且方向單一時，應取角度偏小，當來流為斜向水流且傾斜程度過大時，應當取較大來流角。為工程方便，宜按照5°為增量取值。

所述的來流起始樁與橋梁主墩的距離為墩樁最大距S_max，所述的中間過渡樁的間距為群樁間距S_p，應根據實際情況和裙樁數量選擇墩樁最大距S_max為2D至4D之間，群樁間距S_p為0.67D至1.5D之間，其中，D為橋梁主墩的直徑。當來流速度過大且方向單一時，應當選擇S_max與S_p較小的組合，當來流為斜向水流且傾斜程度過大時，應選擇二者較大的組合。為工程方便，S_max宜按照0.5D增量取值，S_p以能滿足均勻排布為宜。

所述的中間過渡樁及墩前收尾樁的數量多少影響防護裝置的防護效果。所述的中間過渡樁的數量增加時，防護裝置的防護效果相應增加。來流起始樁(一根)與墩前收尾樁(兩根)為必須存在且數量一定，中間過渡樁數量增多時，防沖效果增強。應根據實際情況選擇裙樁總數為5至9根為宜，按2根為增量選取樁數。當工程對防沖要求高，資金投入多，來流速度過大時，取較多裙樁數目為宜。

根據不同的橋梁主墩形式配置不同數量的中間過渡樁，根據不同數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。

與現有技術相比，本發明的裝置既可以工廠預加工，又可以現場加工，雖然理論復雜，但實際生產工藝簡單方便，所需修繕維護投入小，一次投入長期使用，性價比較高。

附圖說明

圖1為實施例1中本發明裝置的主視結構示意圖；

圖2為實施例1中本發明裝置的側視結構示意圖；

圖3為實施例1中本發明裝置的俯視結構示意圖。