[发明专利]一种仿生结构抗冲刷桩基础

说明书

本发明涉及一种仿生结构抗冲刷桩基础，包括桩基础本体，在桩基础本体的迎水面上设置有前缘凸起，所述前缘凸起沿桩基础上下方向呈连续波浪形；所述前缘凸起的波峰处横截面形状与前缘凸起的波谷处横截面的形状形同、且与桩基础本体的横截面形状形同，前缘凸起的波峰与对应波谷之间经曲面光滑过渡连接。本桩基础基于座头鲸胸鳍前缘结节结构特点，在桩基础本体的迎水面上设置有前缘凸起，这种结构可以有效推迟流动分离的作用，主动改变桩基受力和流场分布，减小桩柱迎水面下潜水流，从而降低了桩基冲刷。

技术领域

本发明属于桩基础防护技术领域，涉及桩基础抗冲刷技术，具体涉及一种仿生结构抗冲刷桩基础。

背景技术

桩基础冲刷是桥梁、码头、海上平台和海上风力发电机等水上结构普遍存在的问题。桩基础冲刷会导致桩基侧向、轴向承载力降低，从而导致结构失稳、结构倾斜甚至整体倒塌等严重后果。据统计资料表明，超过半数的桥梁破坏都与冲刷有关。因此，降低桩基础冲刷能有效保证桥梁等水上结构的安全。

工程上现行的防护方式多以被动防护为主，其中抛石法最为常见。该类方法通过机械或人工抛投块石、卵石等人工或者天然石料,在桩基至水下延伸部分形成一定厚度的连续覆盖层,以保护桩基免受水流淘刷破坏、达到减少冲刷的目的，这种方法虽然操作简便，但只是机械地提高墩周土体的抗冲能力，未能从本质上解决问题，经常需要进行监测维护，工作量大，当水流作用发生变化时，抛石很容易流失，造成严重的经济损失。

经现有技术检索，未检索到与本专利相近技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种主动改变桩基受力和流场分布，从而能减小桩基迎水面下潜水流，进而能降低桩基冲刷的仿生结构抗冲刷桩基础。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种仿生结构抗冲刷桩基础，其特征在于：包括桩基础本体，在桩基础本体的迎水面上设置有前缘凸起，所述前缘凸起沿桩基础上下方向呈连续波浪形；所述前缘凸起的波峰处横截面形状与前缘凸起的波谷处横截面的形状形同、且与桩基础本体的横截面形状形同，前缘凸起的波峰与对应波谷之间经曲面光滑过渡连接。

而且的，所述桩基础本体的横截面呈水滴形、椭圆形或圆形。

本发明具有的优点和积极效果：

本桩基础基于座头鲸胸鳍前缘结节结构特点，在桩基础本体的迎水面上设置有前缘凸起，这种结构可以有效推迟流动分离的作用，主动改变桩基受力和流场分布，减小桩基迎水面下潜水流，从而降低了桩基冲刷。

附图说明

图1是水滴形桩基础结构示意图,其中，1a为传统水滴形桩基础结构示意图，1b为本发明水滴形仿生结构抗冲刷桩基础结构示意图；

图2是椭圆形桩基础结构示意图，2a为传统椭圆形桩基础结构示意图，2b为本发明椭圆形仿生结构抗冲刷桩基础结构示意图；

图3是圆形桩基础结构示意图；3a为传统圆形桩基础结构示意图，3b为本发明圆形仿生结构抗冲刷桩基础结构示意图；

图4是本发明水滴形仿生结构抗冲刷桩基础结构侧视图，其中，图4a为波长0.25倍弦长、振幅0.1倍弦长的仿生桩基础；4b为波长0.25倍弦长、振幅0.05倍弦长的仿生桩基础；图4c为波长0.5倍弦长、振幅0.1倍弦长的仿生桩基础；图4d为波长0.5倍弦长、振幅0.05倍弦长的仿生桩基础；

图5是桩基础周围流场分布图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。