CN101538828A - 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置 - Google Patents

浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101538828A
CN101538828A CN200910026358A CN200910026358A CN101538828A CN 101538828 A CN101538828 A CN 101538828A CN 200910026358 A CN200910026358 A CN 200910026358A CN 200910026358 A CN200910026358 A CN 200910026358A CN 101538828 A CN101538828 A CN 101538828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite
collision
lattice
casing
stress muscle
Prior art date
Application number
CN200910026358A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101538828B (zh
Inventor
刘伟庆
王俊
方海
Original Assignee
南京工业大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南京工业大学 filed Critical 南京工业大学
Priority to CN2009100263580A priority Critical patent/CN101538828B/zh
Publication of CN101538828A publication Critical patent/CN101538828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101538828B publication Critical patent/CN101538828B/zh

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Abstract

一种浮动式复合材料桥墩消能防撞装置,其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈(16),该内层防撞圈(16)由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱(17)组成,各复合材料格构套箱(17)通过纵向复合材料预应力筋(6)及横向复合材料预应力筋(7)连接成一个整体结构,在每个格构套箱(17)的侧面均设有锚头(10),每个格构套箱(17)的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱(17)相连的预埋件(11);所述的组成内层防撞圈(16)的部分或全部格构套箱(17)连接有与滑轮(13);在相邻的格构套箱(17)的接缝处均设置有密封体;在格构套箱(17)接触水的一面上设有消浪孔(15)。本发明比传统钢套箱具有更好的抗冲击能力和耐久性,质量轻巧,安装、修复都很方便,能够节约材料,缩短施工工期。

Description

浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置
技术领域
本发明涉及一种基础设施,尤其是水中桥梁的防护结构,具体地说是一 种浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置。 背景技术
众所周知,随着交通运输事业的不断发展,大量跨海、跨江桥梁不断兴 建。对于跨越航道的桥梁,不可避免地要承担着船舶撞击的风险。这类事件 往往引起桥梁结构、使用寿命、安全性及抗震能力的损失,严重的更会造成 桥毁人亡等灾难性后果,重建桥梁和疏通航道的费用也十分惊人。现有的通 航桥梁防撞装置多采用在桥墩外围套上钢套箱,防撞钢套箱的主要功能是在 船舶撞击时,设施破损消能,减少对桥墩的碰撞力,同时减少船舶破损长度, 避免船舶前伸部分触及桥墩上部结构,并保护桩基。
钢套箱一个最显著的问题是其在具有腐蚀环境的海洋和近海、通航河流 中耐久性会大大縮减,使用寿命有限。在强腐蚀介质和高应力的共同作用下, 钢套箱很快生锈、断裂,最终导致防撞装置失效。钢套箱的尺寸根据防撞等 级、桥墩尺寸确定,对于通航等级高的特大桥,钢套箱体积也很庞大,钢套 箱多采用分体型式,比如分成前后左右四个半体,但吊装重量依然不小,如 果拆分过细,各部分钢套箱的连接处需特别处理。 发明内容
本发明的目的是针对现有的桥梁防撞钢套箱存在的重量大、耐腐蚀能力 差、维修更换不便的问题,设计一种利用复合材料制造的重量轻、耐腐蚀性 好、重量轻、更换方便的浮动式复合材料桥墩消能防撞装置。
本发明的技术方案是:
一种浮动式复合材料桥墩消能组合防撞装置,其特征是它至少包括一圈 沿桥墩布置的内层防撞圈16,该内层防撞圈16由若干个沿桥燉周向布置的复合材料格构套箱17组成,所述的格构套箱17的格构层14中填充有缓冲材 料12,格构套箱17的箱体中安装有复合材料斜向支撑9;各复合材料格构套 箱17通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋6及沿桥墩宽度方向的横 向复合材料预应力筋7连接成一个整体结构,所述的纵向复合材料预应力筋 6和横向复合材料预应力筋7均通过锚头10锚固在格构套箱17上,每个格 构套箱17的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱17相连的预埋件11;所 述的组成内层防撞圈16的部分或全部格构套箱17连接有与桥墩1上的沟槽 相配的滑轮13;在相邻的格构套箱17的接缝处均设置有密封体;在格构套 ,箱17接触水的一面上设有消浪孔15。
本发明的防撞装置可以根据实际需要,沿着桥墩高度设置多层内防撞圈 16,上、下层内防撞圈16的格构套箱17之间通过竖向复合材料预应力筋8 相连,竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱17上。
本发明的防撞装置可由单层或多层内防撞圈16及相应层数的外防撞圈 18组成,各格构套箱17之间通过纵向复合材料预应力筋6和横向复合材料 预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8相连,各复合材料预应力筋6和横向 复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱 17上,此时,所述的消浪孔15位于组成最外层防撞圈18的格构套箱17的 表面,且所述的外层的格构套箱17的迎水面呈弧形结构或带有倒角的矩形结 构。
所述的相邻格构套箱17接缝处的密封体为环氧树脂密封胶和胶粘的复 合材料布4。
所述的预埋件11和锚头IO的表面涂覆有环氧密封胶并覆盖有复合材料布4。
本发明的最基本的单元由复合材料拉挤成型,形成一个个由内、外围壁, 支撑架组成的小型格构套箱结构,通过复合材料高强筋后张法在竖向、横向 和纵向连成整体。如果防撞要求高,还可以在内层箱体外挂新箱体,新箱体 之间通过复合材料高强筋连接,新箱体和内箱体通过预埋钢板连接,每一道 接缝外均外包一层复合材料布,以保护预埋件和接缝免受有害物质侵蚀。拉挤成型的格构复合材料骨架内填充缓冲吸能材料,每个箱体内均设置斜向支 撑,以加强箱体的减振吸能作用,并提高整体刚度。最外层套箱与河水或海
水接触的表面设置有多个消浪通?L,在桥墩施工时,在外侧先预留竖向沟槽, 防撞箱体通过滚轮组件与桥墩塔柱表面接触,形成可随水位上下浮动的浮式 消浪防撞装置。
本发明的结构特点也在于所述套箱组合结构的截面形式可以根据现有桥 墩的截面形式和防撞等级变换,如果发生碰撞,只需修复受损的小套箱。
本发明的有益效果:
1. 本发明利用拉挤成型的混杂复合材料格构箱体作为桥墩的防撞套箱, 在套箱格构层内填充缓冲材料,利用套箱结构及缓冲材料自身恢复弹性变形 的能力转化并释放撞击能量,可以延长撞击时间,从而减小撞击力,达到保 护船舰及桥梁的作用,而且避免了钢套箱在海水环境中易腐蚀的缺点;
2. 不同种类的纤维增强材料混杂编织成的复合材料,不仅充分利用了各 种纤维材料的受力性能,而且能减小造价,有利于该装置取代传统钢套箱在 实际工程广泛应用;
3. 每个小套箱可以在工厂预制,到现场通过高强复合材料筋和预埋件拼 装成整体,并在接缝、锚头、连接件外包复合材料布,既提高了整体性又保 护了连接处免受环境侵蚀。这种防撞装置具有安装方便、施工工期短、安全 风险小、施工质量更有保障等优点;
4. 防撞套箱可根据防撞等级和桥墩形状安装,船-桥碰撞后只需修复或 更换损坏的小箱体,大大縮短了维修时间和维修成本。
5. 本发明可广泛应用于腐蚀环境的海洋和近海、通航河流中桥墩防撞, 它比传统钢套箱具有更好的抗冲击能力和耐久性,对桥墩防撞起到更好的保 护作用,而且质量轻巧,安装、修复都很方便,能够节约材料,縮短施工工 期。
附图说明
图1是安装了本发明的防撞装置的桥墩侧面结构示意图。 图2是安装了本发明的防撞装置的桥墩的俯视图。图3是图2的I-I剖面图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 如图1-3所示。
图1-3中:1——桥墩;2——承台;3——桩基;4——外包复合材料布; 5——箱体间的接缝;6——纵向复合材料筋;7——横向复合材料筋;8—— 竖向复合材料筋;9——复合材料斜向支撑;10——锚头;11——预埋件;12 ——缓冲材料;13——滚轮;14——复合材料格构层;15——消浪孔;16— 一内层防撞圈;17——格构套箱;18——外层防撞圈。 -
一种浮动式复合材料桥墩消能防撞装置,它至少包括一圈沿桥墩布置的
内层防撞圈16,还可根据实际需要采用附图所示的有内外、上下多层多圈格 构箱体组成的结构,其中作为最基本结构的内层防撞圈16由若干个沿桥墩周 向布置的复合材料格构套箱17组成,所述的格构套箱17的格构层14中填充 有缓冲材料12,格构套箱17的箱体中安装有复合材料斜向支撑9;各复合材 料格构套箱17通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋6及沿桥墩宽度 方向的横向复合材料预应力筋7连接成一个整体结构,在外圈(多圈结构时 仅需外圈设置锚头,而内圈可不设置,在只有一圈时只该圈即为外圈,因此 必须设置锚头)格构套箱17的侧面设有与复合材料预应力筋6或横向复合材 料预应力筋7相连的锚头10,如图2所示,每个格构套箱17的上、下表面 上均预埋有与相邻格构套箱17相连的预埋件11,预埋件11连接好后应在其 表面涂覆环氧密封胶并覆盖复合材料布4以提高耐腐蚀性能;所述的组成内 层防撞圈16的部分或全部格构套箱17连接有与桥墩1上的沟槽相配的滑轮 13;在相邻的格构套箱17的接缝处均设置有密封体(可采用耐腐蚀性好的环 氧类树脂作为密封胶,也可采用包覆耐腐蚀材料布的方法进行密封,耐腐蚀 材料布可采用复合材料布14粘结在需要密封的位置处);在格构套箱17接触 水的一面上设有消浪孔15,如图1所示。当采用上下多层内层防撞圈16结 构时,上、下多层防撞圈16之间还应增设竖向复合材料预应力筋8进行连接, 如图3所示,竖向复合材料预应力筋8与组成上、下层防撞圈16的格构套箱n侧面的锚头io相连,锚头io上也应该采用耐腐蚀性好的环氧类树脂进行 密封或粘结复合材料布14。本发明的锚头io可预设在部分或全部需要连接 的格构套箱n的表面,也可在施工时再连接到格构套箱17上。
对于防撞等级高的桥梁,桥墩的防撞装置可由上下多层(图3中为2层) 内层防撞圈16及上下多层外层防撞圈18 (具体实施时外层防撞圈18还可有 第三圈、第四圈等等结构,可以是一层,也可是二层或三层以上的结构,还 可采用在易受撞击面采用多层多圈结构,而在相对不易受到重力撞击的面采 用单层、单圈或多层单圈结构)组成,各格构套箱17的纵向、横向及竖向可 通过前述的纵向复合材料预应力筋6或横向复合材料预应力筋7及竖向复合 材料预应力筋8相连,纵向-复合材料预应力筋6或横向复合材料预应力筋7 及竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构箱体17上,此时,所述 的消浪孔15应位于组成最外层防撞圈18的格构套箱17的表面,且所述的外 层的格构套箱17的迎水表面呈弧形结构或带有倒角的矩形面结构。每个格构 套箱17的外形可以相同也可不同,尤其是在转角处的格构套箱17的表状可 能需要根据转角的需要进行外形上的变通,这对于本领域的技术人员来说是 显而易见的。
具体地说:
本发明的每一个防撞用的格构套箱17由复合材料利用现有技术拉挤成 型,形成由内外围壁和甲板组成的格构套箱结构;格构层14内填充缓冲材料 12,对碰撞冲击具有缓冲吸能作用。每一个防撞格构套箱17内均设置交叉斜 向支撑9,斜向支撑9由复合材料管内填充缓冲材料组成,不仅增加格构套 箱17的整体性,而且进一步提高箱体的减振吸能作用。每一个格构套箱预制 好后,每圈箱体通过纵向复合材料筋6和横向复合材料预应力筋7连接,上、 下层箱体通过竖向复合材料预应力筋8连接,外层和内层箱体除了用复合材 料预应力筋连接,还在内外箱体上、下表面预埋了钢板ll,通过搭焊将内外 箱体连接在一起。所有的复合材料筋均用锚头IO锚固在箱体外表面。为了保 护预埋件和锚头,所有接合缝和锚头外均包了一层复合材料布4。桥墩1外 侧沿竖向预留凹槽,内箱体安装有多个滚轮组件13,通过滚轮和桥墩接触, 并可水位变化上下浮动,图1中上部是本发明的防撞装置在高水位时的位置, 下部下本发明的防撞装置在低水位的位置,其下降的最低位置受到承台2的限制。套箱外表面设置有多个消浪孔15,可有效减小波浪对箱体的冲击。
具体实施时制备格构箱体及加强筋的复合材料可选用纤维增强材料,可 以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和玄武纤维等双向混杂编织拉挤而成,纤 维的水平夹角可以是45° ~60°之间。缓冲材料可以是具有减震、隔振作用 的聚氨酯、轻质木材、泡沫铝、毛竹以及人造橡胶等材料。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1、一种浮动式复合材料桥墩消能组合防撞装置,其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈(16),该内层防撞圈(16)由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱(17)组成,所述的格构套箱(17)的格构层(14)中填充有缓冲材料(12),格构套箱(17)的箱体中安装有复合材料斜向支撑(9);各复合材料格构套箱(17)通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋(6)及沿桥墩宽度方向的横向复合材料预应力筋(7)连接成一个整体结构,所述的纵向复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)均通过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上,每个格构套箱(17)的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱(17)相连的预埋件(11);所述的组成内层防撞圈(16)的部分或全部格构套箱(17)连接有与桥墩(1)上的沟槽相配的滑轮(13);在相邻的格构套箱(17)的接缝处均设置有密封体;在格构套箱(17)接触水的一面上设有消浪孔(15)。
2、 根据权利要求1所述的防撞装置,其特征是它可以根据实际需要,沿着桥 墩高度设置多层内防撞圈(16),上、下层内防撞圈(16)的格构套箱(17) 之间通过竖向复合材料预应力筋(8)相连,竖向复合材料预应力筋(8)通 过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上。
3、 根据权利要求1或2所述的防撞装置,其特征是它由单层或多层内防撞圈 (16)及相应层数的外防撞圈(18)组成,各格构套箱(17)之间通过纵向复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)及竖向复合材料预应 力筋(8)相连,各复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)及 竖向复合材料预应力筋(8)通过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上,此时, 所述的消浪孔(15)位于组成最外层防撞圈(18)的格构套箱(17)的表面, 且所述的外层的格构套箱(17)的迎水面呈弧形结构或带有倒角的矩形结构。
4、 根据权利要求1所述的防撞装置,其特征是所述的相邻格构套箱(17)接 缝处的密封体为环氧树脂密封胶和胶粘的复合材料布(4)。
5、 根据权利要求1所述的防撞装置,其特征是所述的预埋件(11)和锚头(10) 的表面涂覆有环氧密封胶并覆盖有复合材料布(4)。
CN2009100263580A 2009-04-21 2009-04-21 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置 CN101538828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100263580A CN101538828B (zh) 2009-04-21 2009-04-21 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100263580A CN101538828B (zh) 2009-04-21 2009-04-21 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101538828A true CN101538828A (zh) 2009-09-23
CN101538828B CN101538828B (zh) 2010-11-10

Family

ID=41122204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100263580A CN101538828B (zh) 2009-04-21 2009-04-21 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101538828B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101974891A (zh) * 2010-09-30 2011-02-16 张锡祥 自定位、弱接触、高消能的frp桥墩防撞浮箱
CN101718080B (zh) * 2009-11-10 2011-07-06 中铁大桥勘测设计院有限公司 复合材料桥梁防撞装置
CN102465495A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 杨光华 桥梁的桥墩及防撞墩的防护装置
CN103352447A (zh) * 2013-06-14 2013-10-16 大连理工大学 一种船桥碰撞防护吸能装置
CN103966980A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 湖南大学 钢-混凝土组合式桥梁防船撞装置及防船撞桥梁
CN104153329A (zh) * 2014-07-07 2014-11-19 成都科创佳思科技有限公司 消浪板结构
CN104818697A (zh) * 2015-03-04 2015-08-05 同济大学 一种复合材料与橡胶组合式箱型桥梁防撞装置
CN104831686A (zh) * 2015-05-22 2015-08-12 江苏宏远科技工程有限公司 复合材料消能防撞装置
CN107724229A (zh) * 2016-08-10 2018-02-23 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种防船撞浮体及其拼接方法
CN110726441A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 河南可人科技有限公司 河流流量的高精度检测设备

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101718080B (zh) * 2009-11-10 2011-07-06 中铁大桥勘测设计院有限公司 复合材料桥梁防撞装置
CN101974891A (zh) * 2010-09-30 2011-02-16 张锡祥 自定位、弱接触、高消能的frp桥墩防撞浮箱
CN101974891B (zh) * 2010-09-30 2012-08-15 张锡祥 自定位、弱接触、高消能的frp桥墩防撞浮箱
CN102465495A (zh) * 2010-11-17 2012-05-23 杨光华 桥梁的桥墩及防撞墩的防护装置
CN103352447A (zh) * 2013-06-14 2013-10-16 大连理工大学 一种船桥碰撞防护吸能装置
CN103966980A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 湖南大学 钢-混凝土组合式桥梁防船撞装置及防船撞桥梁
CN103966980B (zh) * 2014-05-21 2016-04-13 湖南大学 钢-混凝土组合式桥梁防船撞装置及防船撞桥梁
CN104153329A (zh) * 2014-07-07 2014-11-19 成都科创佳思科技有限公司 消浪板结构
CN104818697A (zh) * 2015-03-04 2015-08-05 同济大学 一种复合材料与橡胶组合式箱型桥梁防撞装置
CN104831686A (zh) * 2015-05-22 2015-08-12 江苏宏远科技工程有限公司 复合材料消能防撞装置
CN107724229A (zh) * 2016-08-10 2018-02-23 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种防船撞浮体及其拼接方法
CN110726441A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 河南可人科技有限公司 河流流量的高精度检测设备
CN110726441B (zh) * 2019-10-25 2020-10-02 河南可人科技有限公司 河流流量的高精度检测设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN101538828B (zh) 2010-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
El-Reedy Offshore structures: design, construction and maintenance
AU2013375773B2 (en) Unitary barrel of steel plate and concrete composite structure, unitary group barrel, and offshore platform
US6706406B1 (en) Composite steel structural plastic sandwich plate systems
US6023806A (en) Modular polymer matrix composite support structure and methods of constructing same
Tsinker Handbook of port and harbor engineering: geotechnical and structural aspects
Watanabe et al. Very large floating structures: applications, analysis and design
US6244785B1 (en) Precast, modular spar system
JP6564835B2 (ja) 浮体式風力タービンプラットフォーム及び組立方法
US8650831B2 (en) Reconstruction methods for structural elements
EP1246722B1 (en) Composite structural laminate plate construction comprising outer metal layers and intermediate elastomer layer
US20130233231A1 (en) Floating Wind Turbine Platform and Method of Assembling
US6099208A (en) Ice composite bodies
CN101892661B (zh) 双管加强复合材料组合桩柱
Burgoyne Advanced composites in civil engineering in Europe
Rubino et al. Marine application of fiber reinforced composites: a review
CN201785751U (zh) 双管加强复合材料组合桩柱
Lin et al. Bridge engineering: classifications, design loading, and analysis methods
WO1998021415A9 (en) Precast, modular spar system
EP1578660B1 (en) Vessel structures and structures in marine vessels
CN101259872B (zh) 一种冰区海域作业的浮式平台
ES2387342B2 (es) Plataforma semisumergible triángular para aplicaciones en mar abierto
Fang et al. Connections and structural applications of fibre reinforced polymer composites for civil infrastructure in aggressive environments
US20020187320A1 (en) Composite structural laminate plate construction
US9915047B2 (en) Energy dissipator
CN1242737A (zh) 复合的钢结构塑料夹层板系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
AR01 Abandonment of patent right to avoid double patenting

Effective date of abandoning: 20090421

Granted publication date: 20101110

Effective date of abandoning: 20090421

Granted publication date: 20101110

CI01 Correction of invention patent gazette

Correction item: abandoned patent right voluntarily

Correct: Revoke the patent right

False: Abandonment of patent

Number: 08

Volume: 27

Correction item: abandonment of patent right

Correct: Revoke the patent right

False: Abandonment of patent

Number: 08

Volume: 27

ERR Gazette correction

Free format text: CORRECT: ABANDONED PATENT RIGHT; FROM: ABANDONMENT OF A PATENT TO: WITHDRAWAL OF ABANDONMENT OF A PATENT

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101110

Termination date: 20160421

Granted publication date: 20101110

Termination date: 20160421

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee