CN109322286B - 桥墩防船撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩防船撞装置。包括环状的防撞钢围，关键是防撞钢围套设于前防撞墩和后防撞墩的承台(1)上，连接于防撞钢围的内钢围(2)的连动横梁(3)与内钢围(2)构成的封闭环与承台(1)的断面形状相配合，承台(1)的前端(4)和内钢围(2)的内角为曲面配合。本发明大幅降低了传递到防撞墩的撞击力，无需耗散吸收，对桥墩起到充分的保护。

Description

桥墩防船撞装置

技术领域：

本发明涉及一种物体的保护装置，具体是指防止船舶对水中的桥墩撞击的装置。

背景技术：

随着经济和技术的发展，在河流或海岛建设的大型桥梁越来越多，同时船舶运输量也快速增长，船舶与桥梁的桥墩撞击的概率和实际撞击也大幅增加，该类撞击事故已多次发生，如长江上的大桥近几年就遭到几十次的撞击。此类桥墩被撞击的后果是十分严重的，一是撞击的船舶严重被损，甚至出现人员生命危险；二是桥墩被撞严重的会出现倒塌，轻则留有重大隐患且很难修复。因此，必须对桥梁桥墩进行防护是十分必要的。对桥墩进行保护的方法很多，如人工岛、沉箱或围堰等，但上述的方法均有不同的缺陷，有些方法在很多情况下还因环境条件的限制而无法使用。因此国内已发展一种对桥墩、防撞装置和运动船舶均有保护作用的防撞装置，如中国专利CN2848937Y、CN2806559 Y和CN10174806A，但上述的技术仍然存在缺陷，如防撞装置的钢围与桥墩可直接接触，使用中桥墩仍然会受到损伤，特别是对较大吨位的船舶的撞击，上述的已有技术仍然难以达到对桥墩的有效保护，故解决对桥墩的保护仍是一个需要进一步完善的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种与桥梁桥墩隔离并具有更佳的保护作用的防撞装置。

实现本发明的技术解决方案如下：包括环状的防撞钢围，关键是防撞钢围套设于前防撞墩和后防撞墩的承台上，连接于防撞钢围的内钢围的连动横梁与内钢围构成的封闭环与承台的断面形状相配合，承台的前端和内钢围的内角为曲面配合。

所述的防撞墩由至少三根防撞竖桩构成，承台设于防撞竖桩上端，上述承台的与内钢围的内角配合的前端曲面的沿长大于内钢围的内角的曲面的沿长。

所述的防撞墩的防撞竖桩的适当位置设有至少一个加强环套，加强环套的形状与上述的承台的断面形状相同。

所述的防撞墩的防撞竖桩为三根，呈三角形分布，或防撞竖桩为五根，呈前端为三角形后端为矩形或梯形的五边形。

所述的承台宽度大于桥墩沉台或沉台上的桥梁支撑体的宽度。

所述的防撞钢围包括内钢围和外钢围，内、外钢围之间有柔性缓冲构件，外钢围的强度大于内钢围的强度。

所述的柔性缓冲构件由二或三个柔性防撞钢圈交叉构成，并两端与内、外钢围的壁面固定连接。

所述的内钢围为具中空腔的封闭结构，或内、外钢围均为具中空腔的封闭结构。

所述的防撞竖桩上的加强环套的外周大于承台的外周，或承台的下部一体形成一外周尺寸大于承台外周尺寸的承接凸台。

所述的前后防撞墩的承台与内钢围接触部分之间设有弹性的减摩材料层或条，防撞钢围的外钢围的表面设有多个可以滚动的轴承或钢桶。

本发明对桥墩给予了充分的保护，在撞击发生时，首先是船舶的运动方向与撞击面(防撞岗位的外钢围)会形成一个相应的夹角，对船舶产生一个向外推的侧向分力，该侧向分力使船舶产生一个小的转向运动，与船舶撞击的外钢围因柔性缓冲构件的大变形而产生整体刚性位移，为船舶的转向运动提供了时间和空间，使得船舶能够几乎保持原航速沿外钢围的外侧滑过，大幅降低了船舶与外钢围的碰撞力以及滑动时的摩擦阻力。同时，由于内钢围中设有两根分别与前、后防撞承台相接触的连动横梁，外钢围受到的船撞力就由前、后两个防撞墩共同承担，这样就大幅降低了传递到防撞墩的撞击力。在上述碰撞运动过程中，绝大部分动能(90％以上)可以保留在船舶上，无需耗散吸收，尤其是桥梁没有受到的船舶撞击，对桥墩起到充分的保护。

附图说明：

图1为本发明的第一实施例的防撞墩设置的示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为本发明的第一实施例的俯视结构示意图。

图4为图3的侧视结构示意图。

图5为本发明的第二实施例的防撞墩设置的示意图。

图6为图5的俯视示意图。

图7为本发明的第二实施例的俯视结构示意图。

图8为图7的侧视结构示意图。

图9为防撞钢围位于承接凸台上的侧视结构示意图。

图10为柔性缓冲构件设于内、外钢围之间的结构示意图。

具体实施方式：

结合附图给出本发明的具体实施方式的详细描述，需要指出的是对本发明的详细描述是为便于对本发明的技术实质的全面了解，而不应视为是对本发明的权利要求的保护范围的限制。

请参见图1～10，本发明的具体实施例的技术解决方案是：包括环状的防撞钢围，其形状更接近于长椭圆形，关键在于防撞钢围套设于前防撞墩和后防撞墩的承台1上，前、后防撞墩分别设置在桥梁墩的前方和后方，前方设定为迎水方，后方设定为背水方，实际上只是一种便于称谓的设定，并无本质意义上的差异，连接于防撞钢围的内钢围2的连动横梁3与内钢围2前端构成的封闭环与承台1的断面形状相配合，承台1的前端4和内钢围2的内角为曲面配合；在实际使用时，防撞钢围的前后两端与上述的承台1套装，而内钢围2与两根连动横梁3构成的封闭环将桥梁的桥墩环绕，当船舶自一方向运动，如发生碰撞，正常情况下，船舶的前端(船首)与防撞钢围的前端发生碰撞，撞击力由外钢围6、柔性缓冲构件7、内钢围2传递至桥梁桥墩前后方设置的防撞墩的承台1上，在撞击反作用力下船舶出现偏转，导致船舶沿外钢围6外侧滑过。在撞击过程中，至关重要的是本发明的上述技术方案中含有连动横梁3与内钢围2构成的封闭环结构套设于防撞墩的承台1，当防撞钢围受到运动的船舶撞击时，防撞钢围整体运动，撞击端的内钢围2将撞击力传递至撞击端的承台1，而另一端的连动横梁3同时将防撞钢围整体运动的作用力施加于另一端的防撞墩的承台1，也就是说，当防撞钢围无论是所谓的前后端的任一端受到撞击，前后防撞墩均受到撞击而共同分担撞击能量，这极大地提高了防船撞结构的利用率以及防撞钢围对桥梁桥墩的保护作用。

所述的防撞墩由至少三根防撞竖桩5构成，呈三角形分布，承台1设于防撞竖桩5上端，上述的承台1的与内钢围2的内角配合的前端曲面的沿长大于内钢围2的内角的曲面的沿长，也就是说内钢围2的内角的中心部分与承台1的前端的中心部分相配合，距离内钢围2的内角的中心位置一定距离后，内钢围2的表面与承台1的表面有一分离的沿长，也就是说上述的两表面之间有一小的间隔距离，当船舶与防撞钢围发生撞击时，除船舶与防撞钢围出现两者的轴向撞击(极小概率)外，防撞钢围会以上述的防撞钢围的内角的中心位置为支撑点而出现一定幅度的左右偏移，该偏移会导致船舶运动方向的偏移，进而减小正向撞击力；上述的防撞竖桩5为钢管桩或灌注钢管桩或钢筋混凝土桩，防撞竖桩5为垂直设置的桩，或为斜向设置的桩，或为垂直桩与斜向桩的组合，如前端的桩的直径大而后面的两根桩的直径小，上述桩的选择需视当地环境、水流大小、船舶吨位等诸多因素而确定。

为进一步提高防撞效果，所述的防撞墩的防撞竖桩5的适当位置设有至少一个加强环套(图中未示出)，加强环套的形状与上述的平台1的断面形状相同，也可为不相同；上述的适当位置是指加强环套设于防撞竖桩5的水底面到承台1的底部距离的1/3或2/3的长度位置(如只设一个)，加强环套可增加防撞墩的整体结构的强度，增加防撞墩的防撞性能。

为进一步提高防撞性能，所述的防撞墩的防撞竖桩5为五根，呈前端为三角形后端为矩形或梯形的五边形，五边形的防撞竖桩5构成的防撞墩进一步增加了防撞性能，同时防撞竖桩5上的承台1和加强环套均为五边形结构，其中相对于三角形的远端的两根防撞竖桩5为斜向桩以进一步增加对来自于三角形尖端方向的撞击力的支撑能力。

所述的承台1宽度大于桥墩承台或承台上的桥梁支撑体的宽度，该宽度是指承台1平行于桥梁方向的尺度，上述的设计一方面避免运动船舶容易撞击桥梁的桥墩，另一方面可使防撞钢围的侧部分(即基本垂直于桥梁的部分)与桥梁的承台或承台上的桥梁支撑体之间留有一段间距，避免船舶撞击到桥墩承台或桥梁支撑体，也增加撞击发生时的侧向的缓冲距离。

前面对运动船舶撞击防撞钢围后的撞击力的传递有一简要描述，实际上撞击过程更为复杂，即使有90％的船舶动能在撞击后仍保留在船舶上，但还需要防撞装置消耗另外的将近10％的船舶动能。所述的10％的船舶动能耗散由下述的构件共同分担：防撞钢围包括内钢围2和外钢围6的变形能，内、外钢围(2、6)之间的柔性缓冲构件7的耗能，内钢围2与承台1之间的耗能，船舶与外钢围6之间的滑动耗能，防撞装置附近的水动能，以及由防撞竖桩5传递至水下的地基中的能量。

由于河流或海洋均存在水位的变化，因此所述的内钢围2为具中空腔的封闭结构，只要内钢围2的浮力适当，则可保证套装于承台1上的防撞钢围随着水位的升降而上下浮动位移，以保证防撞钢围始终处于适当的位置，或者内、外钢围(2、6)均为具中空腔的封闭结构，使防撞钢围可上下浮动，此时的防撞钢围可视为是一种全浮式的防撞钢围，特别适合水位较深且水位变化较大的河流或海洋环境使用。

前面给出了在防撞墩的防撞竖桩5上设有加强环套以增强防撞墩的防撞性能，为进一步增加其作用范围，所述的防撞竖桩5上的加强环套的外周大于承台1的外周，当前述的水位下降时，浮动的防撞钢围的下行被加强环套阻挡而停止下行，或者在承台1的下部一体形成一外周尺寸大于承台1的外周尺寸的承接凸台8，同样浮动的防撞钢围的下行被承接凸台8阻挡，此时的本发明均可视为是一种依据当地水文情况而设定的半浮式的防撞钢围，以适应水位变化的速度的情况。

为进一步提高本发明的整体性和防撞性能，在前后防撞墩的承台1与内钢围2接触部分之间设有弹性的减摩材料层或条，该弹性减摩材料层或条(图中未示出)一方面可减小防撞钢围日常上下浮动的摩擦阻力，另一方面当撞击发生后，还可作为缓冲部件，减缓撞击力，并且吸收一部分撞击能量，且使防撞钢围与防撞墩之间实现一种柔性的连接而提高本发明的整体性。所述的防撞钢围的外钢围6的表面设有多个可以滚动的轴承或钢桶(图中未示出)，当船舶撞击防撞钢围时，使得船舶更容易转向并沿外钢围6的外侧滑动，特别是当较小吨位的船舶撞击时，对船舶有极好的保护作用。

前述的柔性缓冲构件7由二或三个柔性防撞钢圈交叉构成，并两端与内、外钢围(2、6)的壁面固定连接(图10所示)，柔性缓冲构件7不仅具有良好的弹性和弹性的恢复性能，还有重要的一点是柔性缓冲构件7具有三维结构，不论船舶撞击力来自于正向还是侧向，柔性缓冲构件7均可有效地发挥弹性变形和支撑作用，不会产生失稳现象而失去弹性支撑的作用。

前面所述的本发明具有对桥梁桥墩的极佳的保护作用，是对撞击过程作了大量的研究和分析后得出的设计，多层次、多阶段性的反射和分散吸收船舶撞击能，且适合各种水文情况下的使用，是对现有技术的一种突破性的进步。

Claims (8)

1.一种桥墩防船撞装置，包括环状的防撞钢围，其特征在于前、后防撞墩分别设置在桥墩的前方和后方，所述的防撞墩由至少三根防撞竖桩(5)构成，承台(1)设于防撞竖桩(5)上端，防撞钢围套设于前防撞墩和后防撞墩的承台(1)上；防撞钢围包括内钢围(2)和外钢围(6)，连接于防撞钢围的内钢围(2)的连动横梁(3)与内钢围前端构成的封闭环与承台(1)的断面形状相配合，承台(1)的前端(4)和内钢围(2)的内角为曲面配合，内钢围(2)与两根连动横梁(3)之间构成的封闭环将桥墩环绕；内、外钢围(2、6)之间有柔性缓冲构件(7)，外钢围(6)的强度大于内钢围(2)的强度；承台(1)与内钢围(2)的内角配合的前端曲面的沿长大于内钢围(2)的内角的曲面的沿长。

2.按权利要求1所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的防撞墩的防撞竖桩(5)的适当位置设有至少一个加强环套，加强环套的形状与上述的承台(1)的断面形状相同。

3.按权利要求2所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的防撞墩的防撞竖桩(5)为三根，呈三角形分布；或防撞竖桩(5)为五根，呈前端为三角形、后端为矩形或梯形的五边形。

4.按权利要求3所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的承台(1)宽度大于桥墩沉台或沉台上的桥梁支撑体的宽度。

5.按权利要求4所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的柔性缓冲构件(7)由二或三个柔性防撞钢圈交叉构成，两端分别与内、外钢围(2、6)的壁面固定连接。

6.按权利要求5所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的内钢围(2)为具中空腔的封闭结构，或内、外钢围(2、6)均为具中空腔的封闭结构。

7.按权利要求6所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的防撞竖桩(5)上的加强环套的外周大于承台(1)的外周，或承台(1)的下部一体形成一外周尺寸大于承台(1)外周尺寸的承接凸台(8)。

8.按权利要求7所述的桥墩防船撞装置，其特征在于所述的承台(1)与内钢围(2)接触部分之间设有弹性的减摩材料层或条，防撞钢围的外钢围(6)的表面设有多个能够滚动的轴承或钢筒。

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