本发明专利技术公开了一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，包括套筒、椭圆形挡流板、第一方形挡流板和第二方形挡流板，其中，所述套筒套设于桩基的外部；所述椭圆形挡流板固定于套筒外，椭圆形挡流板为顶部是圆形、底部是椭圆形的圆台。该用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，通过设置椭圆挡流板，一方面通过其斜面的缓冲削弱了桩前下潜流对底部海床的直接冲击，削弱了水流对桩周土体的冲刷作用，另一方面由于两侧短轴方向宽度较小，不对正常过流能力造成影响；并通过两扇方形挡流板分散了桩前水流，降低了水流对桩基的直接冲击，分散桩前下潜水流形成的马蹄涡对底部海床的剧烈掏刷。涡对底部海床的剧烈掏刷。涡对底部海床的剧烈掏刷。
【技术实现步骤摘要】
一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构
[0001]本专利技术涉及一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，属于潮流发电
技术介绍
[0002]随着经济生产能力水平的不断提高，可再生能源的开发利用受到国际范围的广泛重视。潮流能不仅能量密度高、具有较强的规律性和良好的可预测性，而且对土地资源、海洋环境影响较小，是一种开发前景良好的优质可再生清洁能源。嵌岩桩式潮流能水轮机由于具备成本低、施工简单、承载力高等优势受到广泛应用，其中又以单桩基础结构居多。
[0003]基础支撑结构的稳定性是保障整个潮流能工程安全运行的重要前提。然而单桩基础的失稳通常是造成潮流能工程结构毁灭性破坏的主要原因，这是由于桩基周围海床的长期局部冲刷与潮流对桩柱的冲击容易降低水轮机的稳定性，从而对工程安全造成影响。因此，对潮流能水轮机桩基础局部冲刷防护的研究具有重要的工程应用价值。
[0004]对于嵌岩桩式潮流能水轮机结构，基础单桩局部冲刷的主要成因如下：当水流通过桩基时，受障碍物影响，在垂向发生分流，其中存在垂直向下的流速，当这部分下潜水流到达河床附近时形成横轴反向漩流，并与底层水流交汇，在桩柱前形成向下游的马蹄状漩涡，不断掏刷桩基迎水面海床泥沙并将其输运至下游，并且漩涡的紊动程度随着冲刷坑的形成逐步升高；同时，桩柱背水面不断脱落的低压涡旋进一步牵引上游马蹄涡的摆动，加剧了局部冲刷的深度与广度；此外，水轮机的旋转也会对桩前的下潜流产生增幅作用。
[0005]现有的潮流能工程局部冲刷解决方案多为简单的河床保护或提升结构物强度，考虑到桩柱局部冲刷的水流特性，有必要采取更具针对性的工程措施以降低局部冲刷对嵌岩桩式潮流能水轮机单桩基础稳定性的危害。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，为单桩基础及近壁海床提供了一定的保护，可以达到降低局部冲刷对结构稳定的危害作用；通过设置椭圆挡流板，一方面通过其斜面的缓冲削弱了桩前下潜流对底部海床的直接冲击，削弱了水流对桩周土体的冲刷作用，另一方面由于两侧短轴方向宽度较小，不对正常过流能力造成影响；并通过两扇方形挡流板分散了桩前水流，降低了水流对桩基的直接冲击，分散桩前下潜水流形成的马蹄涡对底部海床的剧烈掏刷。
[0007]为达到上述目的/为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，包括套筒、椭圆形挡流板、第一方形挡流板和第二方形挡流板，其中，所述套筒套设于桩基的外部；所述椭圆形挡流板固定于套筒外，椭圆形挡流板为顶部是圆形、底部是椭圆形的圆台，且底部椭圆面的长轴与顺水流方向平行，短轴与横水流方向平行；
所述第一方形挡流板和第二方形挡流板垂直安装于椭圆形挡流板的底部，所述第一方形挡流板和第二方形挡流板的上游端相互连接固定，连接点位于椭圆形挡流板底部椭圆面的长轴上，且第一方形挡流板和第二方形挡流板的顶面朝向外侧的两个端点位于椭圆形挡流板底部椭圆面的圆周上。
[0008]进一步的，所述套筒的横截面为圆环形，且套筒的内径与桩基的外径一致，厚度为桩基直径的1%~2%，高度为桩基直径的1倍。
[0009]进一步的，所述椭圆形挡流板的壁厚为桩基直径的1%~2%，椭圆形挡流板水平固定于所述套筒外部，底面距海床表面高度为桩基直径的1/2。
[0010]进一步的，所述椭圆形挡流板的高度为桩基直径的1/10，顶部圆形面直径与所述套筒外径相同，底部椭圆形面的长轴长度为桩基直径的2倍，短轴长度为桩基直径的1.5倍。
[0011]进一步的，所述第一方形挡流板和第二方形挡流板均为长方形板，厚度为桩基直径的1%~2%，长度为桩基直径的1倍，垂向高度为桩基直径的1~1.2倍。
[0012]进一步的，所述第一方形挡流板与桩基的顺流向中轴线之间的垂向夹角为45
°
，所述第二方形挡流板与所述第一方形挡流板之间的垂向夹角为90
°
。
[0013]进一步的，所述套筒、第一方形挡流板和第二方形挡流板的底部部分埋设于海床内。
[0014]进一步的，所述套筒底部1/5~1/4的高度贯入海床内，所述第一方形挡流板和第二方形挡流板底部1/2~3/5的高度贯入海床内。
[0015]进一步的，所述椭圆形挡流板为中空设置。
[0016]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术提供的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，为单桩基础及近壁海床提供了一定的保护，可以达到降低局部冲刷对结构稳定的危害作用；通过设置椭圆挡流板，一方面通过其斜面的缓冲削弱了桩前下潜流对底部海床的直接冲击，削弱了水流对桩周土体的冲刷作用，另一方面由于两侧短轴方向宽度较小，不对正常过流能力造成影响；并通过两扇方形挡流板分散了桩前水流，降低了水流对桩基的直接冲击，分散桩前下潜水流形成的马蹄涡对底部海床的剧烈掏刷；本专利技术提供的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，设置于桩基外部的冲刷防护组件造型简单、施工简便、成本低廉，且由于结构套设于桩基外部，便于后期的维护工作；本专利技术提供的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，通过将套筒、第一方形挡流板和第二方形挡流板的底部部分埋设于海床内，以借助海床进一步固定套筒以及第一方形挡流板和第二方形挡流板；本专利技术提供的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，通过将套筒底部1/5~1/4的高度贯入海床内，以加强套筒的稳定性与降低套筒对桩基受力特征的影响，考虑到长期的水流冲击可能导致方形挡流板前产生局部冲刷，致使挡流板部分暴露于海床外甚至出现悬空的现象，综合实际潮流能工程的冲刷数据与文献资料，选取第一方形挡流板和第二方形挡流板深入海床的深度为板高的1/2~3/5，即桩柱直径的50%~72%，以保障结构的稳定性。
附图说明
[0017]图1是实施例一提供的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构的三维空间示意图；图2是图1所示用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构的结构正视示意图；图3是图1中冲刷防护结构组件的结构仰视示意图。
[0018]图中：1、桩基；2、冲刷防护结构组件；21、套筒；22、椭圆形挡流板；23、第一方形挡流板；24、第二方形挡流板。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0020]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
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底”、“内”、“外”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，其特征在于，包括套筒（21）、椭圆形挡流板（22）、第一方形挡流板（23）和第二方形挡流板（24），其中，所述套筒（21）套设于桩基（1）的外部；所述椭圆形挡流板（22）固定于套筒（21）外，椭圆形挡流板（22）为顶部是圆形、底部是椭圆形的圆台，且底部椭圆面的长轴与顺水流方向平行，短轴与横水流方向平行；所述第一方形挡流板（23）和第二方形挡流板（24）垂直安装于椭圆形挡流板（22）的底部，所述第一方形挡流板（23）和第二方形挡流板（24）的上游端相互连接固定，连接点位于椭圆形挡流板（22）底部椭圆面的长轴上，且第一方形挡流板（23）和第二方形挡流板（24）的顶面朝向外侧的两个端点位于椭圆形挡流板（22）底部椭圆面的圆周上。2.根据权利要求1所述的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，其特征在于，所述套筒（21）的横截面为圆环形，且套筒（21）的内径与桩基（1）的外径一致，厚度为桩基（1）直径的1%~2%，高度为桩基（1）直径的1倍。3.根据权利要求1所述的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，其特征在于，所述椭圆形挡流板（22）的壁厚为桩基（1）直径的1%~2%，椭圆形挡流板（22）水平固定于所述套筒（21）外部，底面距海床表面高度为桩基（1）直径的1/2。4.根据权利要求1所述的用于嵌岩桩式潮流能水轮机基础单桩冲刷的防护结构，其特征在于，所述椭圆形...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙长平，王方政，徐海滨，祝文龙，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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