CN105887765A - 用机构实施的桥墩防撞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用机构实施的桥墩防撞装置，该机构是曲柄连杆滑槽机构，其包括位于桥墩的前水域设置的曲柄、连杆和套装在桥墩承台或套装在防撞墩承台周围的防撞套箱内的长滑槽，其中，曲柄与连杆铰耳连接，连杆与防撞套箱的端部的铰耳连接，防撞套箱的头部的侧面是斜面或流线形的曲面。本发明的优点：当船舶偏离航向触碰曲柄的升程曲面，在力的作用下，使曲柄回转，在升程曲面的提升作用下，船只向航道中心移动，船只前行，与防撞套箱头部触碰，在防撞套箱头部的侧斜面或侧流线形曲面的切向反力作用下，推动船只向航道中心移动，航向被纠正；曲柄回转作功，防撞套箱移动作功，缓冲器作功，船只耗能，保留大部分动能航行在航道上。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁的防撞防护技术，主要用于海域、江河等桥梁桥墩的防撞装置，用以保护在防撞装置内的桥梁桥墩，避免因船舶的撞击而受损，并可用于水上设施的防撞防护。
背景技术
随着交通运输业的不断发展，大量跨海、跨江桥梁不断兴建，而这种桥梁本身所处的江、河、湖、海域大都是繁忙的航道，其水流、波涛、风浪等情况复杂，桥梁不可避免地承担着一定的船舶碰撞的风险。当桥梁的桥墩或桥身被船舶撞击时，即使船舶的航速很慢，由于船舶本身的质量很大，船舶的动量很大，按照动量定理：mv1-mv2＝FΔt，船舶撞击桥墩时，Δt是瞬间，因而其撞击力是巨大的，桥毁船破人亡在不断发生。
目前，常采用独立式防撞墩防撞系统：在航道桥墩的上游和下游设置独立式防撞墩系统；常采用附着式混凝土套箱防撞系统：用预应力混凝土箱式结构或混凝土套箱结构安装在承台周围，受到船撞时靠混凝土箱压潰变形或靠橡胶件的弹性变形来吸收能量；常采用一体化钢套箱防撞结构：是指钢套箱和桥梁基础结合在一起；常采用防撞人工岛：人工岛防撞是指在桥墩周围构筑一个小岛以防止船舶碰撞到桥墩；最新采用桥梁防船撞柔性防护装置，其包括外钢围、柔性防撞圈和内钢圈，围着桥墩承台，套上外浮箱和内浮箱一大一小两个圈形浮体，内浮箱和外浮箱之间装了很多柔性防撞圈。
前几种是动量转换形式，船与防撞装置进行碰撞，达到防护桥墩，由碰撞的卡诺定理指出：二个碰撞物体的质量不宜相差很大，美国09年的规范指出防撞钢套箱的质量不宜小于船舶的质量的三分之一，所以防撞钢套箱的质量是巨大的，制造有难度，安装有难度，维护保养有难度，造价高。
采用桥梁防船撞柔性防护装置是先动能转换后动量转换，因柔性防撞圈的扯拉强度有限，易撕裂。当柔性防撞圈撕裂、碾碎后，船只带着外钢围与内钢圈二次碰撞，同样存在桥墩毁，船破，人亡的隐患。
上述防撞装置局限于一、二万吨级船只的船撞桥梁防护，五万吨、十万吨、几十万吨船舶的船撞防护远未解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状而提供一种桥墩的防撞装置，它能有效纠正肇事船舶的航行偏向，它能有效地吸收肇事船舶的动能，具有较大的防撞能力和防护能力，对防撞装置内侧的桥梁桥墩、桥梁桥墩的防撞墩及水上设施起到有效的安全保护作用，并为船舶撞击时尽可能地少受到伤害，并做到桥梁桥墩稳固、做到水上设施的防撞装置坚固耐用，容易安装，容易维护保养及修理。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：采用的机构是曲柄连杆滑槽机构，其包括位于桥梁桥墩的前水域设置的曲柄、连杆和套装在桥墩承台或套装在桥墩的防撞墩承台周围的防撞套箱内的纵向长滑槽，其中，曲柄与连杆铰耳连接，连杆与防撞套箱的纵向端部的铰耳连接，其中，防撞套箱是防撞钢套箱或是防撞构架，其中，防撞套箱的头部的侧面是斜面或流线形的曲面。
上述位于桥梁桥墩的前水域设置的曲柄是设置在墩台上，墩台同与曲柄设置在桥梁桥墩的前水域，墩台包括桩基、承座和圆柱承轴，其中，桩基扎根于水底的基层，承座建于桩基上，圆柱承轴立于承座上，曲柄空套在圆柱承轴上。曲柄受船撞后绕着圆柱承轴回转，随着潮水涨落而升浮。
上述曲柄的外缘包括基圆和升程曲面，曲柄的中心是轴孔，曲柄的轴孔与墩台的圆柱承轴之间有较大的间隙配合，或者曲柄的轴孔与墩台的圆柱承轴之间有滑动轴承，曲柄上设置着与连杆连接的连接孔或连接装置。
上述防撞套箱內设置的纵向长滑槽与承台纵向长度之间设置缓冲器，防撞套箱內设置的滑槽与承台横向宽度之间设置缓冲器或缓冲垫，缓冲器的作用：1.缓冲，吸收船撞能；2.防撞套箱受船撞后复位，曲柄连杆滑槽机构受船撞后，缓冲器复位，曲柄连杆滑槽机构复位。
当上述桥墩的承台是非长方形基体时，防撞套箱內的长滑槽与承台的非长方形基体不匹配，形成不了滑块与长滑槽的移动副，防撞套箱受撞后，长滑槽沿着非长方形基体的承台移动会出现不稳，所以在桥墩前端水域，在桥墩的纵向中心线方向设置水中墩台或在桥墩头部前，引伸出一个引伸墩台，在防撞套箱的头部设置辅助滑槽，其中，水中墩台包括桩基、承座和承轴，其中，引伸墩台包括桥墩引伸架、承座和承轴，防撞套箱的头部的辅助滑槽空套在承轴上。
在有桥墩的防撞墩的防撞系统中，防撞墩位于桥墩的前水域，采用曲柄连杆滑槽机构防撞，其包括位于防撞墩的前水域设置的曲柄、连杆和套装在防撞墩承台周围的防撞套箱内的纵向长滑槽，其中，曲柄与连杆铰耳连接，连杆与防撞套箱的纵向端部的铰耳连接，其中，防撞套箱是防撞钢套箱或是防撞构架，其中，防撞套箱的头部的侧面是斜面或流线形的曲面，其中，曲柄空套在防撞墩前水域设置的墩台的圆柱承轴上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1.纠正偏离航道的船舶：当船舶航行偏离航道驶向桥墩或风浪巨大使船只迅速接近桥墩时，船只触碰具有升程曲面的曲柄，在船只对曲柄的冲撞力、紧压力与摩擦力的作用下，使曲柄绕着墩台的承台的圆柱承轴回转，在曲柄的升程曲面的提升作用下，在船只船头斜面与曲柄的曲面的切向反力作用下，推动船只向航道中心移动，从而纠正船只的航向，船只前行，与套装在承台的防撞套箱头部触碰，船只船头斜面与防撞套箱头部的侧斜面或侧流线形的曲面作用，在切向反力作用下，推动船只向航道中心移动，从而再一次纠正船只的航向，船只航行在航道中；2.曲柄是个旋转刚体，旋转刚体旋转消耗船只的动能，将曲柄设计成水轮，水轮阻水能力强，水轮回转消耗船只动能；3.曲柄带动连杆，连杆带动防撞套箱，防撞套箱移动作功，消耗船只动能；4.防撞套箱移动压缩缓冲器作功，消耗了船只部分动能，船只保留大部分动能航行在航道中。上述诸多能量转换是柔和的，船只与防护装置的碰撞力小，所以该方案能有效地纠偏船只航向，防止船撞桥墩，能有效防护船只，也能有效保护防撞装置自己，更重要的是避免发生在船撞桥墩时的人身伤亡事故。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例展示曲柄连杆滑槽机构的曲柄与墩台的结构示意图；
图3为本发明实施例的桥墩为非长方体承台的结构示意图；
图4为本发明实施例的桥梁桥墩的防撞墩为长方体承台的结构示意图；
图5为本发明实施例的桥梁桥墩的防撞墩为非长方体承台的结构示意图；
图6为本发明实施例的桥梁桥墩的防撞墩的结构，同时桥梁桥墩兼有防撞套箱的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，图示不涉及航行规则。
如图1、图2所示，本实施例是采用曲柄5连杆4滑槽22机构的桥墩防撞装置，具有长滑槽22的防撞套箱2套装在桥墩1的长方体承台11周围，防撞套箱2内的长滑槽22的长度大于桥墩1的长方体承台11的长度，长滑槽22与长方体承台11之间的纵向空间安装着缓冲装置3，防撞套箱2内的长滑槽22的横向与长方体承台11的宽度之间留有空间，并设置着缓冲器31或缓冲垫31。在船撞力的作用下，防撞套箱2相对于桥墩1的长方体承台22位移作功，在防撞套箱2的纵向端部26设有铰耳21，铰耳21与连杆4连接。
防撞套箱2头部24的侧面是斜面23或流线形的曲面23，防撞套箱2外围可以布置着缓冲件32。
在桥墩1的前水域设置墩台6，墩台6包括桩基61、承座62及圆柱承轴63，其中，桩基61扎根于水底的基层，承座62建于桩基61上，圆柱承轴63立于承座62上，曲柄5空套在圆柱承轴63上，曲柄5随着潮水涨落而升浮。
曲柄5的外缘包括基圆52和升程曲面53，曲柄5的中心是轴孔54，轴孔54空套在墩台6的圆柱承轴63上，曲柄5上设置着铰耳孔51或连接装置51，与连杆4连接。
曲柄5可以设计成水阻很大的水轮结构。
当船只偏离航向，船触碰曲柄5的升程曲面53，在力的作用下，曲柄5回转，曲柄5的升程曲面53推动船只往外移动，向航道中心位移，船只前行，船只的船头斜面与防撞套箱2的头部24的侧斜面23或侧流线形曲面23接触，在侧向反力的作用下，船只向航道中心位移，船只又一次被导航，纠偏，船只前行，船只触碰防撞套箱2，防撞套箱2内的长滑槽22沿着桥墩的长方体承台11移动作功，防撞套箱2压缩缓冲装置3作功，防撞套箱2移动作功与压缩缓冲装置3作功消耗了船只的部分动能，推动了船只向航道中心位移，船只被导航，纠偏，船只带着大部份动能继续在航道中安全地航行。
图3是桥梁的桥墩1为非长方体承台11的结构示意图，桥墩1的承台11是非长方体，与防撞套箱2的长滑槽22配套，导向部位是承台11的非长方体的最大宽度部位，配套部位短，形成不了滑槽承台移动副，导向性不好，不稳定，应该在桥墩1的前水域，在桥墩1的纵向中心线方向设置水中墩台9或引伸墩台9，其中，引伸墩台9是引伸桥墩承台11，而设置的墩台9，其包括引伸架，承座和圆柱承轴，其中，水中墩台9包括桩基、承座及圆柱承轴，在防撞套箱2的头部24，设置辅助滑槽25，其中，圆柱承轴立于承座上，防撞套箱2的滑槽25空套在墩台9的圆柱承轴上，防撞套箱2的滑槽25沿着墩台9的圆柱承轴纵向移动，横向限位。
图4是在通常桥墩1的防撞墩7上设置了防撞装置的结构示意图，防撞墩7的承台71是长方体承台，防撞墩的防撞套箱2内设置长滑槽22，套装在防撞墩7的长方体承台71周围，防撞套箱2的纵向端部24设有铰耳21，铰耳21与连杆4连接，连杆4与设置在防撞墩7的前水域的墩台6上的带有升程曲面的曲柄5上的铰耳51连接。
图5是桥墩1的防撞墩7的非长方体承台71，在防撞墩7的纵向前沿水域设置水中墩台9或引伸墩台9，其中，引伸墩台9是引伸承台71而设置的墩台9，其包括引伸架，承座和圆柱承轴，其中，水中墩台9包括桩基、承座及圆柱承轴，其中，圆柱承轴立于承座上，在防撞墩的防撞套箱2的头部24内增设辅助滑槽25，滑槽25空套在墩台9的圆柱承轴上，防撞套箱2的纵向端部26设有铰耳21，铰耳21与连杆4连接，连杆4与设置在防撞墩7的前水域的墩台6上的带有升程曲面的曲柄5上的铰耳51连接。
图6是一款多次纠偏的防撞装置的结构示意图，实施例设置了防撞墩7的曲柄连杆滑槽机构的防撞装置，有防撞墩7及防撞套箱2，在防撞墩7的周围套装着头部24侧面为斜面23或流线形曲面23的防撞套箱2，防撞套箱2内设有长滑槽22，套装在防撞墩7的承台71上，防撞套箱2的纵向端部26设有铰耳21，铰耳21与连杆4连接，连杆4与曲柄5上的铰耳51连接，在防撞墩7的前水域设置墩台6，带有升程曲面的曲柄5空套在墩台6的圆柱承轴63上，实施例还设置了桥墩1的防撞套箱2。
当船只偏离航向，撞上桥墩防撞装置的曲柄5的升程曲面53，在船只的作用力的作用下，曲柄5回转，曲柄5的升程曲面53推动船只往航道中心位移，船只前行，触碰防撞墩7的防撞套箱2的头部24侧面为斜面23或流线形曲面23，在斜面23或流线形曲面23的侧向反力的作用下，船只向航道中心再一次位移，船只又一次被导航、纠偏，船只继续前行，触碰桥墩1的防撞套箱2的头部24的侧面为斜面23或流线形曲面23，在侧斜面23或侧流线形曲面23的侧向反力的作用下，船只向航道中心再一次位移，船只又一次被导航、纠偏，进入航道。船只经过二次、三次、多次纠偏，纵向作用于桥墩的力只是十分之一或更小了。
Claims (6)
1.一种用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：采用的机构是曲柄连杆滑槽机构，其包括位于桥梁桥墩(1)的前水域设置的曲柄(5)、连杆(4)和套装在桥墩(1)承台(11)或套装在桥墩(1)的防撞墩(7)承台(71)周围的防撞套箱(2)内的纵向长滑槽(22)，其中，曲柄(5)与连杆(4)铰耳(51)连接，连杆(4)与防撞套箱(2)的纵向端部(26)的铰耳(21)连接，其中，防撞套箱(2)是防撞钢套箱或是防撞构架，其中，防撞套箱(2)的头部(24)的侧面是斜面(23)或流线形的曲面(23)。
2.根据权利要求1所述的用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：位于桥梁桥墩(1)的前水域设置的曲柄(5)是设置在墩台(6)上，墩台(6)同与曲柄(5)设置在桥梁桥墩(1)的前水域，墩台(6)包括桩基(61)、承座(62)和圆柱承轴(63)，其中，桩基(61)扎根于水底的基层，承座(62)建于桩基(61)上，圆柱承轴(63)立于承座(62)上，曲柄(5)空套在圆柱承轴(63)上。
3.根据权利要求1所述的用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：曲柄(5)的外缘包括基圆(52)和升程曲面(53)，曲柄(5)的中心是轴孔(54)，曲柄(5)的轴孔(54)与墩台(6)的圆柱承轴(63)之间有较大的间隙配合，或者曲柄(5)的轴孔(54)与墩台(6)的圆柱承轴(63)之间有滑动轴承，曲柄(5)上设置着与连杆(4)连接的连接孔(51)或连接装置(51)。
4.根据权利要求1所述的用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：防撞套箱(2)内设置的纵向长滑槽(22)与承台(11)纵向长度之间设置缓冲器(3)，防撞套箱(2)内设置的滑槽(22)与承台(11)横向宽度之间设置缓冲器(31)或缓冲垫(31)。
5.根据权利要求1所述的用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：桥墩(1)的承台(11)是非长方形基体时，在桥墩(1)前端水域，在桥墩(1)的纵向中心线方向设置水中墩台(9)或在桥墩头部(1)前，引伸出一个墩台(9)，在防撞套箱(2)的头部(24)设置辅助滑槽(25)，其中，水中墩台(9)包括桩基、承座和承轴，其中，引伸墩台(9)包括桥墩引伸架、承座和承轴，防撞套箱(2)的头部(24)的辅助滑槽(25)空套在承轴上。
6.根据权利要求1所述的用机构实施的桥墩防撞装置，其特征在于：在有桥墩(1)的防撞墩(7)的防撞系统中，防撞墩(7)位于桥墩(1)的前水域，采用曲柄连杆滑槽机构防撞，其包括位于防撞墩(7)的前水域设置的曲柄(5)、连杆(4)和套装在防撞墩承台(71)周围的防撞套箱(2)内的纵向长滑槽(22)，其中，曲柄(5)与连杆(4)铰耳(51)连接，连杆(4)与防撞套箱(2)的纵向端部(26)的铰耳(21)连接，其中，防撞套箱(2)是防撞钢套箱或是防撞构架，其中，防撞套箱(2)的头部(24)的侧面是斜面(23)或流线形的曲面(23)，其中，曲柄(5)空套在防撞墩(7)前水域设置的墩台(6)的圆柱承轴(63)上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20181213 Address after: 241000 6 Jinshan Road, Yijiang District, Wuhu, Anhui 5-1 Applicant after: Wuhu Zhixing World Industrial Design Co., Ltd. Address before: Room 301, No. 20, Lane 15, Baiyun Street, Ningbo City, Zhejiang Province Applicant before: Yang Guanghua |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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