CN107604809A - 带有旋转防撞保护装置的桥墩 - Google Patents

Abstract

带有旋转防撞保护装置的桥墩，包括桥墩、减震弹簧、防撞保护垫、防撞钢板层、高阻尼混凝土树脂胶混合层、支撑柱、聚氨酯泡沫缓冲层、滚动转轴和吸震器，从内侧至外侧依次是桥墩、高阻尼混凝土树脂胶混合层、吸震器、滚动转轴、聚氨酯泡沫缓冲层、防撞钢板层、防撞保护垫，所述吸震器设置在支撑柱上，聚氨酯泡沫缓冲层中设置有缓冲耗能材料，防撞保护垫中设置有减震弹簧。本发明的有益效果是：防撞保护装置防撞能力强、抗变形能力大、稳定性高，可最大限度的吸收撞击冲击所产生的能量，极大的缓冲撞击所产生的巨大冲击力，有效降低意外撞击造成的桥墩和船体损坏的概率。

Description

带有旋转防撞保护装置的桥墩

技术领域

本发明涉及一种防撞桥墩，属于交通安全设施领域，特别是涉及一种带有旋转防撞保护装置的桥墩。

背景技术

防撞桥墩是一种非常普遍的海上交通安全装置，在一些比较危险的地区得到了广泛的应用，当船体等物体与桥墩相撞时，设置一种带有缓冲性能的防撞桥墩，可以极大的缓冲撞击所产生的巨大冲击力，从而可以极大的降低交通撞击事故所产生的严重后果，在巨大的冲击力作用下，坚固、抗撞击能力强、缓冲性能好的防撞桥墩是非常必要的海上交通安全基础设施，在最近的二十年，我国建设了近百座跨江、跨海大桥，很多都是超级工程，但船体等物体撞击桥墩而引发重大人员伤亡、财产损失等事件时有发生，说明在海上交通的桥墩防撞设计和防撞措施上还有不足，我国桥墩防撞研究起步还比较晚，在早期重视程度不够好，许多防撞设计理论和计算方法都是参照国外的研究成果，所以研制设计出既能够有效吸收和缓冲船体等物体对桥墩的撞击力，又能通过偏航机制使船体大部分动能被自身带走的防撞桥墩设施尤为关键，从而达到桥梁不损坏、船体不被破坏、桥墩够坚固的设计目的，我国的海上交通对国民经济和社会发展起着重要的影响作用，防撞桥墩则是海上交通非常重要的安全保障设施，可有效起到预防警示的作用以及安全保护的作用，可有效降低事故发生后所产生的损失，有效降低意外撞击造成的船体和桥墩损坏得概率，降低财产损失和人员伤亡的概率，最大限度的保护人民的生命财产安全不受侵害，所以提供一种抗冲击性好、成本低、寿命长、安全性更高、绿色环保、使用效果好的防撞桥墩十分重要。各类撞击等事故，时常由于撞击而产生的巨大冲击力造成人员伤亡和经济损失，为了最大限度地控制撞击造成的损失，有必要开发防撞效果较好的防撞桥墩，在一些海上地区修建防撞效果较好的防撞桥墩等安全防撞系列工程十分必要，能对撞击所产生交通事故的后果进行明显的控制，可以有效地起到降低人员伤亡和经济损失的效果。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种带有旋转防撞保护装置的桥墩，该桥墩通过变形来吸收撞击所产生的能量，并最大程度的迫使船体改变方向，回复到正常的行驶方向，有效起到保护桥墩和船体安全的作用，降低撞击事故所造成的损失的概率，能够最大限度地控制撞击造成的损失，有效的起到降低人员伤亡和经济损失等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

带有旋转防撞保护装置的桥墩，包括桥墩(1)、减震弹簧(2)、防撞保护垫(3)、防撞钢板层(4)、缓冲耗能材料(5)、高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)、支撑柱(7)、聚氨酯泡沫缓冲层(8)、滚动转轴(9)和吸震器(10)，带有旋转防撞保护装置的桥墩为圆柱体结构，其从内侧至外侧依次是桥墩(1)、高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)、吸震器(10)、滚动转轴(9)、聚氨酯泡沫缓冲层(8)、防撞钢板层(4)、防撞保护垫(3)，所述吸震器(10)设置在支撑柱(7)上，聚氨酯泡沫缓冲层(8)中设置有缓冲耗能材料(5)，防撞保护垫(3)中设置有减震弹簧(2)。

其中，所述的防撞保护垫(3)优先采用聚氨酯橡胶制作而成，采用的聚氨酯橡胶为聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，实为聚氨基甲酸酯橡胶。

其中，所述的防撞钢板层(4)优先采用冷轧钢板冲压制作而成，防撞钢板层(4)可吸收和缓冲外界撞击力，利用变形来吸收撞击所产生的能量。

其中，所述的聚氨酯泡沫缓冲层(8)内设置有缓冲耗能材料(5)，缓冲耗能材料(5)优先采用泡沫铝制作而成。

其中，所述的滚动转轴(9)优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于聚氨酯泡沫缓冲层(8)的内侧，滚动转轴(9)用于使防撞保护垫(3)、防撞钢板层(4)和聚氨酯泡沫缓冲层(8)旋转。

其中，所述的高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)是在高阻尼混凝土中加入树脂胶，树脂胶的体积含量为10-15%。

其中，所述的防撞保护垫(3)中设置有减震弹簧(2)，减震弹簧(2)优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于防撞保护垫(3)中，减震弹簧(2)优先采用高强度、高硬度的弹簧钢制作而成。

其中，所述的吸震器(10)优先均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置。

本发明的技术方案为：桥墩(1)外侧的高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)和防撞保护装置采用支撑柱(7)进行连接，并且在支撑柱(7)上设置有吸震器(10)，支撑柱(7)使得防撞保护装置更好的固定于桥墩(1)外侧的高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)，使其对防撞保护装置具有良好的控制性，防止防撞保护装置在承受撞击冲击时轻易发生整体滑移或倾覆，对提高防撞保护装置的牢固性有很好的效果，支撑柱(7)优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)的外表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：防撞保护装置防撞能力强、抗变形能力大、稳定性高，可最大限度的吸收撞击冲击所产生的能量，极大的缓冲撞击所产生的巨大冲击力，有效降低意外撞击造成的桥墩和船体损坏的概率，最大限度的保护人民的生命和财产安全，而且本防撞保护装置可通过变形来吸收撞击所产生的能量，并通过滚动转轴最大程度的迫使船体改变方向，回复到正常的行驶方向，这样可以大大提高桥墩和船体的安全性能，确保桥墩和船体及船体人员安全，并且因为弹性和缓冲性能良好，在撞击后自我复原能力良好，能够满足桥墩安全防护要求。本设计发明的带有旋转防撞保护装置的桥墩正是出于对保护现有的桥梁结构、防撞控制等多方面潜在危险的考虑，可以起到保护桥墩和船体安全的作用，值得推广应用，对防撞领域建设十分有意义。

附图说明

图1为本发明带有旋转防撞保护装置的桥墩的横断面示意图。

图2为本发明带有旋转防撞保护装置的桥墩的俯视图。

图中：1为桥墩；2为减震弹簧；3为防撞保护垫；4为防撞钢板层；5为缓冲耗能材料；6为高阻尼混凝土树脂胶混合层；7为支撑柱；8为聚氨酯泡沫缓冲层；9为滚动转轴；10为吸震器。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例

如图1和图2所示，带有旋转防撞保护装置的桥墩，包括桥墩1、减震弹簧2、防撞保护垫3、防撞钢板层4、缓冲耗能材料5、高阻尼混凝土树脂胶混合层6、支撑柱7、聚氨酯泡沫缓冲层8、滚动转轴9和吸震器10，带有旋转防撞保护装置的桥墩的结构包括桥墩1、减震弹簧2、防撞保护垫3、防撞钢板层4、缓冲耗能材料5、高阻尼混凝土树脂胶混合层6、支撑柱7、聚氨酯泡沫缓冲层8、滚动转轴9和吸震器10构成，从内侧至外侧依次是桥墩1、高阻尼混凝土树脂胶混合层6、吸震器10、滚动转轴9、聚氨酯泡沫缓冲层8、防撞钢板层4、防撞保护垫3，并在聚氨酯泡沫缓冲层8中设置有缓冲耗能材料5，并在防撞保护垫3中设置有减震弹簧2。

在防撞钢板层4的外侧设置有防撞保护垫3进行保护，防撞保护垫3优先采用聚氨酯橡胶制作而成，采用的聚氨酯橡胶为聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，实为聚氨基甲酸酯橡胶，聚氨酯橡胶可随使用原料和配比、反应方式和条件等的不同，形成不同的结构和品种类型，其具有硬度高、强度好、耐撕裂和耐老化等优点，是一般橡胶所不能比的，此外聚氨酯橡胶还具有高弹性，而且耐磨性能卓越，其耐磨性能是所有橡胶中最好的，强度高、弹性好，缓冲减震性好，能吸收部分震动能量，震动的频率越高，能量吸收的越大，耐低温、抗辐射、粘接性能良好，而且具有较强的坚固性和较好的抗冲击能力，在发生撞击时能吸收撞击所产生的部分冲击能量，具有防震性能，对桥墩1和防撞保护装置的内部结构具有保护作用，极大减轻对船体和桥墩1造成的伤害，所以在防撞和防震领域广泛应用。

在防撞保护垫3的内侧设置有防撞钢板层4，防撞钢板层4优先采用冷轧钢板冲压制作而成，防撞钢板层4可吸收和缓冲外界撞击力，它可以利用变形来吸收撞击所产生的能量，防撞钢板层4具有较强的吸收碰撞能量的能力，可在受到撞击冲击时有效保护船体和桥墩1，使整个防撞保护装置的抗撞击能力有较大提高，可有效增大防撞保护装置抵抗外部冲击变形的能力，也可以有效提高整个防撞保护装置的牢固性和结实性，在受到撞击冲击时极大减轻对船体和桥墩1造成的伤害，减少事故造成的损失。

在聚氨酯泡沫缓冲层8的内侧设置有滚动转轴9，滚动转轴9优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于聚氨酯泡沫缓冲层8的内侧，采用滚动转轴9，使防撞保护垫3、防撞钢板层4和聚氨酯泡沫缓冲层8等防撞保护层旋转，将滚动摩擦取代以往的接触摩擦，可使船体迅速偏离航向，从而引导船体等物体带来的撞击力偏移桥墩1，尽可能多的转移掉由船体等物体带来的撞击后剩下的巨大撞击力，大大提高了桥墩1的安全性能，提高撞击力偏移桥墩1的效果，进一步确保桥墩1的安全，增强了船体等物体运动方向偏离桥墩1的效果，从而使船体的绝大部分动能由船体自身带走，从而大大减小撞击对船体本身以及桥墩1造成的损伤，降低交通事故发生产生的后果，可用于交通防撞等方面。

在防撞保护垫3中设置有减震弹簧2，减震弹簧2优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于防撞保护垫3中，可在撞击发生时第一时间缓冲撞击冲击产生的能量，减震弹簧2优先采用高强度、高硬度的弹簧钢制作而成，其缓冲吸能效果良好，将冲撞力进行分散传导，可有效起到缓冲撞击时所产生冲击力的作用，并且减震弹簧2成本低,具有很高的安全性能，较高的弹力能有效缓冲撞击对船体和桥墩1造成的损伤，有效缓冲撞击力的同时，能保护船体本身以及桥墩1的安全，其具有缓冲和吸能的优点，使其广泛应用于交通防撞领域。

在桥墩1的外侧设置有高阻尼混凝土树脂胶混合层6，高阻尼混凝土树脂胶混合层6是在高阻尼混凝土中加入树脂胶(树脂胶的体积含量为10~15%)，制成一种韧性高、强度高的保护层，高阻尼混凝土树脂胶混合层6可适应需撞击而不会断裂的要求，特别适合防撞保护装置抗撞击的要求，而且高阻尼混凝土树脂胶混合层6的抗冲击能力和抗压能力极高，具有较好的弹性和良好的缓冲吸能作用，而且具有一定的强度和硬度，可有效地保证撞击能量不能很快的破坏桥墩1，提高了桥墩1的防撞性能和安全性能，高阻尼混凝土是在普通混凝土中添加阻尼材料，阻尼材料优先采用羧基丁苯胶乳、聚酯纤维、石墨或硅粉(粘弹性高阻尼材料、金属合金高阻尼材料)等中的一种或多种，其体积比为8~10%，普通混凝土优先采用强度较大的混凝土制作而成，混凝土等级采用C30~C45，并在每立方米混凝土中添加橡胶纤维2.5kg~4.5kg，通过在混凝土中加入高阻尼材料，提高混凝土的阻尼比，可有效地改善混凝土结构自身的阻尼性能，对混凝土的抗撞击性能有极大改善作用，高阻尼混凝土的抗折强度、抗拉强度、长期耐久性能和抗震性能都高于普通混凝土，而且应用高阻尼混凝土树脂胶混合层6可以有效提高整个防撞保护装置结构局部的抗震性能、抗撞击性能和降低防撞保护装置在撞击冲击力等动荷载作用下的影响具有显著的改善。

为了降低撞击时的振动和冲击，需要吸震器10吸收振动和撞击所产生的能量，在高阻尼混凝土树脂胶混合层6的外侧优先设置多个吸震器10，且吸震器10优先均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置，在撞击发生时可最大程度的吸收撞击冲击产生的能量，保证高阻尼混凝土树脂胶混合层6不能轻易断裂，保证防撞保护装置的完整性，使防撞保护装置的稳定性和安全性能大大提高，其可有效地减少撞击对桥墩1的冲击力，当防撞保护装置受到撞击冲击时，防撞保护装置先会吸收一部分的能量，然后再由吸震器10再吸收一部分的能量，可以有效地消耗剩余的撞击能量，可有效地降低冲击力对船体和桥墩1造成的损害，使桥墩1稳定性更强。

在防撞钢板层4的内侧设置有聚氨酯泡沫缓冲层8，聚氨酯泡沫缓冲层8具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，化学稳定性好，耐许多溶剂和油类，耐磨性优良，较天然海绵大20倍，还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料、防震材料和抗压材料，是目前使用最多的一种缓冲材料，它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性，机械强度好，缓冲性能优异，具有出色的防冲击和防振动功能，有回弹力，而且具有良好的多次缓冲性能，保证了防撞保护装置的缓冲能力、抗震能力和抗撞击能力，在承受撞击冲击荷载时，确保防撞保护装置最大程度的吸能，使其稳定性更强，当受到撞击冲击载荷时防撞保护装置不容易发生变形，从而可有效地吸收撞击的冲击能量，有助于增加抗冲击性能，可以有效降低撞击时冲击力对船体和桥墩1造成的损害。

在聚氨酯泡沫缓冲层8之间设置有缓冲耗能材料5，缓冲耗能材料5优先采用泡沫铝制作而成，泡沫铝是一种以铝或铝合金为金属骨架，包含大量孔洞的低密度、高比表面积多孔泡沫金属材料，泡沫铝是一种功能和结构一体化的新型材料，其具有良好的缓冲吸能性能，而且具有一定的强度、刚度和轻质性，能实现高撞击能量的吸收，强度高，耐候性好，不易老化，可作为一种缓冲减震材料，泡沫铝是一种优良的新型吸能、减震和抗冲击缓冲材料，从结构上来说，其具有轻质和高强度的特点，从功能上来说，它同时具备减振、阻尼和抗冲击等物理性能，所以可有效地保证撞击能量不能很快的破坏防撞保护装置，提高了防撞保护装置的防撞性能和桥墩1的安全性能，极大减轻撞击时冲击力对船体和桥墩1造成的伤害，减少事故造成的损失，可广泛应用于道路防撞、交通防撞和建筑防撞等防撞领域。

本发明的技术方案为：桥墩1外侧的高阻尼混凝土树脂胶混合层6和防撞保护装置采用支撑柱7进行连接，并且在支撑柱7上设置有吸震器10，支撑柱7可使得防撞保护装置更好的固定于桥墩1外侧的高阻尼混凝土树脂胶混合层6，使其对防撞保护装置具有良好的控制性，防止防撞保护装置在承受撞击冲击时轻易发生整体滑移或倾覆，对提高防撞保护装置的牢固性有很好的效果，支撑柱7优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于高阻尼混凝土树脂胶混合层6的外表面。

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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：包括桥墩(1)、减震弹簧(2)、防撞保护垫(3)、防撞钢板层(4)、缓冲耗能材料(5)、高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)、支撑柱(7)、聚氨酯泡沫缓冲层(8)、滚动转轴(9)和吸震器(10)，带有旋转防撞保护装置的桥墩为圆柱体结构，其从内侧至外侧依次是桥墩(1)、高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)、吸震器(10)、滚动转轴(9)、聚氨酯泡沫缓冲层(8)、防撞钢板层(4)、防撞保护垫(3)，所述吸震器(10)设置在支撑柱(7)上，聚氨酯泡沫缓冲层(8)中设置有缓冲耗能材料(5)，防撞保护垫(3)中设置有减震弹簧(2)。

2.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的防撞保护垫(3)优先采用聚氨酯橡胶制作而成，采用的聚氨酯橡胶为聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，实为聚氨基甲酸酯橡胶。

3.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的防撞钢板层(4)优先采用冷轧钢板冲压制作而成，防撞钢板层(4)可吸收和缓冲外界撞击力，利用变形来吸收撞击所产生的能量。

4.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的聚氨酯泡沫缓冲层(8)内设置有缓冲耗能材料(5)，缓冲耗能材料(5)优先采用泡沫铝制作而成。

5.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的滚动转轴(9)优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于聚氨酯泡沫缓冲层(8)的内侧，滚动转轴(9)用于使防撞保护垫(3)、防撞钢板层(4)和聚氨酯泡沫缓冲层(8)旋转。

6.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的高阻尼混凝土树脂胶混合层(6)是在高阻尼混凝土中加入树脂胶，树脂胶的体积含量为10-15%。

7.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的防撞保护垫(3)中设置有减震弹簧(2)，减震弹簧(2)优先采用等间距排放布置，并且优先均匀分布于防撞保护垫(3)中，减震弹簧(2)优先采用高强度、高硬度的弹簧钢制作而成。

8.根据权利要求1所述的带有旋转防撞保护装置的桥墩，其特征在于：所述的吸震器(10)优先均匀分布，并且横、纵成排，等间距布置。