【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及排水结构，具体涉及一种仿生排水工字梁构造。
技术介绍
1、腐蚀是影响钢桥耐久性的核心因素，耐候钢因其卓越的耐腐蚀性能备受青睐。耐候钢以其独特的裸装使用方式，通过形成致密稳定的锈层，有效隔绝腐蚀介质与钢材基体的接触，实现长期防腐目标，显著减少了维护成本，但其有效性受环境因素制约，尤其在排水不良环境下难以发挥预期效果。
2、在对大量耐候钢桥腐蚀病害的深入调查中发现，工字梁的下翼缘板腐蚀问题尤为突出，这是由于桥面板或上翼缘的水流在向下流淌过程中容易飞溅至下翼缘，导致下翼缘长期处于潮湿状态，难以形成稳定的锈层，进而产生持续腐蚀，对桥梁的结构功能及安全构成严重威胁。
3、因此现有技术中大多通过优化构造细节和排水系统以解决该问题，特别是在工字梁下翼缘部位，以促进稳定锈层形成，解决不同气候和桥梁尺度下的应用局限性。
4、然而，各种方案在实际应用中均存在一定的优缺点，需要根据具体工程条件和需求进行选择和优化，例如：
5、(1)日本技术标准提出的下翼缘板倾斜排水方案，虽在短距离排水方面具有优势，但加工难度较大；
6、(2)美国nchrp314报告中提出的纵坡排水方案，在桥长较短时或许有效，但对于跨径和桥长较大的桥梁，纵向水流可能导致严重的表面锈层冲刷，特别是在桥梁两端，冲刷现象尤为突出；
7、(3)常规切除部分加劲肋的方案，其排水效果受自然风影响较大，具有不确定性；
8、(4)常规采用焊接倾斜板封闭角落的方案，虽能改善积水问题，但新形成的角落构造可能
9、为此，本申请特提出一种仿生排水工字梁构造以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种仿生排水工字梁构造，基于仿生集水结构，考虑拉普拉斯压力差和表面能梯度驱动液滴定向输运的驱动作用，在传统工字梁构造上进行改进，以解决上述技术问题。
2、本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、一种仿生排水工字梁构造，包括工字梁主体，所述工字梁主体对称两侧下翼缘顶面设置有用于水流排出的排水面。
4、优选的，所述排水面上设有开槽排水结构，用于引导水流向外排出。
5、优选的，所述开槽排水结构设置为多组垂直梁轴的排水槽。
6、优选的，所述排水槽设置为半圆台状，且所述排水槽宽度及深度沿向外方向逐渐变大，所述排水槽的尺寸参数包括槽深、顶宽与底宽、槽底面的倾斜坡度以及槽间的间距，且均通过有限元数值模拟，以满足产生的拉普拉斯压力差及表面能梯度能够达到最优的水分迁移效果。
7、优选的，所述排水槽设置为半圆锥状，且所述排水槽宽度及深度沿向外方向逐渐变大，所述排水槽的尺寸参数包括槽深、顶宽与底宽、槽底面的倾斜坡度以及槽间的间距，且均通过有限元数值模拟，以满足产生的拉普拉斯压力差及表面能梯度能够达到最优的水分迁移效果。
8、优选的，所述具体参数选择包括：
9、(1)对于槽深hc，存在工字梁下翼缘的厚度t2，于是有：
10、
11、(2)对于排水槽顶宽b1和底宽b2，有：
12、
13、(3)对于槽底面倾斜坡度ib，存在：ib∈[2％，7％]；
14、(4)对于相邻槽之间间距l，存在：l∈[10cm，15cm]。
15、优选的，所述排水面设置为均质倾斜面，用于配合排水槽引导水流向外排出。
16、优选的，所述排水面倾斜坡度p∈[1％，2％]。
17、本专利技术提供了一种仿生排水工字梁构造。与现有技术相比本专利技术的有益效果体现在：
18、1.本专利技术通过将排水槽设计为能够产生拉普拉斯压力差的半圆台状或半圆锥状，将经过轴截面切割的圆锥和圆台形状巧妙地融入工字梁下翼缘的排水槽设计中，能够使该槽体具备自驱动定向输水功能，从而提高该排水槽的水流移动效果。
19、2.本专利技术通过将排水面设为均质倾斜面，利用在均质倾斜面上设置的能够产生拉普拉斯压力差的排水槽，能够配合均质倾斜面进一步显著增强下翼缘顶面的排水效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种仿生排水工字梁构造，包括工字梁主体(1)，其特征在于，所述工字梁主体(1)对称两侧下翼缘顶面设置有用于水流排出的排水面(2)，所述排水面(2)上设有开槽排水结构，用于引导水流向外排出；
2.如权利要求1所述的仿生排水工字梁构造，其特征在于，所述排水槽(3)的尺寸参数包括槽深、顶宽与底宽、槽底面的倾斜坡度以及槽间的间距，且均通过有限元数值模拟，以满足产生的拉普拉斯压力差及表面能梯度能够达到最优的水分迁移效果。
3.如权利要求2所述的仿生排水工字梁构造，其特征在于，所述具体参数选择包括：
4.如权利要求1-3任一项所述的仿生排水工字梁构造，其特征在于，所述排水面(2)设置为均质倾斜面，用于引导水流向外排出。
5.如权利要求4所述的仿生排水工字梁构造，其特征在于，所述排水面(2)倾斜坡度p∈[1％，2％]。
6.一种工字梁构造排水方法，其特征在于，基于上述权利要求1-5任一项所述的仿生排水工字梁构造实现，包括以下流程：
【技术特征摘要】
1.一种仿生排水工字梁构造，包括工字梁主体(1)，其特征在于，所述工字梁主体(1)对称两侧下翼缘顶面设置有用于水流排出的排水面(2)，所述排水面(2)上设有开槽排水结构，用于引导水流向外排出；
2.如权利要求1所述的仿生排水工字梁构造，其特征在于，所述排水槽(3)的尺寸参数包括槽深、顶宽与底宽、槽底面的倾斜坡度以及槽间的间距，且均通过有限元数值模拟，以满足产生的拉普拉斯压力差及表面能梯度能够达到最优的水分迁移效果。
3...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽珍，万利，汤亚芳，刘静雯，伍彩，邓庆，高旭和，黄宝涛，胡坚，左子凡，蔡芷勤，王先伟，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。