CN104746483A - 一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置 - Google Patents

一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，设置在桥墩外围，该装置包括多个首尾相接的防撞组件以及对所有的防撞组件进行限位的单元支撑体，所述的防撞组件包括多个正交排列的防撞单元，相邻的防撞组件间的防撞单元通过水平连接件固定连接，防撞组件内竖直方向上的多个防撞单元间通过竖向连接件固定连接，所述的单元支撑体与多个防撞单元平行设置。与现有技术相比，本发明具有成本低、造价低廉、采用延展型结构、防撞性能好、浮力强、耐久性好、稳定性好等优点。

Description

一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置
技术领域
本发明涉及一种桥墩防撞装置，尤其是涉及一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置。
背景技术
随着我国经济、社会、文化的发展，全国范围内经济文化的交流，运输业的不断发展已经成为了我国经济发展的巨大推动力。道路、桥梁、港口、码头等等日益增多，交通工具的日益增多，并且趋向于大型化，交通工具与交通设施之间的冲突日益严峻。船桥碰撞事故日益增多，导致生命财产的巨大损失、交通拥堵，水资源的污染等等。船桥碰撞事件越来越得到政府与学术界的关注，如何防止或者降低船桥碰撞事故已经成为目前的一个研究课题。
为了防止或降低船桥事故引起的严重后果，国内外对防撞装置进行了研究，并且目前应用于实际的防撞装置的种类繁多，每一种防撞装置都有各自的使用范围。防撞装置分类的方法很多，总体上可以简单的分为间接型与直接型。间接型是防撞装置不将力传递到桥梁结构，而是传递到地面或其他承受撞击力的结构上，如：群桩基础、人工筑岛、人工围堰等。这种防撞装置防撞效果较好，但是由于间接式防撞装置需要占用一定的河道，对于河流的影响较大，而且通常造价偏高。直接型防撞装置主要是通过自身的耗能减弱传递到桥墩上的力，从而降低撞击的效应，这种防撞装置有护舷方式、绳索变形方式、固定或浮动防撞装置等。这种防撞装置对河道的影响相对较小，同时受水深的影响不大，工程造价较低，工程量较小，越来越得到广泛的应用。间接型防撞装置主要通过自身的柔性和耗能能力来消弱撞击的效应，如果防撞装置柔性过大，当船体接触防撞装置后，防撞装置绝大部分的变形发生在接触的部位，因此接触的部位在吸收能量，这样就导致防撞装置其他部分是起不到太多的防撞作用。
中国专利CN102251470 A公开了一种筒状复合材料桥梁防撞装置，包括防撞单元，防撞单元由壳体和填充在壳体内的填充材料体构成，所述的防撞单元包括直筒形防撞构件和弯筒形防撞构件，不相邻的直筒形防撞构件通过连杆串联或者并联构成条状防撞装置，相邻且相互连接的直筒形防撞构件之间或者直筒形防撞构件和弯筒形防撞构件之间或者弯筒形防撞构件之间通过承插式法兰和螺栓相连构成环状或C型防撞装置，该装置的缓冲耗能材料为砂、聚苯颗粒泡沫与砂混合料，由于自身较重，不能自浮于水中，并且承受冲击的能力小，冲击易变形，防撞效果差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、造价低廉、采用延展型结构、防撞性能好、浮力强、耐久性好、稳定性好的延展型组件式自浮桥墩防撞装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，设置在桥墩外围，该装置包括多个首尾相接的防撞组件以及对所有的防撞组件进行限位的单元支撑体，所述的防撞组件包括多个正交排列的防撞单元，相邻的防撞组件间的防撞单元通过水平连接件固定连接，防撞组件内竖直方向上的多个防撞单元间通过竖向连接件固定连接，所述的单元支撑体与多个防撞单元平行设置；
本装置中多个防撞组件围成环形，设置在桥墩的周围，该防撞装置受到撞击时，由防撞组件外侧的多个防撞单元承受冲击并且发生变形消耗撞击能量，再由内侧的防撞单元发生变形，进一步的减少对桥墩的冲击。
所述的防撞组件中多个防撞单元正交排列的排列方式为2×2、2×3或3×3。
所述的单元支撑体设置在正交排列的多个防撞单元的间隙内。
所述的单元支撑体截面为中空的星形或十字形，所述的单元支撑体的外表面与多个正交排列的防撞单元接触限位。
所述的防撞单元包括内衬筒和并排套设在内衬筒上的多个橡胶消能圈，所述的橡胶消能圈通过筒圈连接件固定在内衬筒上，每个橡胶消能圈内部填充有填充材料，所述的水平连接件分别设置在内衬筒的两端。
所述的内衬筒和单元支撑体均由纤维增强复合材料制成，所述的纤维增强复合材料由纤维和树脂制成，所述的纤维为玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维的一种或多种，所述的树脂为乙烯基树脂、不饱和树脂、邻苯树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂中的一种或多种。
所述的筒圈连接件包括连接垫片和不锈钢螺栓。
所述的水平连接件为法兰盘，所述的竖向连接件为钢链或钢铐。
所述的橡胶消能圈上还设有耐磨滑动块，所述的耐磨滑动块呈凸台结构，且台面上设有聚四氟乙烯滑板层，所述的耐磨滑动块为钢构件且通过螺栓固定在橡胶消能圈上。
所述的橡胶消能圈为橡胶尼龙轮胎、橡胶钢丝轮胎或橡胶钢丝圈。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、成本低、造价低廉：本装置采用组件式结构，由多个构造相同的防撞组件连接而成，采用常见的材料，制造成本低，在损坏之后可以单独更换其中的单个防撞组件，易于维护和更换，节省成本。
二、采用延展型结构、防撞性能好：本装置将刚性材料与柔性材料(如橡胶等材料)相结合，在撞击过程中，首先通过外侧的柔性材料橡胶消能圈变形吸收能量，以及通过金属内衬筒变形吸收能量，再由内侧的防撞单元发生变形，进一步的减少对桥墩的冲击。形成了由外向内、由柔性材料向刚性材料逐步消能的防撞机制，本装置充分利用耗能材料，起到更好的防撞效果，造价较低，耐久性好。
三、浮力强：本装置中的内衬筒为中空结构，可以有效的增加浮力，并且通过填充在缓冲消能环中的填充材料进一步的增加浮力，同时提高效能效果，能够确保使本装置浮在水面上。
四、耐久性好、稳定性好：本装置通过在缓冲消能环和待防护结构之间设置耐磨滑动块，有效地减小缓冲消能环与桥墩之间的摩擦力，防止橡胶消能圈因水面高度的变化与桥墩之间发生摩擦，造成橡胶消能圈磨损，从而进一步提高了消能防护效果。
附图说明
图1为本发明的横断面结构图。
图2为图1中A-A向结构示意图。
图3为防撞单元的三维结构示意图。
图4为防撞单元的主视图。
图5为图4中B部的局部放大图。
图6为图4中C部的局部放大图。
图7为防撞单元的主视剖视图。
图8为防撞组件的截面结构示意图。
图9为实施例1中的防撞单元支撑体的断面形式示意图。
图10为实施例2中的防撞单元支撑体的断面形式示意图
图11为实施例1中在圆形桥墩上的安装示意图。
图12为实施例2中在方形桥墩上的安装示意图。
图13为实施例1中竖向连接件的结构示意图。
图14为实施例2中竖向连接件的结构示意图。
其中，1、防撞单元，11、内衬筒，12、橡胶消能圈，13、填充材料，14、筒圈连接件，15、耐磨滑动块，2、单元支撑体，3、桥墩，4、竖向连接件，5、水平连接件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的目的是针对现有的桥梁防撞存在的效果差、成本高、耐久性差、利用率低等问题，提出的一种防撞效果好、成本低、耐久性好、利用率高的防撞结构。
实施例1：
如图1-4所示，一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，设置在桥墩3外围，该装置包括多个首尾相接的防撞组件以及对所有的防撞组件进行限位的单元支撑体2，防撞组件包括4个以2×2方式正交排列的防撞单元1，单元支撑体2设置在正交排列的4个防撞单元1的间隙内，相邻的防撞组件间的防撞单元1通过水平连接件5固定连接，防撞组件内竖直方向上的多个防撞单元1间通过竖向连接件4固定连接，单元支撑体2与多个防撞单元1平行设置，防撞单元1包括内衬筒11和并排套设在内衬筒11上的多个橡胶消能圈12，橡胶消能圈12通过筒圈连接件14固定在内衬筒11上，每个橡胶消能圈12内部填充有填充材料13，水平连接件5分别设置在内衬筒11的两端，水平连接件5为法兰盘，便于安装、维修、替换和单元防水，橡胶消能圈12上还设有耐磨滑动块15，耐磨滑动块15呈凸台结构，且台面上设有聚四氟乙烯滑板层，耐磨滑动块15为钢构件且通过螺栓固定在橡胶消能圈12的预埋件上。
如图11所示，防撞墩截面形式为圆形，在圆柱形墩的周长方向上，布置了本桥墩防撞装置，将在工厂或岸边预制好的防撞组件运输到安装现场，均匀布置在圆形桥墩周围。为了减少橡胶消能圈12在水流、船舶冲击下的磨损，在橡胶消能圈12与墩柱接触的部位布置耐磨滑动块15，耐磨滑动块15在工厂预制后安装在每个防撞单元1的橡胶消能圈12上。
如图9所示，单元支撑体2截面为中空的星形，单元支撑体2的外表面与4个正交排列的防撞单元1接触限位。
如图5所示，筒圈连接件14包括连接垫片和不锈钢螺栓，连接垫片为钢材料，用于固定橡胶消能圈，防止其沿着内衬筒方向的移动。
如图6和图13所示，水平连接件5为法兰盘，竖向连接件4为钢铐，便于安装、维修、替换和单元防水。
如图7-8所示，一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，它是橡胶消能圈12与内衬筒11的组合构造。该防撞装置是橡胶消能圈12、内衬筒11、消能圈内的填充材料13、筒圈连接件14，水平连接件5和单元支撑体2组成。该防撞装置是一种自浮式的桥墩防撞装置。
橡胶消能圈12内部的填充材料13为聚氨酯泡沫，内衬筒11是纤维与树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为玻璃纤维，树脂为乙烯基树脂，单元支撑体2是纤维与树脂组成的纤维增强复合材料，所述纤维为玻璃纤维，树脂为乙烯基树脂。
实施例2：
如图12所示，防撞墩截面形式为方形，在方柱形墩的周长方向上，布置了本桥墩防撞装置，其中在角隅处，防撞组件要制作成特殊的带有弯折的结构，然后将预制好的防撞组件运输到安装现场，按照一定的尺寸要求布置在方形桥墩周围，为了减少橡胶消能圈12在水流、船舶冲击下的磨损，在橡胶消能圈12与墩柱接触的部位布置耐磨滑动块15，耐磨滑动块15在工厂预制后安装在每个防撞单元2的橡胶消能圈12上。
如图10所示，单元支撑体2截面为十字形，单元支撑体2的外表面与4个正交排列的防撞单元1接触限位。
如图6和图14所示，水平连接件5为法兰盘，竖向连接件4为钢链，便于安装、维修、替换和单元防水。
缓冲消能环11内部的填充材料13为聚氨酯泡沫，内衬筒11和单元支撑体2是由钢材料、纤维和树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为硼纤维，树脂为不饱和树脂。
其余部分均与实施例1相同。
实施例3：
缓冲消能环11内部的填充材料13为聚氨酯泡沫，内衬筒11和单元支撑体2是由钢材料、纤维和树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为碳纤维，树脂为邻苯树脂。
其余部分均与实施例1相同。
实施例4：
缓冲消能环11内部的填充材料13为聚氯乙烯泡沫，内衬筒11和单元支撑体2是由钢材料、纤维和树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为碳化硅纤维，树脂为环氧树脂。
其余部分均与实施例2相同。
实施例5：
缓冲消能环11内部的填充材料13为聚氯乙烯泡沫，内衬筒11和单元支撑体2是由钢材料、纤维和树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为氧化铝纤维，树脂为无机树脂。
其余部分均与实施例1相同。
实施例6：
缓冲消能环11内部的填充材料13为聚氯乙烯泡沫，内衬筒11和单元支撑体2是由钢材料、纤维和树脂组成的纤维增强复合材料加工的筒体结构，纤维为芳纶纤维，树脂为热塑性树脂。
其余部分均与实施例2相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，设置在桥墩(3)外围，其特征在于，该装置包括多个首尾相接的防撞组件以及对所有的防撞组件进行限位的单元支撑体(2)，所述的防撞组件包括多个正交排列的防撞单元(1)，相邻的防撞组件间的防撞单元(1)通过水平连接件(5)固定连接，防撞组件内竖直方向上的多个防撞单元(1)间通过竖向连接件(4)固定连接，所述的单元支撑体(2)与多个防撞单元(1)平行设置；
本装置中多个防撞组件围成环形，设置在桥墩(3)的周围，该防撞装置受到撞击时，由防撞组件外侧的多个防撞单元(1)承受冲击并且发生变形消耗撞击能量，再由内侧的防撞单元(1)发生变形，进一步的减少对桥墩(3)的冲击。
2.根据权利要求1所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的防撞组件中多个防撞单元(1)正交排列的排列方式为2×2、2×3或3×3。
3.根据权利要求1所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的单元支撑体(2)设置在正交排列的多个防撞单元(1)的间隙内。
4.根据权利要求1所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的单元支撑体(2)截面为中空的星形或十字形，所述的单元支撑体(2)的外表面与多个正交排列的防撞单元(1)接触限位。
5.根据权利要求1所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的防撞单元(1)包括内衬筒(11)和并排套设在内衬筒(11)上的多个橡胶消能圈(12)，所述的橡胶消能圈(12)通过筒圈连接件(14)固定在内衬筒(11)上，每个橡胶消能圈(12)内部填充有填充材料(13)，所述的水平连接件(5)分别设置在内衬筒(11)的两端。
6.根据权利要求5所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的内衬筒(11)和单元支撑体(2)均由纤维增强复合材料制成，所述的纤维增强复合材料由纤维和树脂制成，所述的纤维为玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维的一种或多种，所述的树脂为乙烯基树脂、不饱和树脂、邻苯树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的筒圈连接件(14)包括连接垫片和不锈钢螺栓。
8.根据权利要求5所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的水平连接件(5)为法兰盘，所述的竖向连接件(4)为钢链或钢铐。
9.根据权利要求5所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的橡胶消能圈(12)上还设有耐磨滑动块(15)，所述的耐磨滑动块(15)呈凸台结构，且台面上设有聚四氟乙烯滑板层，所述的耐磨滑动块(15)为钢构件且通过螺栓固定在橡胶消能圈(12)上。
10.根据权利要求5所述的一种延展型组件式自浮桥墩防撞装置，其特征在于，所述的橡胶消能圈(12)为橡胶尼龙轮胎、橡胶钢丝轮胎或橡胶钢丝圈。
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