本发明专利技术涉及一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，属于桥梁加固技术领域。包括梳流齿、L型装载板以及菱形格栅；L型装载板预埋于基础和河床内，L型装载板的水平板后端嵌固于桥梁墩柱的基础内，其埋置于河床内的前端向下弯起，形成竖直板；若干梳流齿分层交错布置在桥墩和基础受水流冲刷的上游侧；菱形格栅紧贴在L型装载板竖直板的外侧并同样预埋于河床内；沿上游向桥墩方向，每层梳流齿交错布置，梳流齿的张开角度逐渐增大，齿间间距逐渐减小。本发明专利技术有效避免了桥墩和基础遭受冲蚀的问题，对河床起到了保护作用。
【技术实现步骤摘要】
一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置
本专利技术涉及一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，属于桥梁加固
技术介绍
桥梁作为重要的交通要道，对社会的发展有不可替代的作用。近年来,随着我国经济的发展，对交通的运营能力提出了更高的要求，为了保障运营能力的稳定提高，越来越多的跨河跨江桥梁开始修建。众多跨河跨江大桥大多采用历史悠久且应用广泛的桩基础,将桥梁桩基上部结构物自重及外部荷载通过桩基础传递到更深的底床持力层中。桥梁桩基础在复杂水流环境中的安全与稳定性除了取决于其在复杂水环境中的受力条件以外,更与由水流冲刷引起的基础埋深变浅导致桩基承载力降低有关。众多跨河跨江修建的桥梁，由于水流的冲刷，不仅会导致桥梁的水下结构受到销蚀，同时也会造成桥墩、基础埋深减少，导致桩基外露，使得桩基更加容易破损，甚至会导致桥墩倾斜、垮塌，对桥梁安全有很大的不利影响。因基础埋深不够产生的桥梁损毁案例是众多水害中发生较多且后果较为严重的一种。目前部分桥梁结构受冲刷严重，对行车安全造成不利影响，虽然已经采用限速等多种措施，但严重影响了运能运量，因此，为保障重载运输安全顺利进行以及桥梁结构自身的安全，开展洪水冲刷对桥梁影响的研究以及冲刷防护措施研究尤为迫切。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提出了一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，可以有效的提高桥梁墩柱基础的抗冲刷能力。跨江跨河的桥梁采用这种装置，可以大幅度提高桥梁基础抵抗冲刷的能力，从而提高桥梁的运营安全性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，包括梳流齿、L型装载板以及菱形格栅；所述L型装载板预埋于基础和河床内，所述L型装载板的水平板后端嵌固于所述桥梁墩柱的基础内，其埋置于河床内的前端向下弯起，形成竖直板，防止由于水流流速过大导致L型装载板掀起，从而损坏梳流齿；若干所述梳流齿分层交错布置在桥墩和基础受水流冲刷的上游侧，每个梳流齿均与L型装载板的水平板垂直焊接在一起；所述菱形格栅紧贴在L型装载板竖直板的外侧并同样预埋于河床内；沿上游向桥墩方向，每层梳流齿交错布置，梳流齿的张开角度逐渐增大，齿间间距逐渐减小，使得水流从上游向桥墩流动过程中被逐层分流，达到降低流速、降低泥沙携带能力和降低冲击墩身流速的目的；所述L型装载板位于河床内的埋置深度大于梳流齿整体高度的20％，以防止梳流齿在大流速状态下发生失稳现象。进一步地，所述梳流齿为不锈钢材料制成的弯折板，其板厚度应大于2mm，张开角度在60°-150°之间，其上的齿间间距在1cm-10cm之间；进一步地，同层相邻梳流齿的间距在2cm-6cm之间，相邻两层梳流齿的间距在0.5m-2.0m之间，每层梳流齿所需数量及布置范围根据水流流速、河床地质和桥墩迎水面积情况确定。进一步地，所述L型装载板为不锈钢材料；所述菱形格栅的材质为玄武岩纤维。进一步地，当所述梳流齿遭受水流冲击时，由于其呈一定角度张开，可以将水流逐层导向梳流齿两侧，避免了桥墩和基础受到水流的冲刷。当所述梳流齿遭受水流冲击时，由于其上有不同间距的齿，使得一股粗壮的水流被逐层逐步地分为多股细小的水流，并且在穿过梳流齿的过程中由于能量的损失，导致水流流速降低，有效避免了墩柱和基础遭受强有力的冲蚀作用。当所述梳流齿遭受水流冲击时，由于梳流齿的逐层阻挡，使得水流携带的泥沙沉积下来，从根本上解决了基础遭受冲刷的问题。所述装载板和菱形格栅叠加预埋在河床内；当水流冲击L型装载板时，其端部向下弯起形成的竖直板以及其外层设置的菱形格栅能够阻止L型装载板不被水流掀起，同时也对菱形格栅覆盖的河床起到了保护作用，防止水流冲刷。进一步地，所述L型装载板和菱形格栅的端部下弯深度由一般冲刷深度确定；菱形格栅的开口大小根据水流流速以及一般冲刷深度确定。采用上述技术方案，产生了如下有益效果：本专利技术中，固定于装载板上的梳流齿遭受水流冲击时，由于其呈一定角度张开，能够将水流导向梳流齿两侧，最终通过一排排的梳流齿将部分水流导出墩柱及基础的冲刷范围；当梳流齿将水流导向两侧的同时，也有部分水流被其上不同间距的开口划分为越来越细小的小股水流，并且在此过程中由于能量的损失，导致水流流速降低，这样有效避免了桥墩和基础遭受强有力的冲蚀作用；由于梳流齿的作用水流的流速降低，携沙能力也降低，大量泥沙在墩柱及基础附近堆积，从根本上解决了基础遭受冲刷的问题；预埋于河床内的装载板和菱形格栅能够有效阻挡装载板不被水流掀起，同时也对其所覆盖的河床起到保护作用，防止河床遭受水流冲刷。附图说明图1是本专利技术的使用状态正视图；图2是本专利技术的使用状态侧视图；图3是本专利技术的使用状态俯视图；图4是本专利技术中梳流齿的详图；图中：1-水面；2-桥墩；3-基础；4-河床；5-梳流齿；6-L型装载板；7-菱形格栅；8-张开角度；9-齿间间距。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。具体实施方式的内容不作为对本专利技术的保护范围的限制。如图1-4所示，本实施例的一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，包括梳流齿5、L型装载板6以及菱形格栅7。如图2所示，L型装载板6预埋于基础3和河床4内，L型装载板6的水平板后端嵌固于桥梁墩柱的基础3内，其埋置于河床4内的前端向下弯起，形成竖直板，防止由于水流流速过大导致L型装载板6掀起，从而损坏梳流齿5。若干梳流齿5分层交错布置在桥墩2和基础3受水流冲刷的上游侧，每个梳流齿5均与L型装载板6的水平板垂直焊接在一起。菱形格栅7紧贴在L型装载板6竖直板的外侧并同样预埋于河床4内。如图3-4所示，沿上游向桥墩2方向，每层梳流齿5交错布置，梳流齿5的张开角度8逐渐增大，齿间间距9逐渐减小，使得水流从上游向桥墩2流动过程中被逐层分流，达到降低流速、降低泥沙携带能力和降低冲击墩身流速的目的。L型装载板6位于河床4内的埋置深度大于梳流齿5整体高度的20％，以防止梳流齿5在大流速状态下发生失稳现象。本实施例中，梳流齿5为不锈钢材料制成的弯折板，其板厚度应5mm，张开角度在60°-150°之间逐渐增大，其上的齿间间距9在1cm-10cm之间逐渐减小。同层相邻梳流齿5的间距在2cm-6cm之间，相邻两层梳流齿5的间距在0.5m-2.0m之间，每层梳流齿5所需数量及布置范围根据水流流速、河床地质和桥墩迎水面积情况具体确定。此外，L型装载板6为不锈钢材料。菱形格栅7的材质为玄武岩纤维。本专利技术的工作原理如下：当梳流齿5遭受水流冲击时，由于其呈一定角度张开，可以将水流逐层导向梳流齿两侧，避免了桥墩2和基础3受到水流的冲刷。当梳流齿5遭受水流冲击时，由于其上有不同间距的齿，使得一股粗壮的水流被逐层逐步地分为多股细小的水流，并且在穿过梳流齿5的过程中由于能量的损失，导致水流流速降低，有效避免了墩柱2和基础3遭受强有力的冲蚀作用。当梳流齿5遭受水流冲击时，由于梳流齿5的逐层阻挡，使得水流携带的泥沙沉积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，其特征在于：包括梳流齿(5)、L型装载板(6)以及菱形格栅(7)；所述L型装载板(6)预埋于基础(3)和河床(4)内，所述L型装载板(6)的水平板后端嵌固于所述桥梁墩柱的基础(3)内，其埋置于河床(4)内的前端向下弯起，形成竖直板，防止由于水流流速过大导致L型装载板(6)掀起，从而损坏梳流齿(5)；若干所述梳流齿(5)分层交错布置在桥墩(2)和基础(3)受水流冲刷的上游侧，每个梳流齿(5)均与L型装载板(6)的水平板垂直焊接在一起；所述菱形格栅(7)紧贴在L型装载板(6)竖直板的外侧并同样预埋于河床(4)内；沿上游向桥墩(2)方向，每层梳流齿(5)交错布置，梳流齿(5)的张开角度(8)逐渐增大，齿间间距(9)逐渐减小，使得水流从上游向桥墩(2)流动过程中被逐层分流，达到降低流速、降低泥沙携带能力和降低冲击墩身流速的目的；所述L型装载板(6)位于河床(4)内的埋置深度大于梳流齿(5)整体高度的20％，以防止梳流齿(5)在大流速状态下发生失稳现象。/n
【技术特征摘要】
1.一种重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，其特征在于：包括梳流齿(5)、L型装载板(6)以及菱形格栅(7)；所述L型装载板(6)预埋于基础(3)和河床(4)内，所述L型装载板(6)的水平板后端嵌固于所述桥梁墩柱的基础(3)内，其埋置于河床(4)内的前端向下弯起，形成竖直板，防止由于水流流速过大导致L型装载板(6)掀起，从而损坏梳流齿(5)；若干所述梳流齿(5)分层交错布置在桥墩(2)和基础(3)受水流冲刷的上游侧，每个梳流齿(5)均与L型装载板(6)的水平板垂直焊接在一起；所述菱形格栅(7)紧贴在L型装载板(6)竖直板的外侧并同样预埋于河床(4)内；沿上游向桥墩(2)方向，每层梳流齿(5)交错布置，梳流齿(5)的张开角度(8)逐渐增大，齿间间距(9)逐渐减小，使得水流从上游向桥墩(2)流动过程中被逐层分流，达到降低流速、降低泥沙携带能力和降低冲击墩身流速的目的；所述L型装载板(6)位于河床(4)内的埋置深度大于梳流齿(5)整体高度的20％，以防止梳流齿(5)在大流速状态下发生失稳现象。
2.根据权利要求1所述的重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，其特征在于：所述梳流齿(5)为不锈钢材料制成的弯折板，其板厚度应大于2mm，张开角度在60°-150°之间，其上的齿间间距(9)在1cm-10cm之间。
3.根据权利要求1所述的重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，其特征在于：同层相邻梳流齿(5)的间距在2cm-6cm之间，相邻两层梳流齿(5)的间距在0.5m-2.0m之间，每层梳流齿(5)所需数量及布置范围根据水流流速、河床地质和桥墩迎水面积情况确定。
4.根据权利要求1所述的重载铁路桥梁墩柱基础抵抗冲刷的梳流齿装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永前，李勇，许宏伟，陈树礼，张彦兵，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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