申请/专利权人：河南大学

申请日：2018-09-30

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN109056511B

主分类号：E01D19/02

分类号：E01D19/02;E01F15/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明涉及一种抵抗泥石流冲击的桥墩及其制作方法。该桥墩包括桥墩本体和导流防撞体，所述桥墩本体的下段套设有导流防撞体，所述导流防撞体上端面与桥墩本体连接的一端高于其远离桥墩本体的一端，导流防撞体位于桥墩本体迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大。本发明的导流防撞体为球鼻型，能够有效降低泥石流浆体对桥墩的冲击力；球鼻型结构能防止泥石流浆体的龙头超高；导流防撞体为双层结构，内部设置有交错布置的内、外劲板，可以在石块碰撞时发生弹塑变形，消耗石块的冲击能量；球鼻型结构呈斜坡状，能够及时排除雨水及浆体，减小对防护措施的侵蚀；背流面在两层钢板的圆弧段均设置连接板，便于施工和日常养护管理。

主权项：1.一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，包括桥墩本体（1）和导流防撞体（2），所述桥墩本体（1）的下段套设有导流防撞体（2），所述导流防撞体（2）上端面与桥墩本体（1）连接的一端高于其远离桥墩本体（1）的一端，导流防撞体（2）位于桥墩本体（1）迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大；所述导流防撞体（2）为双层结构、包括第一防撞层和第二防撞层，所述第一防撞层固定连接在桥墩本体的外层，所述第二防撞层固定连接在第一防撞层的外层；所述第一防撞层和桥墩本体（1）之间、第一防撞层和第二防撞层之间填充有缓冲吸能材料（8）；所述第一防撞层包括套设在桥墩本体（1）外层的内钢板（3），所述内钢板（3）和桥墩本体（1）之间设置有内劲板（4），所述第二防撞层包括套设在第一防撞层外层的外钢板（5），所述外钢板（5）和内钢板（3）之间固定连接有外劲板（6），外钢板（5）的外侧设置有无机富锌涂料层；所述内钢板（3）和外钢板（5）均包括球鼻型段和球鼻型段两侧的圆弧段。

全文数据：一种抵抗泥石流冲击的桥墩及其制作方法技术领域本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种抵抗泥石流冲击的桥墩及其制作方法。背景技术泥石流是山区危害最高的自然灾害之一。由于地震、火山爆发、洪涝等自然灾害或者人类不规则的工程活动引起，由高浓度的水、泥、砂、砾杂质等组成的典型特殊洪流，其往往具有突发性和随机性的特点，形成的过程也十分复杂，一般速度快、破坏力强且流量较大，在流动的过程产生出巨大的能量和破坏力。山区的地质条件较平原地区又更为复杂多变，板块运动、地震活动，加之人类长期活动，土地贫瘠、植被覆盖率降低，极大的增加了泥石流的发生概率。我国国土面积的三分之二以上都是山区，也是世界上泥石流现象比较广泛的国家之一，泥石流主要分布在我国西部及华北的山区地带。桥梁作为道路互通的重要纽带，时常遭受泥石流的冲毁，并且连年不断，有逐年增加的趋势。泥石流不仅凭借其强大的冲击能量能够直接冲毁桥涵建筑物，剪断墩台，推倒梁体，还会淤埋桥涵，减小桥下净空，淤高河床，泥石流中夹杂的石块淤泥等物质也会堵塞桥孔，降低桥涵的过水能力以及使用寿命；而且无论从交通运输经济，还是人类生命财产安全，造成的损失都是巨大的。一般情况下对于泥石流区的桥梁在设计阶段是要求尽量绕避，当必须穿越泥石流区时，应加强监测和预报的同时，立足本地、以排为主、导排护相结合的原则。目前桥墩防止泥石流冲击破坏有如下几种技术措施：一、在桥梁选线时尽量绕避受泥石流影响的区域，使桥梁线路远离泥石流沟区域。该技术措施有可能会加剧恶化整个线路条件，势必增加线路长度和工程投资，还会出现施工难度极大的情况。二、采用大跨度桥梁一跨跨越泥石流沟，不在泥石流沟中设置桥墩。该技术措施不仅受技术方案的影响，还会受泥石流区地形、沟壑宽度、标高、岩石土质等地质条件的影响，最终导致施工难度极大或工程投资剧增，导致此方案不成立。三、目前多采取工程措施进行泥石流的防治，常见的有拦挡、排导、防护、生物结构等。由于泥石流的复杂性，不同区域泥石流的特征往往大相径庭，因此，虽然针对不同的泥石流流域设计了相应的工程结构，但当泥石流发生时，还有可能越过层层的工程措施，直接冲击到桥墩上，桥梁的安全仍不能保障；同时，由于防治工程一般顺泥石流沟分散设置，维护难度可能较大。目前已有的措施确实可以起到减少、减弱泥石流发生和成灾能力等效果，但由于突降暴雨、地震等自然因素影响，还是会突发泥石流，不确定性大，规模不断加剧，并且还可能越过层层防护，直接冲击桥墩，单纯的依靠桥墩进行抵抗，并不能从根源上解决泥石流对于桥墩的冲击问题。发明内容本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种抵抗泥石流冲击的桥墩及其制作方法，该桥墩其能有效地提高抵抗泥石流的冲击破坏能力。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种抵抗泥石流冲击的桥墩，包括桥墩本体和导流防撞体，所述桥墩本体的下段套设有导流防撞体，所述导流防撞体上端面与桥墩本体连接的一端高于其远离桥墩本体的一端，形成斜坡状结构，该斜坡状结构的坡度为2%～5%，导流防撞体位于桥墩本体迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大。进一步地，所述导流防撞体为双层结构、包括第一防撞层和第二防撞层，所述第一防撞层固定连接在桥墩本体的外层，所述第二防撞层固定连接在第一防撞层的外层。进一步地，所述第一防撞层和桥墩本体之间、第一防撞层和第二防撞层之间填充有缓冲吸能材料。进一步地，所述填充缓冲吸能材料为泡沫铝、轻质泡沫塑料、聚氨酯泡沫铝或橡胶。进一步地，所述第一防撞层包括套设在桥墩本体外层的内钢板，所述内钢板和桥墩本体之间设置有内劲板，所述第二防撞层包括套设在第一防撞层外层的外钢板，所述外钢板和内钢板之间固定连接有外劲板，外钢板的外侧设置有无机富锌涂料层。进一步地，所述内劲板通过高强度结构胶粘接桥墩本体。进一步地，所述桥墩本体通过├型卡槽连接内劲板，桥墩本体外侧通过高强度结构胶粘接├型卡槽，├型卡槽包括竖直的连接部和水平的卡槽部，所述连接部与桥墩本体粘接，所述卡槽部插接有内劲板。进一步地，所述内钢板和外钢板均包括球鼻型段和球鼻型段两侧的圆弧段，所述圆弧段连接有连接板，所述连接板之间通过螺栓连接。进一步地，所述内劲板沿桥墩本体周向竖直设置，外劲板沿内钢板周向竖直设置，内劲板和外劲板均朝向桥墩本体的中心，相邻内劲板的水平轴线之间的夹角为10°～20°，相邻外劲板的水平轴线之间的夹角为10°～20°，所述内劲板和外劲板交错设置。上述抵抗泥石流冲击的桥墩的制作方法，具体步骤如下：步骤1：根据当地泥石流历史冲击高度数据来确定导流防撞体的高度，所述导流防撞体的高度大于当地泥石流历史冲击高度最大值。若无当地泥石流历史冲击高度数据，则根据野外调查的泥石流冲击高度数据和桥墩本体的实际高度来确定导流防撞体的高度；根据野外调查得到泥石流泥深一般为2.5m～6m；导流防撞体的高度不大于桥墩本体的高度且应大于2.5m。步骤2：预制桥墩本体和导流防撞体的内钢板、内劲板、外钢板和外劲板结构；步骤3：钢结构防腐处理：采用无机富锌涂料涂刷外钢板的外侧，形成无机富锌涂料层；步骤4：将内钢板、内劲板、外钢板和外劲板设置于桥墩本体下段，将缓冲吸能材料切割后填入第一防撞层和第二防撞层的空隙内，形成导流防撞体；步骤5：对导流防撞体上部与桥墩本体接触处进行封闭处理，对导流防撞体上、下端面进行防腐处理。相比现有技术，本发明的有益效果在于：1、本发明中的导流体为球鼻型，能够有效减小泥石流阻力，降低泥石流浆体对桥墩的冲击力；球鼻型结构从底部到上部逐渐扩大，可以防止泥石流浆体的龙头超高；导流防撞体为双层结构，双层结构内部设置有交错布置的内外劲板，可以在石块碰撞时发生弹塑变形，消耗石块的冲击能量；导流防撞体上端面与桥墩本体连接的一端高于远离桥墩本体的一端，该结构能够及时排除导流防撞体上端面的雨水及浆体，减小对桥墩本体和导流防撞体的侵蚀；背流面在两层钢板的圆弧段均设置连接板，便于施工和日常养护管理。2、无机富锌涂料层坚韧耐久，不易老化；耐水性能优异。其既有隔离腐蚀介质的作用，又有阴极保护作用，防护性能很好。可在车间涂装也可在现场涂装，不受场地限制。涂层干燥迅速，涂装后二小时的涂层即可达到使用需求，喷涂时无环境温度和相对湿度限制。3、本发明可使防护结构侵占河道的过流断面最大程度地减小，不仅节省工程投资，也有利于泥石流的顺利排泄，大大减小泥石流固体物质对结构产生的冲击力，并提高了跨越泥石流沟桥梁的安全性能。附图说明图1为本发明实施例的一种抵抗泥石流冲击的桥墩的结构示意图之一。图2为本发明实施例的一种抵抗泥石流冲击的桥墩的结构示意图之二。图3为本发明实施例的一种抵抗泥石流冲击的桥墩的外钢板和连接板的结构示意图。图4为本发明实施例的一种抵抗泥石流冲击的桥墩的桥墩本体、├型卡槽和内劲板的结构示意图。图5为图4中A处的放大图。附图标记：1为桥墩本体，2为导流防撞体，3为内钢板，4为内劲板，5为外钢板，6为外劲板，7为连接板，8为缓冲吸能材料，9为├型卡槽。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1如图1所示，一种抵抗泥石流冲击的桥墩，包括桥墩本体1和导流防撞体2，所述桥墩本体1的下段套设有导流防撞体2，所述导流防撞体2上端面与桥墩本体1连接的一端高于其远离桥墩本体1的一端，形成斜坡状结构，该斜坡状结构的坡度为5%，导流防撞体2位于桥墩本体1迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大。实施例2如图1～3所示，一种抵抗泥石流冲击的桥墩，包括桥墩本体1和导流防撞体2，所述桥墩本体1的下段套设有导流防撞体2，所述导流防撞体2上端面与桥墩本体1连接的一端高于其远离桥墩本体1的一端，形成斜坡状结构，该斜坡状结构的坡度为2%，导流防撞体2位于桥墩本体1迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大。导流防撞体2为双层结构、包括第一防撞层和第二防撞层，所述第一防撞层固定连接在桥墩本体2的外层，所述第二防撞层固定连接在第一防撞层的外层。所述第一防撞层和桥墩本体1之间、第一防撞层和第二防撞层之间填充有缓冲吸能材料8。所述填充缓冲吸能材料8为轻质泡沫塑料。所述第一防撞层包括套设在桥墩本体1外层的内钢板3，所述内钢板3和桥墩本体1之间设置有内劲板4，所述第二防撞层包括套设在第一防撞层外层的外钢板5，所述外钢板5和内钢板3之间固定连接有外劲板6，内劲板4和内钢板3之间为焊接固定，内劲板4通过高强度结构胶粘接桥墩本体1，外劲板6和内钢板3、外钢板5之间亦为焊接固定。内钢板3、内劲板4、外钢板5、外劲板6和连接板7均为钢结构。所述外钢板5的外侧设置有无机富锌涂料层。内劲板4沿桥墩本体1周向竖直设置，外劲板6沿内钢板3周向竖直设置，内劲板4和外劲板6均朝向桥墩本体1的中心，相邻内劲板4的水平轴线之间的夹角为10°～20°，相邻外劲板6的水平轴线之间的夹角为10°～20°，所述内劲板4和外劲板6交错设置。所述内钢板3和外钢板5均包括球鼻型段和球鼻型段两侧的圆弧段，所述圆弧段均连接有连接板7，所述连接板7之间通过螺栓连接。实施例3如图1～5所示，本实施例与实施例2基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：所用缓冲吸能材料8为泡沫铝；所述桥墩本体1通过├型卡槽9连接内劲板4，桥墩本体1外侧通过高强度结构胶粘接├型卡槽9，├型卡槽9包括竖直的连接部和水平的卡槽部，所述连接部与桥墩本体1粘接，所述卡槽部插接有内劲板4。实施例4本实施例与实施例2基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：所用缓冲吸能材料8为聚氨酯泡沫铝。实施例5本实施例与实施例2基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：所用缓冲吸能材料8为橡胶。实施例6一种抵抗泥石流冲击的桥墩的制作方法，具体步骤如下：步骤1：根据当地泥石流历史冲击高度数据来确定导流防撞体2的高度，所述导流防撞体2的高度大于当地泥石流历史冲击高度最大值；步骤2：预制桥墩本体1和导流防撞体2的内钢板3、内劲板4、外钢板5和外劲板6结构；步骤3：钢结构防腐处理：采用无机富锌涂料涂刷外钢板5的外侧，形成无机富锌涂料层；步骤4：将内钢板3、内劲板4、外钢板5和外劲板6设置于桥墩本体1下段，将缓冲吸能材料8切割后填入第一防撞层和第二防撞层的空隙内，形成导流防撞体2；步骤5：对导流防撞体2上部与桥墩本体1接触处进行封闭处理，对导流防撞体2上、下端面进行防腐处理。实施例7本实施例与实施例6基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于，步骤1中桥墩所在地无当地泥石流历史冲击高度数据，导流防撞体2的高度设置为4.5m。以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

权利要求：1.一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，包括桥墩本体（1）和导流防撞体（2），所述桥墩本体（1）的下段套设有导流防撞体（2），所述导流防撞体（2）上端面与桥墩本体（1）连接的一端高于其远离桥墩本体（1）的一端，导流防撞体（2）位于桥墩本体（1）迎流面的部分呈球鼻型结构，该球鼻型结构从下向上逐渐扩大。2.根据权利要求1所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述导流防撞体（2）为双层结构、包括第一防撞层和第二防撞层，所述第一防撞层固定连接在桥墩本体（2）的外层，所述第二防撞层固定连接在第一防撞层的外层。3.根据权利要求2所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述第一防撞层和桥墩本体（1）之间、第一防撞层和第二防撞层之间填充有缓冲吸能材料（8）。4.根据权利要求3所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述填充缓冲吸能材料（8）为泡沫铝、轻质泡沫塑料、聚氨酯泡沫铝或橡胶。5.根据权利要求2所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述第一防撞层包括套设在桥墩本体（1）外层的内钢板（3），所述内钢板（3）和桥墩本体（1）之间设置有内劲板（4），所述第二防撞层包括套设在第一防撞层外层的外钢板（5），所述外钢板（5）和内钢板（3）之间固定连接有外劲板（6），外钢板（5）的外侧设置有无机富锌涂料层。6.根据权利要求5所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述内劲板（4）通过高强度结构胶粘接桥墩本体（1）。7.根据权利要求5所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述桥墩本体（1）通过├型卡槽（9）连接内劲板（4），桥墩本体（1）外侧通过高强度结构胶粘接├型卡槽（9），├型卡槽（9）包括竖直的连接部和水平的卡槽部，所述连接部与桥墩本体（1）粘接，所述卡槽部插接有内劲板（4）。8.根据权利要求5所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述内钢板（3）和外钢板（5）均包括球鼻型段和球鼻型段两侧的圆弧段，所述圆弧段连接有连接板（7），所述连接板（7）之间通过螺栓连接。9.根据权利要求5所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩，其特征在于，所述内劲板（4）沿桥墩本体（1）周向竖直设置，外劲板（6）沿内钢板（3）周向竖直设置，内劲板（4）和外劲板（6）均朝向桥墩本体（1）的中心，相邻内劲板（4）的水平轴线之间的夹角为10°～20°，相邻外劲板（6）的水平轴线之间的夹角为10°～20°，所述内劲板（4）和外劲板（6）交错设置。10.基于权利要求1所述的一种抵抗泥石流冲击的桥墩的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：根据当地泥石流历史冲击高度数据来确定导流防撞体（2）的高度，所述导流防撞体（2）的高度大于当地泥石流历史冲击高度最大值；步骤2：预制桥墩本体（1）和导流防撞体（2）的内钢板（3）、内劲板（4）、外钢板（5）和外劲板（6）结构；步骤3：钢结构防腐处理：采用无机富锌涂料涂刷外钢板（5）的外侧，形成无机富锌涂料层；步骤4：将内钢板（3）、内劲板（4）、外钢板（5）和外劲板（6）设置于桥墩本体（1）下段，将缓冲吸能材料（8）切割后填入第一防撞层和第二防撞层的空隙内，形成导流防撞体（2）；步骤5：对导流防撞体（2）上部与桥墩本体（1）接触处进行封闭处理，对导流防撞体（2）上、下端面进行防腐处理。

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