本發(fā)明涉及水壩橋墩護(hù)砌，具體為基于水利工程的橋墩基礎(chǔ)局部沖刷防護(hù)裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

1、橋墩沖刷防護(hù)的原理主要是通過改變水流的流動方式和減弱水流的沖擊力來保護(hù)橋墩基礎(chǔ)，常見的防護(hù)原理包括：

2、阻擋和分散水流：通過在橋墩周圍設(shè)置護(hù)圈、護(hù)套或拋石等裝置，阻擋和分散水流，減少水流直接沖擊橋墩基礎(chǔ)的強(qiáng)度；改變水流方向：利用混凝土鉸鏈排或環(huán)翼式橋墩等裝置，改變水流方向，減緩水流速度，從而減少沖刷；增加河床穩(wěn)定性：通過拋石或鋪設(shè)防護(hù)板等方法，增加河床的穩(wěn)定性，防止泥沙被沖走；減弱漩渦效應(yīng)：在橋墩周圍設(shè)置防護(hù)裝置，削弱馬蹄形漩渦和尾流漩渦的強(qiáng)度，減少這些漩渦對橋墩基礎(chǔ)的沖刷作用。

3、公告號cn112746556b公開了一種下凹型旋轉(zhuǎn)正態(tài)曲面與散粒體結(jié)合的橋墩沖刷防護(hù)方法，該方法用于跨海或跨河橋梁橋墩基礎(chǔ)沖刷的防護(hù)，當(dāng)橋墩或橋樁底部周圍局部沖刷坑達(dá)到設(shè)定深度后，鋪設(shè)下凹的旋轉(zhuǎn)正態(tài)曲面防護(hù)結(jié)構(gòu)，并在旋轉(zhuǎn)正態(tài)曲面防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋪設(shè)特定厚度的散粒體。本發(fā)明的防護(hù)方法將沖刷坑內(nèi)的正態(tài)曲面結(jié)構(gòu)抵御下沖水流與散粒體層削弱馬蹄形漩渦有機(jī)結(jié)合起來，正態(tài)曲面結(jié)構(gòu)主要用于抵御墩前下沖水流，散粒體層可以消減橋墩周圍的馬蹄渦。該防護(hù)體系能在大橋使用期間，消減橋墩周圍下沖水流和馬蹄渦能量，減小局部沖刷，對橋墩基礎(chǔ)起到有效保護(hù)作用。

4、由于水流在不同時期所呈現(xiàn)出的變化不同，對橋墩沖刷的影響也不同，而對橋墩進(jìn)行防護(hù)沖刷的方法大多通過澆筑固定的沖刷防護(hù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，沖刷防護(hù)結(jié)構(gòu)的形態(tài)及位置取決于水流的狀態(tài)。

5、沖刷防護(hù)結(jié)構(gòu)對于沖刷的防護(hù)效果與水流的沖刷狀態(tài)以及防護(hù)結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)，水流的方向以及沖刷力度直接影響到防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)效果，錐形或流線型設(shè)計的防護(hù)結(jié)構(gòu)在水流由側(cè)面沖擊橋墩時，防護(hù)效果會降低，而圓形或弧形的防護(hù)結(jié)構(gòu)在水流高低變化較大時，防護(hù)效果也會出現(xiàn)變化。因此，有必要提出減少水流沖刷狀態(tài)變化對防護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的沖刷防護(hù)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供基于水利工程的橋墩基礎(chǔ)局部沖刷防護(hù)裝置及施工方法，在水流沖刷狀態(tài)變化時做出相應(yīng)的調(diào)整，防護(hù)裝置對于多沖刷狀態(tài)的防護(hù)效果。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：基于水利工程的橋墩基礎(chǔ)局部沖刷防護(hù)裝置，包括：

3、定基座，一體成型設(shè)置，與橋墩底部一起設(shè)置于水壩河床內(nèi)部，定基座貼合橋墩設(shè)置，定基座外側(cè)設(shè)置多個用于安裝監(jiān)測組件的安裝槽，監(jiān)測組件位于安裝槽內(nèi)部監(jiān)測水流狀態(tài)變化數(shù)據(jù)；

4、動組件，與定基座配合且能夠相對于定基座運(yùn)動，動組件獲取監(jiān)測組件獲取的水流狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，并根據(jù)水流狀態(tài)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；

5、弧形結(jié)構(gòu)，開設(shè)于動組件與定基座外側(cè)，且動組件與定基座所開設(shè)的弧形結(jié)構(gòu)尺寸不一致，動組件調(diào)整位置使動組件外側(cè)的弧形結(jié)構(gòu)與定基座所開設(shè)的弧形結(jié)構(gòu)配合；

6、貼合板，設(shè)置于動組件與定基座配合位置，減少動組件與定基座的磨損；

7、處理終端，獲取監(jiān)測組件監(jiān)測的水流狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，根據(jù)水流狀態(tài)變化數(shù)據(jù)確定動組件的運(yùn)動數(shù)據(jù)，控制動組件基于運(yùn)動數(shù)據(jù)相較于定基座調(diào)整。

8、在本發(fā)明一或多個實施方式中，弧形結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于定基座外側(cè)第一弧形槽以及設(shè)置于動組件外側(cè)的第二弧形槽，第一弧形槽開設(shè)尺寸以及螺旋角度一致，第二弧形槽開設(shè)尺寸由大到小設(shè)置，第二弧形槽與第一弧形槽的連接位置為弧形過度設(shè)置，該第二弧形槽的螺旋角度依次變化。

9、在本發(fā)明一或多個實施方式中，監(jiān)測組件包括安裝架，該安裝架頂部或底部設(shè)置浮板，浮板用于對監(jiān)測組件的位置進(jìn)行支撐，安裝槽用于限制監(jiān)測組件的上下運(yùn)動位置。

10、在本發(fā)明一或多個實施方式中，監(jiān)測組件還包括：

11、定位架，其內(nèi)部設(shè)置可擺動的卡板，卡板內(nèi)側(cè)設(shè)置可擺動的檢測板，檢測板擺動軸線垂直于卡板擺動軸線；

12、姿態(tài)傳感器，安裝于卡板內(nèi)側(cè)用于對卡板位置進(jìn)行監(jiān)測；

13、流速傳感器，安裝于檢測板內(nèi)側(cè)，用于對水流流速進(jìn)行監(jiān)測。

14、在本發(fā)明一或多個實施方式中，動組件由第一可動件和第二可動件以及驅(qū)動第一可動件和第二可動件的驅(qū)動單元組成；

15、處理終端獲取每個監(jiān)測組件中卡板的擺動角度，根據(jù)卡板擺動角度計算水流流動方向：

16、將采集到的卡板擺動角度數(shù)據(jù)傳輸至處理終端，使用以下公式計算每個卡板的擺動方向θi：

17、

18、其中，θi是第i個翼板的擺動角度，xi和yi分別是翼板在水平方向和垂直方向上的位移；

19、通過分析多個卡板的擺動角度，確定水流的主方向，使用向量合成的方法，將所有卡板的擺動方向向量進(jìn)行合成，得到水流的總體方向d：

20、

21、其中，d是水流的總體方向向量，di是第i翼板的擺動方向向量，n是翼板的總數(shù)。

22、在本發(fā)明一或多個實施方式中，第一可動件包括：

23、嚙合臺，螺旋安裝于定基座內(nèi)側(cè)，該嚙合臺由定基座上部插入定基座內(nèi)側(cè)，弧形結(jié)構(gòu)開設(shè)于嚙合臺外壁；

24、螺旋槽，開設(shè)于定基座外壁，嚙合臺延伸至螺旋槽內(nèi)部，在螺旋槽的限制下上下運(yùn)動呈螺旋狀；

25、插槽，開設(shè)于定基座中部，嚙合臺延伸至插槽內(nèi)部。

26、在本發(fā)明一或多個實施方式中，第二可動件包括：

27、引導(dǎo)板，可轉(zhuǎn)動設(shè)置于定基座與嚙合臺外側(cè)，引導(dǎo)板內(nèi)側(cè)貼合定基座以及嚙合臺外壁；

28、錐臺，位于引導(dǎo)板外側(cè)，引導(dǎo)板外壁設(shè)置導(dǎo)軌，錐臺延伸至導(dǎo)軌內(nèi)部并被導(dǎo)軌限制運(yùn)動路徑；

29、浮片，設(shè)置于錐臺頂部，且該浮片能夠相對于錐臺擺動。

30、在本發(fā)明一或多個實施方式中，驅(qū)動單元包括：

31、固定架，固定安裝于橋墩外部，固定架內(nèi)側(cè)設(shè)置驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)作為驅(qū)動件驅(qū)動嚙合臺運(yùn)動，驅(qū)動臺與驅(qū)動電機(jī)之間通過傳動組件傳動，通過多個驅(qū)動電機(jī)帶動驅(qū)動臺運(yùn)動；

32、定位板，可轉(zhuǎn)動設(shè)置于嚙合臺外側(cè)，嚙合臺外側(cè)設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與定位板嚙合并驅(qū)動定位板相對于嚙合臺轉(zhuǎn)動。

33、本發(fā)明還提供一種橋墩基礎(chǔ)局部沖刷防護(hù)裝置的施工方法，用于上述沖刷防護(hù)裝置，包括以下步驟：

34、開設(shè)基坑，在基坑內(nèi)部搭建框架，通過混凝土澆筑定基座下半部分，并將定基座上半部分安裝在定基座下半部分上部，等待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除框架；

35、搭建定基座上部的橋墩框架，進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度后拆除橋墩框架，并搭建安裝平臺，通過吊裝的方式將動組件吊裝安裝于定基座上方，使定基座與動組件嚙合；

36、將監(jiān)測組件安裝于定基座外側(cè)，調(diào)試監(jiān)測組件靈敏度，確定監(jiān)測組件的監(jiān)測穩(wěn)定性；

37、測試動組件的運(yùn)動路徑，并測量動組件的誤差，調(diào)整誤差后，將動組件與橋墩連接，待混凝土干燥完成后，填埋基坑，并拆除圍擋，水流進(jìn)入圍擋內(nèi)部。

38、在本發(fā)明一或多個實施方式中，在進(jìn)行動組件吊裝之前，橋墩澆筑至動組件與橋墩的連接位置，便于對動組件進(jìn)行吊裝，動組件與定基座均能夠通過預(yù)制件或澆筑的方式進(jìn)行安裝。

39、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明具備以下有益效果：

40、1、本發(fā)明通過設(shè)置于橋墩底部的定基座與可運(yùn)動變化的動組件進(jìn)行配合，在水流沖刷狀態(tài)改變時，動組件根據(jù)水流沖刷狀態(tài)變化，動組件與定基座配合改變狀態(tài)，調(diào)整防護(hù)裝置的防護(hù)位置，保證不同水流沖刷方向及高度下的防護(hù)效果。

41、2、動組件與定基座螺旋式配合，在進(jìn)行橋墩防護(hù)時，動組件螺旋調(diào)整與定基座之間的位置，而定基座與動組件外表均設(shè)置弧形結(jié)構(gòu)，在動組件螺旋運(yùn)動時，動組件與定基座之間的弧形結(jié)構(gòu)相互配合，實現(xiàn)不同的防護(hù)效果，通過弧形結(jié)構(gòu)引導(dǎo)水流，減少水流的紊動和漩渦。

42、3、動組件包括兩個可動件，其一為與定基座配合進(jìn)行螺旋運(yùn)動的第一可動件，第一可動件與基座貼合，且能夠改變高度，其二為貼合第一可動件與基座的第二可動件，第二可動件可上下移動且能夠相對于第一可動件轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)多個方向多種水流沖刷強(qiáng)度的防護(hù)，保證防護(hù)效果。

43、4、通過設(shè)置于定基座外側(cè)的監(jiān)測組件獲取水流在橋墩處的水流變化以及水流沖刷方向，進(jìn)而能夠根據(jù)監(jiān)測組件對于水流狀態(tài)的監(jiān)測來進(jìn)行動組件的調(diào)整，根據(jù)水流在橋墩處的變化完成動組件與定基座配合對于橋墩的防護(hù)，而根據(jù)水流沖刷狀態(tài)對動組件進(jìn)行調(diào)整能夠減少水流沖刷對于防護(hù)裝置的損耗，保證防護(hù)裝置的使用壽命。