本发明涉及桥梁沉井基础防护技术领域，特别涉及一种桥梁沉井基础。
背景技术：
目前，天然河道修建桥梁后，桥梁桥墩基础发生局部冲刷是不可避免的。通常认为桥梁桥墩基础的局部冲刷是由其基础周围马蹄涡系造成的，而马蹄涡系是由下潜水流引起的。具体地，桥梁基础周边不同位置局部冲刷原因为：桥墩前侧冲刷是桥墩前侧马蹄涡造成的；桥墩两侧冲刷主要是由于两侧水流挤压引起的加速水流与桥墩前侧马蹄涡形成的马蹄涡系共同造成的；桥墩后侧冲刷主要有桥墩两侧脱落马蹄涡形成的尾马蹄涡造成的。综上所述，桥墩前侧马蹄涡是桥梁桥墩基础局部冲刷的主要因素。
现有技术中，对于桥梁桥墩基础局部冲刷的防护，通常指桥梁桥墩基础局部冲刷深度达到或接近其设计警戒深度时，进行被动的维护措施修复桥梁桥墩基础局部冲刷，耗材较大，成本较高。另外，随着国内外大型或特大型桥梁桥墩基础多采用大型深水沉井基础，其尺度已远远大于常见的桥梁桥墩基础，传统的维护措施会使耗材进一步加大，成本进一步提高。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种桥梁沉井基础，以解决相关技术中采用被动的维护措施修复桥梁沉井基础的局部冲刷，耗材大，成本高的技术问题。
本发明提供了一种桥梁沉井基础，包括：
沉井基础主体；
第一挡板，其水平放置于所述沉井基础主体前侧的河床面上，且所述第一挡板的一侧端与所述沉井基础主体的迎水端连接；
至少两个第二挡板，其沿竖直方向间隔预设的距离设置在所述第一挡板上方，每个所述第二挡板的同一侧端与所述沉井基础主体的迎水端连接；沿水流方向上每个所述第二挡板的长度小于所述第一挡板的长度；垂直于水流方向上每个所述第二挡板的宽度小于或等于所述第一挡板的宽度。
一些实施例中，所述第一挡板配设有第一螺杆，所述第一挡板中间沿水流方向设有通孔；所述第一螺杆一端固定于所述沉井基础主体迎水端上，另一端用于穿过所述通孔，并通过紧固螺母以使所述第一挡板与所述沉井基础主体迎水端连接。
一些实施例中，每个所述第二挡板均配设有第二螺杆，每个所述第二挡板中间沿水流方向均设有螺纹孔；每个所述第二螺杆一端固定于所述沉井基础主体迎水端上，另一端用于与对应的所述第二挡板的螺纹孔螺纹连接，并通过紧固螺母以使对应的所述第二挡板与所述沉井基础主体迎水端连接。
一些实施例中，所述第一挡板和每个所述第二挡板沿水流方向的两侧均向上弯曲10°～15°。
一些实施例中，所述沉井基础主体沿水流方向中间为矩形、两端为半圆形结构，所述第一挡板沿水流方向的长度不小于所述沉井基础主体半圆形结构直径的0.3倍，垂直于水流方向的宽度不小于所述沉井基础主体半圆形结构直径的0.2倍。
一些实施例中，每个所述第二挡板沿水流方向的长度不小于所述沉井基础主体半圆形结构直径的0.2倍，垂直于水流方向的宽度不小于所述沉井基础主体半圆形结构直径的0.05倍。
一些实施例中，所述第一挡板和每个所述第二挡板的厚度均不小于所述沉井基础主体半圆形结构直径的0.01倍。
一些实施例中，所述第二挡板的数量为四个。
一些实施例中，所述第一挡板和第二挡板均为钢板制成。
一些实施例中，所述第一挡板和第二挡板均为聚乙烯复合材料制成。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种桥梁沉井基础，由于在沉井基础主体前侧的河床面上设置第一挡板，在第一挡板上方沿竖直方向间隔预设的距离设置多个第二挡板，多个第二挡板可以减小沉井基础主体前测的下潜水流的流速强度，进而减弱下潜水流形成的马蹄涡；同时，每个第二挡板的长度均小于第一挡板的长度，每个第二挡板的宽度小于或等于第一挡板的宽度，减弱后的下潜水流即使在第二挡板前测形成马蹄涡，在第一挡板的阻挡下，可以大限度的减小马蹄涡对桥梁沉井基础的局部冲刷。因此，本发明能够主动减缓水流对桥梁沉井基础的局部冲刷，且第一挡板和第二挡板结构简单，易维护，成本低，有着较好的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的桥梁沉井基础的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的桥梁沉井基础受水流作用的示意图；
图3为本发明实施例提供的第一挡板的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二挡板的结构示意图；
图中：1、第一挡板；2、第二挡板；3、第一螺杆；4、第二螺杆；5、沉井基础主体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种桥梁沉井基础，其能解决现有技术中，采用被动的维护措施修复桥梁沉井基础的局部冲刷，耗材大，成本高的技术问题。
参见图1所示，一种桥梁沉井基础，包括：沉井基础主体5、第一挡板1以及至少两个第二挡板2。沉井基础主体5的形状较多，如方形、圆形等，本发明实施例以沿水流方向中间为矩形、两端为半圆形结构的沉井基础主体5为例进行说明。
第一挡板1水平放置于沉井基础主体5前侧的河床面上，且第一挡板1的一侧端与沉井基础主体5的迎水端连接。至少两个第二挡板2沿竖直方向间隔预设的距离设置在第一挡板1上方，每个第二挡板2的同一侧端与沉井基础主体5的迎水端连接。沿水流方向上每个第二挡板2的长度小于第一挡板1的长度，垂直于水流方向上每个第二挡板2的宽度不大于第一挡板1的宽度。本发明实施例中的桥梁沉井基础，第二挡板2的数量为四个。具体地，第二挡板2设置于一半水深以下，具体间距根据实际水深情况而定，相邻第二挡板2间距不能小于垂直于水流方向上宽度的1/2。
本发明实施例中的桥梁沉井基础，其工作原理如下：
参见图1和图2所示，当桥梁沉井基础遭遇水流冲击，其不同层水流将在沉井基础主体的迎水端形成沿壁面上下相等动量的两股水流，在每层水流综合作用下，将在靠近桥梁沉井基础前侧的河床面附近形成最大下潜流速，该流速强度与桥梁沉井基础周边马蹄涡系强度密切相关。
在若干第一挡板1作用下，其不同层水流形成的下潜水流受到第一挡板1的阻碍被削弱。根据动量守恒原理可知，其水流将可能从冲击点左右及前后运动。其中，左右水流分别向桥墩两侧运动；同时，对于前后两股水流(向桥梁沉井基础前或后运动)，由于受到近桥梁沉井基础处的阻挡以及来流水流的顶冲作用，相对于向左右两侧运动水流来讲，可以忽略不计。
同时，河床面处设置第二挡板2，沿水流方向上每个第二挡板2的长度小于第一挡板1的长度；垂直于水流方向上每个第二挡板2的宽度不大于第一挡板1的宽度。第二挡板2基本覆盖被削减后的下潜水流形成马蹄涡的运动范围，能够减小马蹄涡对桥梁沉井基础的局部冲刷。
与现有技术相比，本发明实施例中的桥梁沉井基础，由于在沉井基础主体5前侧的河床面上设置第一挡板1，在第一挡板1上方沿竖直方向间隔预设的距离设置多个第二挡板，多个第二挡板可以减小沉井基础主体前测的下潜水流的流速强度，进而减弱下潜水流形成的马蹄涡；同时，每个第二挡板2的长度均小于第一挡板1的长度，每个第二挡板2的宽度小于或等于第一挡板1的宽度，减弱后的下潜水流即使在第二挡板2前测形成马蹄涡，在第一挡板1的阻挡下，可以大限度的减小马蹄涡对桥梁沉井基础的局部冲刷。因此，本发明能够主动减缓水流对桥梁沉井基础的局部冲刷，且第一挡板1和第二挡板2结构简单，易维护，成本低，有着较好的经济效益。
作为可选的实施方式，参见图3所示，第一挡板1配设有第一螺杆3，第一挡板1中间沿水流方向设有通孔。第一螺杆3一端固定于沉井基础主体5迎水端的半圆形结构上，另一端用于穿过通孔，并通过紧固螺母以使第一挡板1与沉井基础主体5迎水端的半圆形结构连接。
作为可选的实施方式，参见图4所示，每个第二挡板2均配设有第二螺杆4，每个第二挡板2中间沿水流方向均设有螺纹孔。每个第二螺杆4一端固定于沉井基础主体5迎水端的半圆形结构上，另一端用于与对应的第二挡板2的螺纹孔螺纹连接，并通过紧固螺母以使对应的第二挡板2与沉井基础主体5迎水端的半圆形结构连接。
作为可选的实施方式，第一挡板1和每个第二挡板2沿水流方向的两侧均向上弯曲10°～15°。一方面，第一挡板1和每个第二挡板2均沿水流方向的两侧均向上弯曲一定角度形成包裹形状，有利于减弱下潜水流的流速；另一方面，第一挡板1和每个第二挡板2左右两股水流将会向上层运动，也有利于减弱下潜水流的流速，减弱马蹄涡效应，减弱水流对河床的冲刷。
作为可选的实施方式，第一挡板1沿水流方向的长度不小于沉井基础主体5半圆形结构直径的0.3倍，垂直于水流方向的宽度不小于沉井基础主体5半圆形结构直径的0.2倍。进一步地，每个第二挡板2沿水流方向的长度不小于沉井基础主体5半圆形结构直径的0.2倍，垂直于水流方向的宽度不小于沉井基础主体5半圆形结构直径的0.05倍。更进一步地，第一挡板1和每个第二挡板2的厚度均不小于沉井基础主体5半圆形结构直径的0.01倍。
假设沉井基础主体5的半圆形结构的直径为d，则沉井基础主体5的矩形结构的短边b＝d，长边a＝c*d，其中c＞0。第一挡板1沿水流方向的长度不小于0.3d，垂直于水流方向的宽度不小于0.2d。每个第二挡板2沿水流方向的长度不小于0.2d，垂直于水流方向的宽度不小于0.2d。第一挡板1沿水流方向的长度不小于0.3d基本覆盖马蹄涡的运动中范围。第一挡板1和每个第二挡板2的厚度均不小于0.01d。
作为可选的实施方式，第一挡板1和第二挡板2均为钢板制成，钢板强度高，易加工，且成本交底。若第一挡板1和第二挡板2出现损坏，也很容易更换，可降低桥梁沉井基础的维护难度和使用成本都。
作为可选的实施方式，第一挡板1和第二挡板2均为聚乙烯复合材料制成，聚乙烯复合材料耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，质量轻，且成本交底，若第一挡板1和第二挡板2出现损坏，也很容易更换，可降低桥梁沉井基础的维护难度和使用成本。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种桥梁沉井基础，其特征在于，包括：
沉井基础主体(5)；
第一挡板(1)，其水平放置于所述沉井基础主体(5)前侧的河床面上，且所述第一挡板(1)的一侧端与所述沉井基础主体(5)的迎水端连接；
至少两个第二挡板(2)，其沿竖直方向间隔预设的距离设置在所述第一挡板(1)上方，每个所述第二挡板(2)的同一侧端与所述沉井基础主体(5)的迎水端连接；沿水流方向上每个所述第二挡板(2)的长度均小于所述第一挡板(1)的长度；垂直于水流方向上每个所述第二挡板(2)的宽度均小于或等于所述第一挡板(1)的宽度。
2.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
所述第一挡板(1)配设有第一螺杆(3)，所述第一挡板(1)中间沿水流方向设有通孔；所述第一螺杆(3)一端固定于所述沉井基础主体(5)迎水端上，另一端用于穿过所述通孔，并通过紧固螺母以使所述第一挡板(1)与所述沉井基础主体(5)迎水端连接。
3.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
每个所述第二挡板(2)均配设有第二螺杆(4)，每个所述第二挡板(2)中间沿水流方向均设有螺纹孔；每个所述第二螺杆(4)一端固定于所述沉井基础主体(5)迎水端上，另一端用于与对应的所述第二挡板(2)的螺纹孔螺纹连接，并通过紧固螺母以使对应的所述第二挡板(2)与所述沉井基础主体(5)迎水端连接。
4.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
所述第一挡板(1)和每个所述第二挡板(2)沿水流方向的两侧均向上弯曲10°～15°。
5.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
所述沉井基础主体(5)沿水流方向中间为矩形、两端为半圆形结构，所述第一挡板(1)沿水流方向的长度不小于所述沉井基础主体(5)半圆形结构直径的0.3倍，垂直于水流方向的宽度不小于所述沉井基础主体(5)半圆形结构直径的0.2倍。
6.如权利要求5所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
每个所述第二挡板(2)沿水流方向的长度不小于所述沉井基础主体(5)半圆形结构直径的0.2倍，垂直于水流方向的宽度不小于所述沉井基础主体(5)半圆形结构直径的0.05倍。
7.如权利要求5所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：
所述第一挡板(1)和每个所述第二挡板(2)的厚度均不小于所述沉井基础主体(5)半圆形结构直径的0.01倍。
8.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：所述第二挡板(2)的数量为四个。
9.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：所述第一挡板(1)和第二挡板(2)均为钢板制成。
10.如权利要求1所述的一种桥梁沉井基础，其特征在于：所述第一挡板(1)和第二挡板(2)均为聚乙烯复合材料制成。
技术总结