CN103741647B - 桥梁防撞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种桥梁防撞装置，包括环绕设置在桥墩四周的防撞消能圈和滑轨机构，所述滑轨机构包括若干根固定设置在防撞消能圈和桥墩之间，并与防撞消能圈固定连接的导向消能柱，所述导向消能柱的轴线与桥墩的轴线平行，所述消能单元包括壳体和填充在壳体中的复合耗能材料，这种桥梁防撞装置，防撞消能圈缓冲变形能力强，能最大程度降低大吨位船舶撞击桥墩时对船舶和桥墩造成的伤害；防撞消能圈抗腐蚀性强，围设在桥墩四周的防撞消能圈随水平面上下浮动，减小了防撞消能圈上下浮动时受到的阻力，同样还起到一定的导向作用，降低长时间在水中运行对防撞消能圈的影响。
Description
技术领域
本发明涉及水上建筑安全防护技术领域，尤其涉及一种桥梁防撞装置。
背景技术
由于经济和交通事业的蓬勃发展，在通航的航道上架设的桥梁越来越多，也越来越大，更有超长的跨海或连岛大桥的出现，使得原有的航道变小、变狭，与此同时航道上的船只不仅多也大型化从数千到数万吨，所以全球的报纸或电视上，有关船舶撞击桥墩的事件时有发生和报道。一些小碰撞还可修复，一旦发生大碰撞其后果不堪设想，为使行船安全、桥梁不受损，人们采取了很多办法和设施来保护桥梁建筑物。
专利号CN99236972.X“桥墩防撞保护装置”，此装置是直接抱固在桥墩上使用，让船撞击在此装置上用其上的弹簧将船反弹起碰垫作用，初次撞击力还是由桥墩直接承受，对于小型船只可以较有效对桥墩起到防撞保护，但是对于吨位超过百吨的大型船舶来说无法很好的吸收撞击力，桥墩仍然避免不了破损；2、由于橡胶碰垫的位置都是相对固定的，对于水较深，潮涨潮落较为频繁的水域，需要增加橡胶碰垫的数量来保证船只的撞击力都只作用在碰垫上，安装布置困难，也增加了生产和维护成本。
专利申请号CN200510029901.4“行船撞击桥墩的保护装置”其的一组保护装置是由设置在桥墩四周上的固定构件，设置在固定构件与桥墩间的软垫，固定在固定构件上装满滚珠轴承的轨道及粘结在上、下轨道间桥墩壁面上的保护皮所组成，首先此装置仍然是直接固定在桥墩上，使受撞的滚珠在桥墩的保护皮上滚动，这也仅是理想状态，实际上被撞滚珠体积很小通过保护皮已使桥墩表层变形很难再转动了，桥墩也是承受船只初始的撞击力，所以此装置对桥墩的撞击力和能量的缓冲、分导作用也很有限，效果不明显。另外其滚珠是串在一根轴上并在两平行导轨间滚动，这时受撞的力必须要在轴的动力中心位置上滚珠和轴才会转动，显然这又是一种理想、假想状态。实际上若受力点歪斜一点，整根轴就会卡死在轨道中根本无法动弹，更谈不上转动了，同时两平行轨道是固定在桥墩上的，若有异物掉入轨道，平衡滑动的可能性就很小了。
又因桥墩很大，且每组保护装置都要在桥墩上安装两根平行轨道，这么长轨道安装误差不易控制，将直接影响滚珠轴转动的灵活性。
目前常用的桩群方式、薄壳筑沙围堰方式、人工岛方式等，一般适用于水浅、地质情况较好的场合,虽然一劳永逸，但会影响航道，且常常因为造价太高或者条件不具备而放弃。还有一种钢结构套箱消能设施利用钢材塑性变形破损消能，例如专利号为201010132681.9的《桥墩的安全防护装置》，但其通常只能承受单次撞击，撞损后维修较困难；同时碰撞时船体易受损伤；另外钢材常年在水中易锈蚀，维护费用较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的桥梁防撞设施存在的各种问题，本发明提供了一种桥梁防撞装置具有较强的缓冲变形能力并能随水面上下浮动来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种桥梁防撞装置，包括环绕设置在桥墩四周的防撞消能圈和滑轨机构，所述滑轨机构包括若干根固定设置在防撞消能圈和桥墩之间，并与防撞消能圈固定连接的导向消能柱，所述导向消能柱的轴线与桥墩的轴线平行，所述防撞消能圈包括若干个消能单元和连接件，所述若干个消能单元通过连接件依次相连形成环状结构，所述消能单元包括壳体和填充在壳体中的复合耗能材料。
为了增强所述导向消能柱与所述消能单元的连接强度，所述消能单元的内侧面上具有与所述导向消能柱表面轮廓相吻合的凹陷，所述导向消能柱部分沉入所述凹陷与防撞消能圈贴合，既增大所述导向消能柱与防撞消能圈的接触面积，又能在一定程度上提高了它们之间相对运动的难度，从而使所述导向消能柱的定位强度进一步提高，不易偏移和倾斜，保持其竖直度，这样能够提高所述防撞消能圈上下移动的平滑度和稳定性。
为了进一步增加所述导向消能柱与消能单元的连接面积，所述消能单元的内侧面为平面，所述内侧面也不局限于平面，只要保证消能单元能与导向消能柱具有足够的接触面积，实际上，由于导向消能柱与消能单元的接触范围受到所述消能单元高度的限制，所以主要消能单元在竖直方向上具有足够的长度与导向消能柱接触，至于消能单元内侧面其它位置是否平坦并不重要，不过为了方便生产制造，优选平面。
在结构方面，所述导向消能柱至少包括一个消能管，管状结构提供一定的缓冲变形能力，不仅是自身不易受到破坏，也能进一步加强整个防撞消能圈的保护能力，如果具有多个消能管可以进一步加强这一效果，具体选择可以根据实际的工况进行选择。
作为优选，所述消能管的数量为三个，为内部消能管、中间消能管和外部消能管，所述内部消能管、中间消能管和外部消能管由内到外依次套设，三个消能管端部相连，管与管之间保持一定距离，在起到导向的基础功能上，充分发挥缓冲作用。
所述复合耗能材料包括耗能材料和消能肋，所述消能肋沿周向、间隔缠绕在耗能材料的表面上和交织穿插设置在耗能材料中，所述耗能材料为聚氨酯泡沫，所述消能肋为玻璃纤维和树脂的混合物，消能肋和耗能材料的组合进一步增强防撞消能圈的缓冲变形能力。
所述耗能材料还填充在所述内部消能管中和/或内部消能管与中间消能管之间和/或中间消能管和外部消能管之间，这样是为了加强导向消能柱的缓冲变形能力，充分利用到管与管之间的空间，填充具有较强弹力的聚氨酯泡沫，而在实际生产制造过程中，根据现场应用需要、制模工艺的掌握程度和成本的控制来选择耗能材料填充的位置和数量。
作为优选，所述消能管的材料为玻璃纤维和树脂的混合物，管与管的端部熔融后一体成型，所述连接件包括二个分别固定在相邻二个消能单元的连接处的扣环和一根连接杆或者锁链，所述连接杆或者锁链的两端分别与所述二个扣环固定连接。
具体的，所述导向消能柱的材料为碳高分子复合材料，所述壳体为复合材料面层构成的实心壳体，所述复合材料面层为玻璃纤维和树脂的混合物，所述壳体与所述消能管熔融后成一体结构，这样不仅易于生产制造，更重要的是能够增强导向消能柱与消能单元的连接强度。
本发明的有益效果是，这种桥梁防撞装置，防撞消能圈缓冲变形能力强，能最大程度降低大吨位船舶撞击桥墩时对船舶和桥墩造成的伤害；防撞消能圈抗腐蚀性强，使用寿命长，长时间使用不会降低防撞性能；围设在桥墩四周的防撞消能圈随水平面上下浮动，无论潮涨潮落，防撞消能圈始终处于船只的撞击范围内，在有效保护桥墩和船舶的安全的同时，降低了耗材，结构简化，方便安装实施，利用滑轨机构使防撞消能圈原来与桥墩的面接触改变成与滑轨机构的线接触，减小了防撞消能圈上下浮动时受到的阻力，同样还起到一定的导向作用，降低长时间在水中运行对防撞消能圈的影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种桥梁防撞装置实施例一的结构示意图。
图2是本发明一种桥梁防撞装置实施例一的消能单元的截面图。
图3是本发明一种桥梁防撞装置实施例一的导向消能柱的径向截面图。
图4是本发明一种桥梁防撞装置实施例一的导向消能柱的轴向截面图。
图5是本发明一种桥梁防撞装置实施例二的导向消能柱的径向截面图。
图6是本发明一种桥梁防撞装置实施例二的导向消能柱的轴向截面图。
图7是本发明一种桥梁防撞装置实施例三的导向消能柱的径向截面图。
图8是本发明一种桥梁防撞装置实施例三的导向消能柱的轴向截面图。
图9是本发明一种桥梁防撞装置实施例四的导向消能柱的径向截面图。
图10是本发明一种桥梁防撞装置实施例四的导向消能柱的轴向截面图。
图11是本发明一种桥梁防撞装置实施例五的导向消能柱的径向截面图。
图12是本发明一种桥梁防撞装置实施例五的导向消能柱的轴向截面图。
图中1、桥墩，2、导向消能柱，3、消能单元，4、壳体，5、消能管，6、耗能材料，7、消能肋，8、扣环，9、连接杆，5-1、内部消能管，5-2、中间消能管，5-3、外部消能管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-4所示，一种桥梁防撞装置的实施例一，包括环绕设置在桥墩1四周的防撞消能圈和滑轨机构，滑轨机构包括若干根固定设置在防撞消能圈和桥墩1之间，并与防撞消能圈固定连接的导向消能柱2，导向消能柱2的轴线与桥墩1的轴线平行，防撞消能圈包括若干个消能单元3和连接件，若干个消能单元3通过连接件依次相连形成环状结构，消能单元3包括壳体4和填充在壳体4中的复合耗能材料，消能单元3的内侧面为平面，消能单元3的内侧面上具有与导向消能柱2表面轮廓相吻合的凹陷，导向消能柱2部分沉入凹陷与防撞消能圈贴合，导向消能柱2包括一个消能管5，消能管5内无填充物，复合耗能材料包括耗能材料6和消能肋7，消能肋7沿周向、间隔缠绕在耗能材料6的表面上和交织穿插设置在耗能材料6中，耗能材料6为聚氨酯泡沫，消能肋7和消能管5为玻璃纤维和树脂的混合物，连接件包括二个分别固定在相邻二个消能单元3的连接处的扣环8和一根连接杆9，连接杆9的两端分别与二个扣环8固定连接，壳体4为复合材料面层构成的实心壳体，复合材料面层为玻璃纤维和树脂的混合物，壳体4与消能管5熔融后成一体结构。
如图5-6所示，一种桥梁防撞装置的实施例二，与实施一的区别在于：导向消能柱2包括一个消能管5和填充在消能管5中的聚氨酯泡沫。
如图7-8所示，一种桥梁防撞装置的实施例三，与实施一的区别在于：导向消能柱2包括三个消能管5，为内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3，内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3由内到外依次套设，消能管5内和消能管5之间都没有填充物。
如图9-10所示，一种桥梁防撞装置的实施例四，与实施一的区别在于：导向消能柱2包括三个消能管5，为内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3，内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3由内到外依次套设，只在内部消能管5-1中填充有聚氨酯泡沫。
如图11-12所示，一种桥梁防撞装置的实施例五，与实施一的区别在于：导向消能柱2包括三个消能管5，为内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3，内部消能管5-1、中间消能管5-2和外部消能管5-3由内到外依次套设，内部消能管5-1中、内部消能管5-1与中间消能管5-2之间、中间消能管5-2与外部消能管5-3之间都填充有聚氨酯泡沫。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种桥梁防撞装置，其特征在于：包括环绕设置在桥墩（1）四周的防撞消能圈和滑轨机构，所述滑轨机构包括若干根固定设置在防撞消能圈和桥墩（1）之间，并与防撞消能圈固定连接的导向消能柱（2），所述导向消能柱（2）的轴线与桥墩（1）的轴线平行，所述防撞消能圈包括若干个消能单元（3）和连接件，所述若干个消能单元（3）通过连接件依次相连形成环状结构，所述消能单元（3）包括壳体（4）和填充在壳体（4）中的复合耗能材料，所述消能单元（3）的内侧面上具有与所述导向消能柱（2）表面轮廓相吻合的凹陷，所述导向消能柱（2）部分沉入所述凹陷与防撞消能圈贴合。
2.如权利要求1所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述消能单元（3）的内侧面为平面。
3.如权利要求1所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述导向消能柱（2）至少包括一个消能管（5）。
4.如权利要求3所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述消能管（5）的数量为三个，为内部消能管（5-1）、中间消能管（5-2）和外部消能管（5-3），所述内部消能管（5-1）、中间消能管（5-2）和外部消能管（5-3）由内到外依次套设。
5.如权利要求4所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述复合耗能材料包括耗能材料（6）和消能肋（7），所述消能肋（7）沿周向、间隔缠绕在耗能材料（6）的表面上和交织穿插设置在耗能材料（6）中，所述耗能材料（6）为聚氨酯泡沫，所述消能肋（7）为玻璃纤维和树脂的混合物。
6.如权利要求5所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述耗能材料（6）还填充在所述内部消能管（5-1）中和/或内部消能管（5-1）与中间消能管（5-2）之间和/或中间消能管（5-2）和外部消能管（5-3）之间。
7.如权利要求3所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述消能管（5）的材料为玻璃纤维和树脂的混合物，所述连接件包括二个分别固定在相邻二个消能单元（3）的连接处的扣环（8）和一根连接杆（9）或者锁链，所述连接杆（9）或者锁链的两端分别与所述二个扣环（8）固定连接。
8.如权利要求7所述的桥梁防撞装置，其特征在于：所述壳体（4）为复合材料面层构成的实心壳体，所述复合材料面层为玻璃纤维和树脂的混合物，所述壳体（4）与所述消能管（5）熔融后成一体结构。
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