[发明专利]一种减轻桥墩基部淘蚀的前置斜柱装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减轻桥墩基部淘蚀的前置斜柱装置及方法，属于桥梁工程领域。

背景技术

河床上桥墩根部附近的河床被水流冲刷淘蚀，可引起桥基乃至桥梁损坏；因此，防止桥墩基部淘蚀是桥梁建设和维护工程中的一大重要课题。通常的解决桥墩基部淘蚀的方法是从结构上加强桥墩基础。

在桥墩和河床的交接区，河水在绕流桥墩的过程中形成马蹄形涡旋(如图1所示)，剧烈旋转的水流产生的剪切力对桥墩附近的河床会进行不断的磨损、淘蚀，造成对于桥墩的危害。很显然，把桥墩基础结构建得坚固是抗淘蚀的一个途径，但这不仅要投入更多的资金，而且也不是完全可靠的，因为“水滴石穿”，水流日夜不停地旋转着，并挟带沙石，因此其淘蚀力非常强。本发明提供的方法是从源头削弱水流的涡旋度，控制水流旋涡，从而降低其对于桥墩基础的淘蚀力。

发明内容

本发明提供一种减轻桥墩基部淘蚀的前置斜柱装置及方法，该装置通过抑制绕过桥墩根部的马蹄涡系的方法，以减轻水流对桥墩下部河床的冲刷淘蚀作用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种减轻桥墩基部淘蚀的方法，在桥墩的正上游安装一根倾斜柱体，具体安装方法是：所述倾斜柱体的一端固定在河床上，所述倾斜柱体的另一端固定在桥墩上或靠近但尚未接触桥墩处，以抑制绕过桥墩根部的马蹄涡系，从而减轻水流对桥墩下部河床的冲刷淘蚀作用；使用钢铁或混凝土构建所述倾斜柱体，依据桥墩浸水高度来确定所述倾斜柱体的高度，一般取水面下桥墩高度的1/5；所述斜柱的柱基与桥墩前缘的距离为桥墩迎水宽度的一半，柱径为此宽度的1/5。

一种减轻桥墩基部淘蚀的前置斜柱装置，该装置在桥墩的迎水面、桥墩的正上游安装一根倾斜的柱体，倾斜柱体的一端固定在河床上，倾斜柱体的另一端固定在桥墩上或靠近但尚未接触桥墩，以抑制绕过桥墩根部的马蹄涡系，从而减轻水流对桥墩下部河床的冲刷淘蚀作用；所述柱体使用钢铁或混凝土构建，高度依据桥墩浸水高度来定，一般取水面下桥墩1/5高度；所述斜柱的柱基与桥墩前缘的距离为桥墩迎水宽度的一半，柱径为此宽度的1/5。

本发明的有益效果是:适用于待建或已建的桥墩，可以减少桥墩与河水交接区马蹄形涡对于桥墩下部河床的淘蚀，对于保护桥梁具有重要作用。同时也能减轻水流对于桥墩的冲击力，并防止船只对于桥墩的直接撞击(其效果要由结构设计来实现，例如斜柱高出水面，斜柱与桥墩适当分离并有独立基础等)。此种斜柱装置适合不同形状的桥墩，结构简单，作用显著。

附图说明

图1为桥墩与河床交接区的马蹄形旋涡水流的结构示意图；

图2是根据本发明的河床上桥墩迎水面斜柱装置示意图；

图3是根据本发明在桥墩迎水面安装斜柱装置的实例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：图2为根据本发明的河床上桥墩迎水面斜柱装置示意图。图示中河床1用平板示意，桥墩2用平板上的圆柱体示意，假设水流方向由左至右，在桥墩的正上游安装一根斜柱3，斜柱3的一端固定在河床1上，斜柱3的另一端固定在桥墩2上或接近桥墩2，以抑制绕过桥墩根部的马蹄涡系，从而减轻水流对桥墩下部河床的冲刷淘蚀作用。该斜柱使用钢铁或混凝土构建，高度依据桥墩浸水高度来定，在本实施例中，取水面下桥墩约1/5高度。该斜柱的柱基与桥墩前缘的距离约为桥墩迎水宽度的一半，柱径约为此宽度的1/5。本发明提供的斜柱装置，不仅减少了桥墩与河水交接区马蹄形涡对于桥墩下部河床的淘蚀，减轻了水流对于桥墩的冲击力，同时也防止了船只对于桥墩构成直接撞击，有效地保护了桥梁。

实施例2图3示出根据本发明在桥墩迎水面安装斜柱装置的实例图。如图中所示，水流方向由矢量U表示，假设桥墩高度为H，桥墩圆柱面直径为D。在本实施例中，斜柱直径为桥墩柱面直径D的1/5，该斜柱的上端仅靠桥墩并固定在距桥墩底部1/5桥墩高度H处；该斜柱的下端则固定在桥墩正上游距离桥墩1/2桥墩柱面直径D处的河床上。