CN109098074A - 一种主动增加荷载的桥梁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主动增加荷载的桥梁，包括桥墩和梁体，桥墩上有支撑架，支撑架上有涡轮桨；桥墩上有与涡轮桨传动连接的水泵，梁体上有储水池，水泵的泵出端与储水池连通；梁体上有与储水池连通的排水孔，桥墩上有置于排水孔下方对应的推杆；推杆上有置于推杆下部的可滑动的顶杆，推杆上有置于顶杆上方的第一弹簧；推杆上有可沿推杆长度方向滑动的滑套和置于滑套下方的第二弹簧；滑套上有垂直于轴向贯穿所述滑套的限位槽，顶杆的上端有置于限位槽内的限位销；推杆上有与限位槽同向并贯穿推杆的锁孔，锁孔置于限位槽的上方，桥墩上有置于锁孔上方的可滑动的锁止销，锁止销与桥墩经第三弹簧连接使锁止销与推杆挤压接触；顶杆的下端连接有浮箱。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建筑领域，特别是一种主动增加荷载的桥梁。
背景技术
桥梁的稳定性是桥梁安全的保证，正常使用时桥梁的稳定性不会存在较大安全隐患，但是，在诸如强风或暴雨导致水位急剧上涨、水流湍急等类似的意外情况发生时，桥梁所受到的冲击力极有可能超出设计强度，使得桥梁发生坍塌危险，不仅影响车辆通行，还会带来较大经济损失，甚至会造成人员伤亡；尤其是强风和降雨多发地带或沿海地带，山洪、泥石流等地质性灾害以及河流水位上涨都会对桥梁安全产生威胁。
上述情况发生时，不仅会对桥墩部位产生冲击，水位较高时还会对梁体造成冲刷，使得桥身产生偏移或断裂，特别是对一些轻质桥梁如钢结构桥、浮桥等，影响尤为显著；而为了在上述情况发生时保持桥梁良好的稳定性，相关人员常采取重物压桥的方式对桥梁的整体稳定性进行紧急应对，如将多辆满载卡车或火车车厢等开到桥上，或在桥上堆积沙袋等，这种增加重量的方法可以使梁体与桥墩以及桥墩与地面之间的挤压力增大，一方面增加了彼此间的摩擦力，同时也迅速增加了桥梁本身的惯性势能，使其在受到冲击时可以更好地保持稳定，避免局部或整体产生位移。
尽管该方法尚不能从根本解决桥梁的安全问题，但是用于应对紧急情况，不失为一种简单快速的保障方法；而该方法存在的缺陷也较为明显：一是需要借助设备和人员进行辅助操作，二是需要耗费较长时间来完成实施过程，显然这对现场人员来说存在极大的安全隐患，一旦实施过程中发生意外，将会造成更多不必要的财产损失和人员伤亡；因此，应将这一方法与桥梁本身进行融合，以获得更安全、更快捷的应急使用效果。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种主动增加荷载的桥梁，以解决现有桥梁对冲击力抵御不足及无法安全、及时应对紧急情况的问题。
其解决的技术方案是：包括桥墩和梁体，所述的桥墩上有支撑架，支撑架上有可转动的涡轮桨；所述的桥墩上有与涡轮桨传动连接的水泵，梁体上有储水池，水泵的泵出端与储水池连通；所述的梁体上有与储水池连通的排水孔，桥墩上有置于排水孔下方并与排水孔对应的可滑动的推杆；所述的推杆上有置于推杆下部并沿推杆长度方向滑动的顶杆，推杆上有置于顶杆上方的第一弹簧；所述的推杆上有可沿推杆长度方向滑动的滑套，推杆上有置于滑套下方的第二弹簧；所述的滑套上有垂直于滑套滑动方向贯穿所述滑套的限位槽，顶杆的上端有置于限位槽内的限位销；所述的推杆上有与限位槽同向并贯穿推杆的锁孔，锁孔置于限位槽的上方，所述的桥墩上有置于锁孔上方并沿锁孔的贯穿方向滑动的锁止销，锁止销与桥墩经第三弹簧连接，在第三弹簧的弹力作用下，锁止销与推杆挤压接触；所述的顶杆的下端连接有置于桥墩一侧的浮箱。
本发明通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而带动水泵运转将水源抽取至桥梁上以实现自动增重，且水位下降后还可自动排水减重，有效解决了紧急情况下桥梁的稳定性问题，极大限度地保障了桥梁的稳定性；同时，利用本发明进行桥梁稳定不需要投入其他物资、设备和能源，节省了大量成本。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的A-A剖面示意图。
图3为本发明的图2的B-B剖面示意图。
图4为本发明的图2中C部分的放大图。
图5为本发明的图2中推杆上移后C部分的放大图。
图6为本发明的图2中锁止销将推杆锁定后C部分的放大图。
图7为本发明的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图7给出，本发明包括带有圆柱形涵洞的桥墩1和安装于桥墩1上的梁体2，所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞内并与圆柱形涵洞同轴设置的支撑架3，支撑架3上经轴承连接有与支撑架3同轴设置的可转动的涡轮桨4；所述的桥墩1上有与涡轮桨4传动连接的水泵5，涡轮桨4带动水泵5同时转动，梁体2上有储水池6，水泵5的泵出端与储水池6连通；所述的梁体2上有与储水池6连通的竖向设置的排水孔7，桥墩1上有置于排水孔7下方并与排水孔7同轴对应的可沿自身轴线方向滑动的推杆8，当推杆8向上滑动时，推杆8的上端将排水孔7封闭；所述的推杆8上有置于推杆8下部并沿推杆8长度方向滑动的顶杆9，推杆8上有置于顶杆9上方的第一弹簧10，顶杆9在第一弹簧10的弹力作用下在推杆8上向下滑动；所述的推杆8上有可沿推杆8长度方向滑动的滑套11，推杆8上有置于滑套11下方的第二弹簧12，滑套11在第二弹簧12的弹力作用下在推杆8上向上滑动；所述的滑套11上有垂直于滑套11滑动方向贯穿所述滑套11的限位槽13，顶杆9的上端有端部可滑动地置于限位槽13内的限位销14；所述的推杆8上有与限位槽13的贯穿方向同向并贯穿推杆8的锁孔15，锁孔15置于限位槽13的上方，所述的桥墩1上有置于锁孔15上方并沿锁孔15的贯穿方向滑动的锁止销16，锁止销16与桥墩1经第三弹簧17连接，在第三弹簧17的弹力作用下，锁止销16与推杆8的外缘面挤压接触；当推杆8向上滑动使锁孔15与锁止销16位置对应时，锁止销16在第三弹簧17的弹力作用下滑入锁孔15内，此时，当滑套11在推杆8上向上滑动使限位槽13与锁孔15对应后，锁止销16继续滑动并进入限位槽13内；所述的顶杆9的下端连接有置于桥墩1一侧的浮箱18。
作为优选，所述的涡轮桨4与水泵5之间经齿轮副19传动连接。
作为优选，所述的涡轮桨4与水泵5之间经联轴器20或减速器或增速器传动连接。
作为优选，所述的桥墩1上有与涡轮桨4的轴线垂直设置并沿自身轴线转动的从动轴21，涡轮桨4与从动轴21经齿轮副18传动连接，所述的从动轴21与水泵5经联轴器20或减速器或增速器传动连接。
作为优选，所述的桥墩1上有与水泵5的吸入端连接的进水管22和与水泵5的泵出端连接的出水管23，所述进水管22的端部有滤网件24，所述出水管23的端部与储水池6连通。
作为优选，所述的推杆8的上端有密封垫25，当推杆8向上滑动将排水孔7封闭时，密封垫25受到挤压而产生形变，可有效防止泄漏。
作为优选，所述的锁止销16的与推杆8的外缘面接触的一端为楔形端，当推杆8向上滑动使锁孔15与锁止销16位置对应时，参阅附图5，锁止销16的楔形端的一部分滑入锁孔15内，此时，当滑套11在推杆8上向上滑动使限位槽13与锁孔15对应后，参阅附图6，锁止销16继续滑动使其楔形端的一部分进入限位槽13内，楔形端的其余部分完全置于锁孔15内；该设置既可将推杆8位置锁定使推杆8无法下滑，还可以保证当滑套11在推杆8上向下滑动时，锁止销16的楔形端受到限位槽13的槽口的挤压，从而使锁止销16从限位槽13内滑出，而当锁止销16完全滑出限位槽13后，推杆8向下滑动时的作用力使锁止销16的楔形端受到锁孔15的挤压，从而使锁止销16从锁孔15中滑出，实现推杆8的锁定解除。
作为优选，所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞端部也即置于涡轮桨4端面外侧的滤筛，所述滤筛包括滤筛架26和安装于滤筛架26上的球面筛网27，通过滤筛的过滤筛除，可保证尺寸较大的物体不会进入圆柱形涵洞，从而避免将涡轮桨4卡死或受到撞击而损毁。
作为优选，所述的梁体2上有与储水池6上部连通的多个溢水孔28，当储水池6中的水量达到预设高度后，多余的水从溢水孔28溢出，从而使储水池6中的水量保持动态稳定。
作为优选，所述的梁体2与桥墩1之间经盖梁29连接，所述的推杆8、锁止销16与第三弹簧17置于盖梁29上。
本发明正常使用时与普通桥梁无异，桥墩1用于支撑梁体2，梁体2用于车辆和行人的通行；安装时可将上述与涡轮桨4相关的各传动部件安装于箱体30中，而后根据实际需求选择合适的安装方式将箱体30安装于桥墩1上，如：1）将箱体30预装在桥墩1的钢筋架上，而后进行混凝土浇筑；2）采用钢结构与混凝土混合式桥墩，将箱体30或上述各传动部件直接安装于钢结构部分；3）采用薄壁空心式桥墩，将箱体30或上述各传动部件直接预装于空心桥墩内；4）为了便于后期维修维护，还可将箱体30悬挂固定于桥墩1的外侧；无论选择何种安装方式，只需保证水流可流经涡轮桨4且浮箱18可随水位升降即可；同理，推杆8、锁止销16与第三弹簧17也可预装在一固定架上，而后将固定架安装于盖梁29上；根据河流宽度和实际使用需要设置恰当数量的多个桥墩1并将梁体2安装于多个桥墩1上，同时将水泵5上的进水管22的连接有滤网件24的端部置于水中。
在河流水位较低时，圆柱形涵洞位置高于水位，水流无法进入圆柱形涵洞内，因而涡轮桨4不会产生转动，且此时浮箱18也不与水面接触，故其余各部件均不会产生运动。
当河流水位上涨、河水流速加快后，水流进入圆柱形涵洞内对涡轮桨4产生推力，同时浮箱18受到浮力而上浮并经顶杆9和第一弹簧10推动推杆8向上滑动，推杆8向上滑动一定距离后其上端的密封垫25将排水孔7封堵，此时，推杆8滑动至锁孔15与锁止销16位置对应，因而锁止销16在第三弹簧17的弹力作用下向锁孔15内滑动并与滑套11挤压接触；随着水位的不断上升，涡轮桨4受到水流逐渐增大的推力而产生转动并逐渐加速，进而经齿轮副19和联轴器20带动水泵5运转，水泵5运转后，经滤网件24过滤后的水经进水管22进入泵体内加压并经出水管23泵出至储水池6中；随着水流对涡轮桨4的不断推动，储水池6中的水量逐渐增大，其对排水孔7下方的推杆8产生向下的压力，但由于浮箱18随水位的不断上升，顶杆9向上滑动并压缩第一弹簧10，从而使限位槽13与锁孔15对应，锁止销16在第三弹簧17的弹力作用下向限位槽13内滑动使锁止销16的楔形端越过锁孔15的槽口位置，完成锁止销16对推杆8的竖向位置锁定使推杆8无法下滑，故排水孔7不会产生泄漏，保证储水池6的中水量持续增加。
当储水池6中的水量增加至高于溢水孔28时，多余的水经溢水孔28排出，从而使得储水池6的水量保持动态稳定，避免不断增加的水量超出梁体2的额定荷载而将梁体2压坏。
另外，在强风状态下，即使河流水位上涨和流速变化不明显，但由于风力的推动作用，涡轮桨4也会产生转动而使梁体2增重，同样会起到稳定桥梁的作用。
同时，当水位较高后，水位的起伏会使浮箱18不断上下运动，而由于限位销14与限位槽13的竖向滑动，顶杆9也产生竖向滑动，此时第一弹簧10可起到良好的缓冲作用，有效避免水位的不断起伏对浮箱18和顶杆9产生破坏。
当上述外界状态解除后，河流水位降至原有高度或降至安全高度以下，或风力明显减弱，此时梁体2不再需要增重来维持稳定，故本发明设置了自动排水操作：当水位下降后，浮箱18随之下降，在浮箱18和第一弹簧10的弹力作用下，顶杆9向下滑动并经限位销14拉动滑套11下滑，滑套11下滑时限位槽13的槽口经锁止销16的楔形端推动锁止销16向外侧滑动，当锁止销16的楔形端与限位槽13完全脱离后，顶杆19在第一弹簧10的弹力作用下继续下滑并逐渐复位，且此时锁止销16的楔形端与锁孔15的孔壁接触，而由于推杆8上受到储水池6中的水压而存在向下滑动趋势，故锁止销16的楔形端受到锁孔15的孔壁的下压力而使锁止销16继续向外侧滑动并逐渐与锁孔15分离以完成推杆8的自动解锁；推杆8解锁下滑后排水孔7被打开，储水池6中的水经排水孔7排出使梁体2的重量减轻至初始重量；当推杆8下滑后限位槽13、锁孔15和锁止销16即再次回复至初始相对位置，便于下次使用时的自动锁定。
本发明结构巧妙，操作简单，通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而实现水泵的运转而将水源抽取至桥梁上以实现增重，水位下降后自动排水减重，不需要手动干预即可完成自动稳定与复位操作，不仅有效解决了紧急情况下桥梁的稳定性问题，且有效替代了现有通过外部设备和人力进行压桥的操作方式，既极大限度地保障了桥梁的稳定性，又避免了现场操作存在的安全风险。
同时，本发明采用桥梁下方的现有水源作为增重物，不需要投入其他物资和设备，节省了大量成本，且实施过程中利用了水能和风能等自然资源来驱动水泵运转，不仅节省了电力，还可防止水流或强对流对电缆造成破坏而导致增重过程中断或带来更大的安全隐患。
Claims (10)
1.一种主动增加荷载的桥梁，包括桥墩（1）和梁体（2），其特征在于，所述的桥墩（1）上有支撑架（3），支撑架（3）上有可转动的涡轮桨（4）；所述的桥墩（1）上有与涡轮桨（4）传动连接的水泵（5），梁体（2）上有储水池（6），水泵（5）的泵出端与储水池（6）连通；所述的梁体（2）上有与储水池（6）连通的排水孔（7），桥墩（1）上有置于排水孔（7）下方并与排水孔（7）对应的可滑动的推杆（8）；所述的推杆（8）上有置于推杆（8）下部并沿推杆（8）长度方向滑动的顶杆（9），推杆（8）上有置于顶杆（9）上方的第一弹簧（10）；所述的推杆（8）上有可沿推杆（8）长度方向滑动的滑套（11），推杆（8）上有置于滑套（11）下方的第二弹簧（12）；所述的滑套（11）上有垂直于滑套（11）滑动方向贯穿所述滑套（11）的限位槽（13），顶杆（9）的上端有置于限位槽（13）内的限位销（14）；所述的推杆（8）上有与限位槽（13）同向并贯穿推杆（8）的锁孔（15），锁孔（15）置于限位槽（13）的上方，所述的桥墩（1）上有置于锁孔（15）上方并沿锁孔（15）的贯穿方向滑动的锁止销（16），锁止销（16）与桥墩（1）经第三弹簧（17）连接，在第三弹簧（17）的弹力作用下，锁止销（16）与推杆（8）挤压接触；所述的顶杆（9）的下端连接有置于桥墩（1）一侧的浮箱（18）。
2.根据权利要求1所述的一种主动增加载荷的桥梁，其特征在于，涡轮桨（4）与水泵（5）之间经齿轮副（19）传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，涡轮桨（4）与水泵（5）之间经联轴器（20）传动连接。
4.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，桥墩（1）上有与涡轮桨（4）的轴线垂直设置的从动轴（21），涡轮桨（4）与从动轴（21）经齿轮副（18）传动连接，所述的从动轴（21）与水泵（5）经联轴器（20）传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，桥墩（1）上有与水泵（5）的吸入端连接的进水管（22）和与水泵（5）的泵出端连接的出水管（23），所述进水管（22）的端部有滤网件（24），所述出水管（23）的端部与储水池（6）连通。
6.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，推杆（8）的上端有密封垫（25），当推杆（8）向上滑动将排水孔（7）封闭时，密封垫（25）受到挤压而产生形变，可有效防止泄漏。
7.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，锁止销（16）的与推杆（8）接触的一端为楔形端。
8.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，桥墩（1）上有置于涡轮桨（4）端面外侧的滤筛，所述滤筛包括滤筛架（26）和安装于滤筛架（26）上的筛网（27）。
9.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，梁体（2）上有与储水池（6）上部连通的多个溢水孔（28）。
10.根据权利要求1所述的一种主动增加荷载的桥梁，其特征在于，梁体（2）与桥墩（1）之间经盖梁（29）连接，所述的推杆（8）、锁止销（16）与第三弹簧（17）置于盖梁（29）上。
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