CN108221872A - 一种水中立柱防撞装置及施工方法 - Google Patents

一种水中立柱防撞装置及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水中立柱防撞装置及施工方法，所述防撞装置包括设置在立柱外的环形基座；所述环形基座沉入并固定在水底地面；所述环形基座上均匀开设有多个凹槽；多根防撞杆一端分别球接在凹槽的底部；所述凹槽内填充有具有弹性的硬橡胶，所述凹槽和硬橡胶使防撞杆能够在硬橡胶阻碍下摆动；所述防撞杆向上向外延伸出水面且另一端均固定在一环形的防撞圈上；所述防撞圈为弹性结构或吸能结构；该水中立柱防撞装置能够有效的防止外部撞击对水中立柱的伤害，从而有效的保障水中立柱的安全；该装置与现有的立柱分离，能够独立承载撞击作用，并且安装过程无需对立柱作出任何改造，有效保障现有立柱结构的完整性，施工方便。

Description

一种水中立柱防撞装置及施工方法
技术领域
本发明涉及基础设施建设领域，具体涉及一种水中立柱防撞装置及施工方法。
背景技术
在基础设施建设领域，有时需要建设跨河或跨海大桥，建设跨河或跨海大桥一般需要在水中浇注桥墩立柱以托举桥梁，此外，随着海上资源的开发利用，海上平台的建设也日益增多，部分海上平台也需要在海上设置立柱以承载平台，在河面上以及在海上，立柱体除了受到自然环境的威胁外，最主要的威胁是来自大型海洋生物或船体的撞击，由于立柱承载了较大的重量，在受到侧面撞击时，很容易失去力的平衡，从而受其承载的重量压迫折断，造成巨大的经济损失和人员伤害，因此，对于该类立柱的保护，防止其受到直接撞击具有实际意义，现有的水中立柱防撞措施一般是在立柱表面贴付缓冲层，如泡沫盒轮胎，但这种方式只是减少了立柱受到的冲量，并没有减少立柱受到的撞击力，使立柱依然存在较大的撞断危险，并且该方式在受到外力较大时并无法有效的实现缓冲作用，作用不显著。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水中立柱防撞装置，该水中立柱防撞装置能够有效的防止外部撞击对水中立柱的伤害，从而有效的保障水中立柱的安全；该装置与现有的立柱分离，能够独立承载撞击作用，并且安装过程无需对立柱作出任何改造，有效保障现有立柱结构的完整性，施工方便。
本发明的技术方案如下：
一种水中立柱防撞装置，包括设置在立柱外的环形基座；所述环形基座沉入并固定在水底地面；所述环形基座上均匀开设有多个凹槽；多根防撞杆一端分别球接在凹槽的底部；所述凹槽内填充有具有弹性的硬橡胶，所述凹槽和硬橡胶使防撞杆能够在硬橡胶阻碍下摆动；所述防撞杆向上向外延伸出水面且另一端均固定在一环形的防撞圈上；所述防撞圈为弹性结构或吸能结构。
其中，所述凹槽上端固定有一限位环，以限制防撞杆的最大摆动角度。
其中，所述防撞圈具有一体的钢骨架，多根防撞杆的另一端均固定在钢骨架上；使多根防撞杆在受到撞击时联动；所述钢骨架外包设有橡胶层或吸能缓冲材料层。
其中，所述环形基座为钢筋骨架的预制混凝土结构；所述防撞杆为直径从其一端向另一端逐渐减小的钢棒。
其中，所述环形基座包括两个半圆形单体；其中一个半圆形单体的两个端部设置有T形槽，另一个半圆形单体的两个端部分别设置有可与T形槽插配的 T形凸部。
其中，多根水平延伸杆一端固定在环形基座的圆周面上，另一端向外水平延伸并抓地。
其中，所述环形基座上均匀设置有多个竖直通孔；多根锚杆分别向下穿过竖直通孔将环形基座固定在水底地面上。
其中，所述锚杆包括杆身和设置在杆身前端的子弹形空心扩张体；所述扩张体由圆柱形体和锥形体组成；所述圆柱形体一端与杆身前端固定连接；所述锥形体由多块扇形单页围合而成；所述扇形单页与圆柱形体另一端转动连接；所述圆柱形体内密封滑动套设有一子弹型推块；所述推块与圆柱形体围合成爆炸腔；所述爆炸腔内填充防水火药包；所述防水火药包通过延伸出杆身后端的防水引线引爆；所述扇形单页内侧面设置有弧面凸起；所述弧面凸起在防水火药包引爆后由推块挤压外撑使锥形体张开成爪状；所述圆柱形体由与杆身连接的一端向另一端，内径逐渐缩小。
其中，所述锥形体的尖端通过点焊或可破坏的套件使锥形体在锚杆插入土壤过程中保持收拢；所述杆身内沿轴向设置有供防水引线穿出的通孔。
一种水中立柱防撞装置的施工方法，采用所述的水中立柱防撞装置，其施工方法包括以下依序进行的步骤：
步骤1：预制半圆形单体，将半圆形单体套在立柱外并相互插配连接，连接处可选择焊死；半圆形单体上已安装好防撞杆并填充好硬橡胶；
步骤2：将连接好的环形基座沉入水中；
步骤3：将锚杆从竖直通孔穿过插入水底地面下；锚杆钉入设计深度后，将锚杆焊固在环形基座上，通过防水引线引燃防水火药包，防水火药包爆炸产生大量气体，推动推块向锥形体滑动，推块通过弧面凸起撑开扇形单页成爪状，从而从土层内部撑住土层，提高锚杆的抗拔力，在这一过程中，由于圆柱形体由与杆身连接的一端向另一端，内径逐渐缩小，因此，推块在移动过程中使圆柱形体的前端变形外撑并加紧推块，从而防止推块后续回位，使扇形单页保持撑开状态。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明能够有效的防止外部撞击对水中立柱的伤害，从而有效的保障水中立柱的安全，该装置与现有的立柱分离，能够独立承载撞击作用，并且安装过程无需对立柱作出任何改造，有效保障现有立柱结构的完整性，施工方便。
2、本发明的环形基座套设在立柱外，且与立柱无直接接触，因此，在受到撞击时，由环形基座承担所有的撞击，对立柱无影响。
3、本发明设置有防撞杆、凹槽和硬橡胶，防撞杆与凹槽球接，因此防撞杆能够在任一方向上转动，而硬橡胶填充在凹槽内，能够利用凹槽自身的结构以及硬橡胶的弹性作用阻碍防撞杆的转动，起到弹簧或扭簧的作用，因此，防撞杆在受到撞击时，会在硬橡胶的阻碍作用下做一定的转动，从而吸收撞击力，而撞击后又可在回复力的作用下回复。
4、本发明的防撞杆另一端通过防撞圈连接成一体，因此，在一个点受到撞击时，该结构能够将撞击力分散，由所有的防撞杆、凹槽和硬橡胶结构一起承担。
5、本发明的环形基座由两个半圆形单体组成且是预制的，因此安装和施工都即为便捷。
6、本发明的锚杆结构简单，操作便捷，不易发生故障，且采用爆炸力实现张开，张开力大，有效实现锚杆端部张开，提高抗拔力；扩张体包括圆柱形体和锥形体，利用本身结构即可实现有效的钉入锚杆，并且锥形体可以张开，能够提高锚杆抗拔力；圆柱形体内密封滑动套设有子弹型的推块，利用防水火药包的爆炸力，推动推块向外撑开锥形体，使构成锥形体的扇形单页炸开成爪状，有效提高锚杆抗拔力；采用防水引线引爆防水火药包，操作便捷快速，防水炸药包可根据不同的土质和安全需求选择爆炸力，操作便捷；爆炸腔是封闭式的，爆炸产生的能量完全转化为推开的动能，能量转化率高，且对土层产生影响非常微小，安全性高。
7、本发明的水平延伸杆能够有效的提高环形基座的面积，因此能够显著提高环形基座的抗扭性，结合锚杆的固定作用，能够有效承载极大的撞击力。
8、本发明采用填充硬橡胶的方式起到阻碍防撞杆，缓冲的作用，该方式成本低，效果好，施工简单，且作用稳定，寿命长。
附图说明
图1为本发明水中立柱防撞装置的主视剖视示意图；
图2为本发明水中立柱防撞装置的俯视示意图；
图3为本发明水中立柱防撞装置环形基座及防撞杆的俯视示意图；
图4为本发明锚杆的结构示意图；
图5为本发明锥形体张开成爪状的示意图；
图6为本发明图5中圆圈处的放大图。
附图标记说明：
1-立柱、2-环形基座、20-半圆形单体、201-T形槽、202-T形凸部、21- 防撞杆、23-防撞圈、24-水平延伸杆、25-竖直通孔、26-凹槽、27-硬橡胶、 28-限位环、3-水底地面、5-锚杆、51-杆身、52-扩张体、521-圆柱形体、 522-锥形体、5221-扇形单页、5222-弧面凸起、523-推块、524-爆炸腔、525- 防水火药包、526-防水引线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1至图3，一种水中立柱防撞装置，包括设置在立柱1外的环形基座2；所述环形基座2沉入并固定在水底地面3；所述环形基座2上均匀开设有多个凹槽26；多根防撞杆21一端分别球接在凹槽26的底部；所述凹槽26 内填充有具有弹性的硬橡胶27，所述凹槽26和硬橡胶27使防撞杆21能够在硬橡胶27阻碍下摆动；所述防撞杆21向上向外延伸出水面且另一端均固定在一环形的防撞圈23上；所述防撞圈23为弹性结构或吸能结构。
进一步的，所述凹槽26上端固定有一限位环28，以限制防撞杆21的最大摆动角度。
进一步的，所述防撞圈23具有一体的钢骨架，多根防撞杆21的另一端均固定在钢骨架上；使多根防撞杆21在受到撞击时联动；所述钢骨架外包设有橡胶层或吸能缓冲材料层。
进一步的，所述环形基座2为钢筋骨架的预制混凝土结构；所述防撞杆21 为直径从其一端向另一端逐渐减小的钢棒。
进一步的，所述环形基座2包括两个半圆形单体20；其中一个半圆形单体 20的两个端部设置有T形槽201，另一个半圆形单体20的两个端部分别设置有可与T形槽201插配的T形凸部202。
进一步的，多根水平延伸杆24一端固定在环形基座2的圆周面上，另一端向外水平延伸并抓地。
进一步的，所述环形基座2上均匀设置有多个竖直通孔25；多根锚杆5分别向下穿过竖直通孔25将环形基座2固定在水底地面3上。
进一步的，参见图4至图6，所述锚杆5包括杆身51和设置在杆身51前端的子弹形空心扩张体52；所述扩张体52由圆柱形体521和锥形体522组成；所述圆柱形体521一端与杆身51前端固定连接；所述锥形体522由多块扇形单页5221围合而成；所述扇形单页5221与圆柱形体521另一端转动连接；所述圆柱形体521内密封滑动套设有一子弹型推块523；所述推块523与圆柱形体521围合成爆炸腔524；所述爆炸腔524内填充防水火药包525；所述防水火药包525通过延伸出杆身51后端的防水引线526引爆；所述扇形单页5221内侧面设置有弧面凸起5222；所述弧面凸起5222在防水火药包525引爆后由推块523挤压外撑使锥形体522张开成爪状；所述圆柱形体521由与杆身51连接的一端向另一端，内径逐渐缩小。
进一步的，所述锥形体522的尖端通过点焊或可破坏的套件使锥形体522 在锚杆5插入土壤过程中保持收拢；所述杆身51内沿轴向设置有供防水引线 526穿出的通孔。
一种水中立柱防撞装置的施工方法，采用所述的水中立柱防撞装置，其施工方法包括以下依序进行的步骤：
步骤1：预制半圆形单体20，将半圆形单体20套在立柱1外并相互插配连接，连接处可选择焊死；半圆形单体20上已安装好防撞杆21并填充好硬橡胶27；
步骤2：将连接好的环形基座2沉入水中；
步骤3：将锚杆5从竖直通孔25穿过插入水底地面3下；锚杆5钉入设计深度后，将锚杆5焊固在环形基座2上，通过防水引线526引燃防水火药包 525，防水火药包525爆炸产生大量气体，推动推块523向锥形体522滑动，推块523通过弧面凸起5222撑开扇形单页5221成爪状，从而从土层内部撑住土层，提高锚杆5的抗拔力，在这一过程中，由于圆柱形体521由与杆身51 连接的一端向另一端，内径逐渐缩小，因此，推块523在移动过程中使圆柱形体521的前端变形外撑并加紧推块523，从而防止推块523后续回位，使扇形单页5221保持撑开状态。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水中立柱防撞装置，其特征在于：包括设置在立柱(1)外的环形基座(2)；所述环形基座(2)沉入并固定在水底地面(3)；所述环形基座(2)上均匀开设有多个凹槽(26)；多根防撞杆(21)一端分别球接在凹槽(26)的底部；所述凹槽(26)内填充有具有弹性的硬橡胶(27)，所述凹槽(26)和硬橡胶(27)使防撞杆(21)能够在硬橡胶(27)阻碍下摆动；所述防撞杆(21)向上向外延伸出水面且另一端均固定在一环形的防撞圈(23)上；所述防撞圈(23)为弹性结构或吸能结构。
2.如权利要求1所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述凹槽(26)上端固定有一限位环(28)，以限制防撞杆(21)的最大摆动角度。
3.如权利要求2所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述防撞圈(23)具有一体的钢骨架，多根防撞杆(21)的另一端均固定在钢骨架上；使多根防撞杆(21)在受到撞击时联动；所述钢骨架外包设有橡胶层或吸能缓冲材料层。
4.如权利要求3所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述环形基座(2)为钢筋骨架的预制混凝土结构；所述防撞杆(21)为直径从其一端向另一端逐渐减小的钢棒。
5.如权利要求4所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述环形基座(2)包括两个半圆形单体(20)；其中一个半圆形单体(20)的两个端部设置有T形槽(201)，另一个半圆形单体(20)的两个端部分别设置有可与T形槽(201)插配的T形凸部(202)。
6.如权利要求5所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：多根水平延伸杆(24)一端固定在环形基座(2)的圆周面上，另一端向外水平延伸并抓地。
7.如权利要求6所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述环形基座(2)上均匀设置有多个竖直通孔(25)；多根锚杆(5)分别向下穿过竖直通孔(25)将环形基座(2)固定在水底地面(3)上。
8.如权利要求7所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述锚杆(5)包括杆身(51)和设置在杆身(51)前端的子弹形空心扩张体(52)；所述扩张体(52)由圆柱形体(521)和锥形体(522)组成；所述圆柱形体(521)一端与杆身(51)前端固定连接；所述锥形体(522)由多块扇形单页(5221)围合而成；所述扇形单页(5221)与圆柱形体(521)另一端转动连接；所述圆柱形体(521)内密封滑动套设有一子弹型推块(523)；所述推块(523)与圆柱形体(521)围合成爆炸腔(524)；所述爆炸腔(524)内填充防水火药包(525)；所述防水火药包(525)通过延伸出杆身(51)后端的防水引线(526)引爆；所述扇形单页(5221)内侧面设置有弧面凸起(5222)；所述弧面凸起(5222)在防水火药包(525)引爆后由推块(523)挤压外撑使锥形体(522)张开成爪状；所述圆柱形体(521)由与杆身(51)连接的一端向另一端，内径逐渐缩小。
9.如权利要求8所述的一种水中立柱防撞装置，其特征在于：所述锥形体(522)的尖端通过点焊或可破坏的套件使锥形体(522)在锚杆(5)插入土壤过程中保持收拢；所述杆身(51)内沿轴向设置有供防水引线(526)穿出的通孔。
10.一种水中立柱防撞装置的施工方法，采用权利要求9所述的水中立柱防撞装置，其施工方法包括以下依序进行的步骤：
步骤(1)：预制半圆形单体(20)，将半圆形单体(20)套在立柱(1)外并相互插配连接，连接处可选择焊死；半圆形单体(20)上已安装好防撞杆(21)并填充好硬橡胶(27)；
步骤(2)：将连接好的环形基座(2)沉入水中；
步骤(3)：将锚杆(5)从竖直通孔(25)穿过插入水底地面(3)下；锚杆(5)钉入设计深度后，将锚杆(5)焊固在环形基座(2)上，通过防水引线(526)引燃防水火药包(525)，防水火药包(525)爆炸产生大量气体，推动推块(523)向锥形体(522)滑动，推块(523)通过弧面凸起(5222)撑开扇形单页(5221)成爪状，从而从土层内部撑住土层，提高锚杆(5)的抗拔力，在这一过程中，圆柱形体(521)由与杆身(51)连接的一端向另一端，内径逐渐缩小，推块(523)在移动过程中使圆柱形体(521)的前端变形外撑并加紧推块(523)，从而防止推块(523)后续回位，使扇形单页(5221)保持撑开状态。
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