专利名称：一种用于桥塔的消浪结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁工程技术领域，是一种桥塔的附属结构，用于消减作用在桥塔上
的波浪力。
背景技术：
跨海桥梁的桥塔所处环境比较恶劣，波浪对桥塔产生冲击作用，这种冲击作用为
随机动力荷载，峰值很大，将会对桥梁造成严重威胁。为保障桥梁结构安全，需要根据桥塔
结构的特点和功能要求，研制专门的消浪结构来消减作用在桥塔上的波浪力。 根据工程实践和试验研究，对于具有强大破坏力的海浪，采取消减波能或顺应海
浪的方法比采取直接抗御的方法更有效。因此，近几十年来世界各国竟相研究各种新型的
消浪结构或消浪块体。 40年代，法国在码头工程中开始使用大圆筒深水防波堤。1961年，加拿大人加兰
(Jarlan)开发了多孔式沉箱直立堤。此后，研究者对大圆筒深水防波堤和多孔式沉箱直立
堤进行改进，发展了一系列消浪原理相似的消浪结构，如日本研究开发的半圆型堤、多孔凹
型曲面堤、波浪自稳防波堤、曲面纵向开孔堤、防冲击型堤等冲国则提出一种梳式防波堤，
这种防波堤在平面上成梳齿状，它是直立式防波堤的一种新型结构型式。 目前，用于直立式岸壁的消浪块体有十余种，比较成功的消浪块产品有日本的
WAROK及中国台湾的天力消浪块，而后者是于80年代在日本各种消浪砌块的基础上经多次
实验研究后制造出的一种改进型式，其性能较日本的各种消浪块都有改善。 研究发现，上述防波堤结构或消浪块体的消浪原理值得借鉴，但将其直接应用于
桥塔消浪存在一定的困难，原因在于(l)目前用于港口、码头工程的防波堤，其主要的目
的在于降低波浪反射率，尽可能减少港口 、码头工程面向海洋一侧的波浪能量交换，因此消
浪结构往往自成一体，直接放置在海床上，结构比较庞大和笨重。对于桥塔结构而言，桥塔
消浪结构的主要目的是消减其所受的波浪力。由于波浪能量主要集中在水面附近，因此，
为了节省工程造价，桥塔消浪结构可以仅在水面附近设置，并与桥塔结构结合在一起。(2)
港口、码头工程中的防波堤或消浪块体只是针对港口或堤岸面向海洋一侧的入射波进行消
减，而桥塔整体处于海洋中，它会受到从四周来袭的海浪作用，因此桥塔消浪结构应该对四
周入射的波浪都具有很好的消浪功能。 本发明借鉴港工工程的消浪基本原理，根据桥塔结构及其消浪的特点，研究得到 了能够消减桥塔波浪力的专门消浪结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于桥塔的消浪结构，能够有效地消减波浪对桥塔的动 力荷载峰值，且结构简单，安装方便，经济效益好。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是 —种用于桥塔的消浪结构，其包括套筒1、支撑板2和喇叭状凹曲面导浪块3 ;其中， 桥塔基础4顶面与设计水位平齐，片状支撑板2垂直固设于桥塔基础4侧周面，支撑板2上有圆形通孔7，开孔率为40% 60% ，喇叭状凹曲面导浪块3底面固接于桥塔基础4顶面，内侧面与桥塔塔柱5固接；支撑板2外端固接环状套筒1，套筒1顶端与桥塔基础4顶面平齐，套筒1上有竖条形通孔6，开孔率为30% 50% ;套筒1、支撑板2和桥塔基础4共同构成环形消浪室。 所述的用于桥塔的消浪结构，其所述套筒1和导浪块3的高度为设计波高的1. 5 2. 0倍；环形消浪室厚度为设计波长的1/10 1/5倍。 所述的用于桥塔的消浪结构，其所述套筒1上的通孔6，为竖条矩形状通孔6。
所述的用于桥塔的消浪结构，其所述支撑板2，其长方向与桥塔基础4的轴向一致。 所述的用于桥塔的消浪结构，其所述套筒1、支撑板2和桥塔基础4共同构成的环形消浪室，其顶部和底部透空。 所述的用于桥塔的消浪结构，其所述套筒1、支撑板2和导浪块3用钢材或钢筋混凝土或复合材料制成。 所述的用于桥塔的消浪结构，其所述喇叭状凹曲面导浪块3设在桥塔基础4与塔柱5的结合处，喇叭状凹曲面导浪块表面以钢筋混凝土成形，内部通过钢筋混凝土格构与桥塔基础和塔柱连接。 本发明通过环形消浪室和喇叭状凹曲面导浪块来消耗和吸收波浪能量，能够有效地消减作用在桥塔上的波浪力。本发明结构简单、安装方便且造价较低。
图1为本发明用于桥塔的消浪结构的立面示意 图2为本发明用于桥塔的消浪结构的平面示意 图3为本发明用于桥塔的消浪结构的套筒通孔示意 图4为本发明用于桥塔的消浪结构的支撑板通孔示意 图5为本发明用于桥塔的消浪结构的导浪块局部结构示意图。
附图中标记 套筒1 ;支撑板2 ;喇叭状凹曲面导浪块3 ;桥塔基础4 ;桥塔塔柱5 ;套筒竖条矩形开孔6 ;支撑板圆形开孔7 ;设计波高Hs ;环形消浪室厚度e ;套筒高度h ;支撑板基础固定端长度^ ;支撑板套筒固定端长度h2 ;支撑板高度f ;喇叭状凹曲面导浪块高度h3 ;喇叭状凹曲面导浪块顶部宽度t ;喇叭状凹曲面导浪块底部宽度d。
具体实施例方式
现结合附图对本发明进一步详细描述 本发明是一种用于桥塔的消浪结构，由套筒1、支撑板2和凹曲面导浪块3组成。套筒1经支撑板2设置在桥塔基础4周围，在平面上呈环形布置(如图1、2所示)；套筒l高度为1. 5 2. 0倍的设计波高，且设有竖条矩形通孔6(如图3所示)，开孔率为30% 50% 。套筒1通过支撑板2固定在桥梁基础4上，支撑板2为梯形，底边为^，顶边为h2，高
4为f ，其中h2 = h， f = e (如图4所示)。支撑板2上开圆通孔7 (如图4所示)，开孔率为40 % 60 % ，这些通孔能够保障水流在相邻腔室之间流动。套筒1 、支撑板2和桥塔基础4共同形成环形消浪室，消浪室的顶部和底部透空，消浪室的厚度为1/10 1/5倍的设计波长。凹曲面导浪块3设在桥塔基础4与塔柱5的结合部，并通过钢筋混凝土格构与基础4和塔柱5固结。凹曲面导浪块3凹曲形状采用二次曲线形(如图5所示)，二次曲线的方程为y = [V(d-t)2] (X-t)2-[2V(d-t)] (x-t)+h3。套筒1、支撑板2和导浪块3可采用钢材、钢筋混凝土或复合材料其中之一制成，采用整体或模块结构。 本发明通过消浪室和凹曲面导浪块来消耗和吸收波浪能量，能够有效地消减作用在桥塔上的波浪力，且能够为桥塔提供一定的防船撞能力。 本发明结构，当波浪袭击桥塔时，一部波浪作用在套筒迎浪面而发生反射，一部分波浪通过套筒通孔进入环形消浪室，并沿支撑板通孔流入相邻的消浪腔室。消浪室内不同相位的波浪之间相互干扰，从而消耗波浪的能量。消浪室的顶部和底部透空，这样波浪的上托力很小。 当波浪越过套筒结构冲击桥塔塔柱时，导浪块的凹弧形迎浪面将波浪的水平运动逐渐转变为竖向运动，使得部分水平波浪分力转换为竖向分力，从而削弱了作用在桥塔塔柱上的水平波浪力。 此外，当船舶撞击桥塔时，套筒和支撑板构成的组合结构对桥塔具有一定的保护作用。凹曲面导浪块与桥塔塔柱和基础固结，与桥塔结构形成受力整体，能对桥塔塔柱根部起到加固作用。
权利要求
一种用于桥塔的消浪结构，其特征在于包括套筒(1)、支撑板(2)和喇叭状凹曲面导浪块(3)；其中桥塔基础(4)顶面与设计水位平齐，片状支撑板(2)垂直固设于桥塔基础(4)侧周面，支撑板(2)上有圆形通孔(7)，开孔率为40％～60％，喇叭状凹曲面导浪块(3)底面固接于桥塔基础(4)顶面，内侧面与桥塔塔柱(5)固接；支撑板(2)外端固接环状套筒(1)，套筒(1)顶端与桥塔基础(4)顶面平齐，套筒(1)上有竖条形通孔(6)，开孔率为30％～50％；套筒(1)、支撑板(2)和桥塔基础(4)共同构成环形消浪室。
2. 根据权利要求1所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述套筒(1)和导浪块 (3)的高度为设计波高的1. 5 2. 0倍；环形消浪室厚度为设计波长的1/10 1/5倍。
3. 根据权利要求1所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述套筒(1)上的通孔(6)，为竖条矩形状通孔(6)。
4. 根据权利要求1所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述支撑板(2)，其长方 向与桥塔基础(4)的轴向一致。
5. 根据权利要求1所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述套筒(1)、支撑板(2)和桥塔基础(4)共同构成的环形消浪室，其顶部和底部透空。
6. 根据权利要求l所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述套筒(1)、支撑板(2)和导浪块(3)用钢材或钢筋混凝土或复合材料制成。
7. 根据权利要求1或6所述的用于桥塔的消浪结构，其特征在于所述喇叭状凹曲面导浪块(3)设在桥塔基础(4)与塔柱(5)的结合处，喇叭状凹曲面导浪块(3)表面以钢筋 混凝土成形，内部通过钢筋混凝土格构与桥塔基础和塔柱固定连接。
全文摘要
一种用于桥塔的消浪结构，涉及桥梁技术，包括套筒、支撑板和导浪块。桥塔基础顶面与设计水位平齐，片状支撑板垂直固设于基础侧周面，支撑板上有圆形通孔，开孔率40％～60％，喇叭状凹曲面导浪块底面固接于基础顶面，内侧面与桥塔塔柱固接。支撑板外端固接环状套筒，套筒顶端与基础顶面平齐，有竖条形通孔，开孔率30％～50％。导浪块和套筒高度为设计波高的1.5～2.0倍。套筒、支撑板和桥塔基础共同构成环形消浪室，环形消浪室厚度为设计波长的1/10～1/5倍，顶部和底部透空。套筒、支撑板和导浪块用钢材或钢筋混凝土或复合材料制成。本发明消耗和吸收波浪能量，有效消减波浪力对桥塔的作用；结构简单，安装方便，经济效益好。
文档编号E01D19/02GK101736689SQ20081022668
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者刘天成, 刘高, 吴宏波, 张喜刚, 徐国平, 李毅, 王秀伟, 陈上有 申请人:中交公路规划设计院有限公司