[发明专利]一种抑制深水钢管桩涡激振动的可回收式保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡激振动抑制装置，更具体地说，涉及一种抑制深水钢管桩涡激振动的可回收式保护装置。

背景技术

随着经济建设的发展，深水桥梁桩基工程日益增多，其中钢管桩成为最为重要的桩基型式之一，应用非常广泛。但钢管桩桩在施工期内由于急流的影响，很有可能会发生涡激振动效应，从而对钢管桩产生破坏，这种情况已有多个案例出现。这类破坏主要发生在钢管桩施工期，出现在桩与桩之间未进行刚性固定连接且以单桩悬臂形式存在的时候，当多根桩柱架设横联后，涡激振动通常不易出现。但深水区施工期间受气象、水文条件的影响，常会出现单桩打设后天气变化被迫停工的情况，这时未架设横联的桩基会存在较大的安全隐患。目前常用的涡激振动抑制装置多是在钢管表面设置被动涡激振动抑制结构如螺旋结构等，或者设置主动涡激振动抑制结构如扰流水流或气流发生装置，这些装置都只适合应用于需要长期保护的深水立管上，不适合钢管桩临时保护的需求。如何临时保护钢管桩桩免遭破坏成为桩基工程中一个难以解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制深水钢管桩涡激振动的可回收式保护装置，用于在单桩打设后的停工期对打好的钢管桩加以保护，这种涡激振动抑制装置在需要的时候安装在钢管桩上，当重新开始工程的时候将其移除，这样就可以解决对钢管桩在需要的时候加以临时保护的技术问题。

上述技术问题可以通过如下的技术手段加以解决：一种抑制深水钢管桩涡激振动的可回收式保护装置，包括涡激振动抑制臂和用于安装涡激振动抑制臂的平台主体，使用时钢管桩固定在平台主体下侧中间，涡激振动抑制臂在钢管桩外周等间隔设置，其特征在于：抑制深水钢管桩涡激振动的可回收式保护装置还包括用于将平台主体固定在钢管上的可拆卸式夹紧装置，可拆卸式夹紧装置设置在平台主体的下侧。通过操作可拆卸式夹紧装置，将安装有涡激振动抑制臂的平台主体固定在钢管桩顶端，涡激振动抑制臂在钢管桩外周侧面就可以改变钢管桩后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，从而避免钢管的自振频率与漩涡的发放频率相接近，由此共振现象产生不了，涡激振动也就被抑制住了。

在上述技术方案的基础上，本发明可以做如下的改进：

平台主体由一个等边多边形结构的框架板、一个可拆卸式防护罩和设于可拆卸式防护罩顶端的吊环组成，其中框架板为中间开有电机轴孔的等边多边形结构，其每条边的相接处设有轴线水平的铰接轴，可拆卸式防护罩的下端通过紧固件(如螺栓)固定在框架板上侧的中间，可拆卸式防护罩的侧面和顶端设有供电缆线穿过的开孔。

框架板可以按需要设计为等边三角形、正方形、正五边形、正六边形、正七边形、正八边形等形状、正八边形结构。为了减轻重量，还可以在框架板上设置减重孔。正多边形结构便于均匀等距地在钢管桩周围设置涡流振动抑制臂，这样即使在水流方向发生变化时也可以有效地起到涡流振动抑制作用。

可拆卸式夹紧机构包括安装在可拆卸式防护罩内的驱动电机、转动轮、数根连杆和固定在连杆其中一端的内壁支撑块，其中驱动电机的电机轴竖直向下穿过框架板中间的电机轴孔，转动轮位于框架板的下方并与驱动电机的电机轴相连接；连杆上与内壁支撑块相对的一端等间隔地铰接在转动轮的外圆上，连接连杆和转动轮的铰接轴的轴线与驱动电机的电机轴的轴线相平行,连杆长度的两倍与转动轮的直径之和大于钢管桩的内径；连接驱动电机的电缆线从可拆卸式防护罩上的开孔穿过并汇总至总电缆线。连杆的数量最少是三根，也可以是四根、五根等需要的数目。使用时将转动轮、连杆和内壁支撑块伸入钢管桩内壁，启动驱动电机，使转动轮旋转，带动连杆转动，将内壁支撑块顶紧在钢管桩内壁上，从而起到将整个涡激振动抑制装置固定在钢管桩上的作用。

为起到良好的固定效果，内壁支撑块外径的弧度与钢管内壁的弧度相同。

涡激振动抑制臂包括机械摇臂、第一液压缸、第二液压缸、摇臂连杆和抑制杆，其中机械摇臂的下端通过摇臂连杆与抑制杆相连接，摇臂连杆的两端分别与机械摇臂和抑制杆铰接；第一液压缸的活塞杆与机械摇臂的上端铰接，第一液压缸的缸体与框架板铰接；第二液压缸的活塞杆与摇臂连杆相铰接，第二液压缸的缸体与机械摇臂相铰接；机械摇臂通过框架板的边缘处的铰接轴与框架板相铰接，机械摇臂与框架板的铰接点位于第一液压缸与机械摇臂的铰接点和第二液压缸与机械摇臂的铰接点之间，连接第一液压缸和第二液压缸的电线从可拆卸式防护罩上侧面的开孔穿过并汇总至总电缆线。第一液压缸和第二液压缸的协同伸缩动作可是实现机械摇臂以其与框架板之间的铰接轴为轴转动，带动抑制杆摇动，实现调整抑制杆与钢管桩之间角度和距离，以适配不同尺寸的钢管桩的目的。