CN110528421A - 桥梁防船撞限高架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁防船撞限高架，设置在桥架的面向船只驶来方向的一侧，包括：门式框架，与桥架相间隔的设置在桥架外侧，所述门式框架包括横梁及连接在横梁两端的立柱，两所述立柱的底端分别铰接于一桥梁承台上；弹性缓冲件，设置在门式框架与桥架之间；固定桩，设置在桥梁承台之外；及受拉阻尼杆，设置在门式框架的背向桥架的一侧，且对应每根所述立柱各设置一个，所述受拉阻尼杆能受拉伸长，受拉阻尼杆的一端铰接在立柱的上端，受拉阻尼杆的另一端铰接在所述固定桩上。上述的桥梁防船撞限高架，能有效的保护桥架安全，且便于在航道上安装和维护。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁限高设施技术领域，具体涉及一种桥梁防船撞限高架。
背景技术
随着桥梁技术以及交通运输业的不断发展，在很多航道的上方都架起了桥梁，船只通过桥洞时，由于潮汐、风浪等不确定因素，不可避免的会出现船只顶部高出桥洞的情况，进而导致船只与桥架发生碰撞。
然而，现在各国对桥梁的防撞防护多集中在桥墩防撞及护舷技术方面，对桥架的防撞保护少有涉及，有些桥梁对桥架进行了保护，但也基本是借鉴了陆地上车辆的限高措施，在桥架下方设置了如车辆限高架一类的限高装置，其对桥架的保护作用不甚理想。究其原因，主要是因为货运船只的吨位一般较大，对吨位较小的车辆能起到较好限高防撞效果的同类装置，无法对船只也起到较好的作用；同时，因为水上环境较陆地更为复杂，直接移植陆地限高装置的适应性较差，安装和维护也都不方便，无法真正做到对船只进行有效的限高防撞。
因此，需要设计一种便于在航道上安装和维护，且能有效保护桥架安全的限高防撞装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种适用于桥架保护的防撞限高装置，以有效的保护桥架安全，且便于在航道上安装和维护。
为达到上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种桥梁防船撞限高架，设置在桥架的面向船只驶来方向的一侧，包括：
门式框架，与桥架相间隔的设置在桥架外侧，所述门式框架包括横梁及连接在横梁两端的立柱，两所述立柱的底端分别铰接于一桥梁承台上；
弹性缓冲件，设置在门式框架与桥架之间；
固定桩，设置在桥梁承台之外；及
受拉阻尼杆，设置在门式框架的背向桥架的一侧，且对应每根所述立柱各设置一个，所述受拉阻尼杆能受拉伸长，受拉阻尼杆的一端铰接在立柱的上端，受拉阻尼杆的另一端铰接在所述固定桩上。
进一步地，所述受拉阻尼杆包括：第一管件、第二管件和阻尼杆件；所述第一管件的一端能轴向滑动的插装于所述第二管件一端的管腔内，所述第一管件的另一端与所述门式框架的立柱上端铰接，所述第二管件的另一端与所述固定桩的上端铰接；所述阻尼杆件为伸长率为大于13％的合金金属杆，阻尼杆件设置于所述第一管件及第二管件的管腔内，且阻尼杆件的两端分别与所述第一管件和第二管件的铰接端固定连接。
进一步地，所述门式框架还包括：支撑梁，所述支撑梁对应门式框架的两个转角各设置一个，每一所述支撑梁的两端分别与对应转角之外的横梁和立柱固定连接，形成三角形框架结构。
进一步地，所述横梁、立柱和支撑梁均为中空的钢箱梁。
进一步地，所述钢箱梁的内壁设置有加强筋板，所述加强筋板沿钢箱梁的长度方向延伸，并在钢箱梁的周向上设置有多个。
进一步地，所述门式框架的除三角形框架结构之外的钢箱梁内，均填装有混凝土。
进一步地，所述弹性缓冲件设置在三角形框架结构的面向桥架的一面上。
进一步地，所述弹性缓冲件在三角形框架结构上间隔设置有多个。
进一步地，所述弹性缓冲件的一端与三角形框架结构固定连接，另一端向桥架延伸、且不与桥架连接。
进一步地，所述弹性缓冲件为环形弹簧。
本发明的有益效果有：
1、上述的桥梁防船撞限高架，通过门式框架对驶入桥架桥洞的船只进行限高测量，门式框架的后侧通过弹性缓冲件与桥架的侧面接触，门式框架的前侧通过受拉阻尼杆连接支撑，形成稳定的三角形支撑结构；其充分考虑航道水域的环境，利用现有的桥梁承台以及少量预埋的支撑柱，为桥梁防船撞限高架的安装提供了稳定且便于操作的环境基础，便于桥梁防船撞限高架在航道上安装和维护；
2、当船只高度超出门式框架的横梁时，船只上部首先撞击门式框架的横梁，一方面，撞击作用下门式框架受力向前桥架转动，使受拉阻尼杆受到拉力，受拉阻尼杆因其高延展性而伸长，并在伸长时提供较大的受拉阻尼，吸收撞击产生的能量；另一方面，因撞击发生位移的门式框架通过弹性缓冲件与桥架软性接触，同时通过弹性缓冲件的大变形缓冲吸能；两级防护、双重吸能，极大的提高了限高架的防撞保护能力，有效的保护桥架安全。
附图说明
图1为本发明实施例桥梁防船撞限高架的立体结构示意图；
图2为本发明实施例桥梁防船撞限高架的后视结构示意图；
图3为图2中A—A断面的剖视结构示意图；
图4为图2中B—B断面的剖视结构示意图；
图5为图2中C—C及D—D断面的剖视结构示意图；
图6为图2中E—E断面的剖视结构示意图；
附图标记：1-桥梁防船撞限高架，11-门式框架，111-横梁，112-立柱，113- 支撑梁，114-三角形框架结构，115-上耳板，11a-钢箱梁，11b-加强筋板，11c- 混凝土，12-弹性缓冲件，13-受拉阻尼杆，131-第一管件，132-第二管件，133- 阻尼杆件，134-第一耳板，135-第二耳板，136-限位块，14-固定桩，141-杆铰支座，2-桥架，3-桥梁承台,31-门框铰支座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的桥梁防船撞限高架1，设置在桥架2的面向船只驶来方向的一侧，以对驶来的船只进行高度检测，不超高的船只安全通过，超高船只首先撞击的是桥梁防船撞限高架1，从而对桥架进行防撞保护。
如图1所示，桥梁防船撞限高架1包括：门式框架11、弹性缓冲件 12、受拉阻尼杆13和固定桩14。
门式框架11与桥架2相间隔的设置在桥架2外侧，作为限高测量装置，同时作为船只撞击时远离桥架2的外围接触部位，对桥架2进行防撞保护。参见图1和图2，门式框架11主要包括横梁111及连接在横梁111两端的立柱112，两立柱112的底端分别铰接于一桥梁承台3上，具体可在桥架2 外侧的桥梁承台3上设置门框铰支座31，在立柱112的底端设置耳板，进而将耳板通过销轴连接到门框铰支座31形成铰链连接即可。
参见图1和图2，为加强门式框架11的强度，本实施例中还为门式框架11 设置了支撑梁113。具体的，支撑梁113对应门式框架11的两个转角各设置一个，每一支撑梁113的两端分别与对应转角之外的横梁111和立柱112固定连接，形成三角形框架结构114。
如图4和图5所示，在实际的加工制作中，横梁111、立柱112和支撑梁 113宜设置为中空的钢箱梁11a，以方便通过Q235之类材质的钢板进行拼装焊接形成结构件，强度足够，且质量不会太高，便于运输和施工。本实施例中，在钢箱梁11a的内壁设置有加强筋板11b，该加强筋板11b沿钢箱梁11a的长度方向延伸，并在钢箱梁11a的周向上设置有多个，以增加钢箱梁11a的强度。
当然，考虑到出三角形框架结构114之外的门式框架11结构强度可能不够，尤其是两侧三角形框架结构114之间的横梁111为最主要的撞击部位，如图3 和图6所示，本实施例还在门式框架11的除三角形框架结构114之外的钢箱梁 11a内填装有混凝土11c，具体可在钢箱梁11a内壁一周浇筑标号C30的混凝土。
如图1和图2所示，弹性缓冲件12设置在门式框架11与桥架2之间，以在门式框架11受到撞击向桥架2移动时进行缓冲吸能。具体的，弹性缓冲件 12设置在三角形框架结构114的面向桥架2的一面上，且弹性缓冲件12在三角形框架结构114上间隔设置有多个，以均匀受力，且缓冲吸能能力更强。本实施例中，弹性缓冲件12优先选用环形弹簧，将环形弹簧的一端与三角形框架结构114固定连接，另一端向桥架2延伸、且不与桥架2连接；这样，将环形弹簧(弹性缓冲件12)与桥架2的接触分为两个阶段，即先是门式框架11向桥架2移动，环形弹簧的端部向桥架2靠近，直至与桥架侧面接触，之后环形弹簧进行受压吸能变形的过程，缓冲吸能，使门式框架11在较短的位移过程中最大限度的吸收能量。
受拉阻尼杆13设置在门式框架11的背向桥架2的一侧，以在门式框架11受到撞击时受拉变形吸能，提高门式框架11的抗撞击能力。参见图1，受拉阻尼杆13对应每根立柱112各设置一个，受拉阻尼杆13能受拉伸长，受拉阻尼杆13的一端铰接在立柱112的上端，受拉阻尼杆13的另一端铰接在固定桩14上，固定桩14为预先浇筑矗立在桥梁承台3之外水域内的混凝土桩，当然，若桥梁承台3伸出桥架2侧面的长度足够，将受拉阻尼杆13 的下端直接铰接固定在门式框架11外侧的桥梁承台3亦可，且安装更加方便。
本实施例中的受拉阻尼杆13包括：第一管件131、第二管件 132和阻尼杆件133；第一管件131的一端能轴向滑动的插装于第二管件132 一端的管腔内，第一管件131的另一端与门式框架11的立柱112上端铰接，具体可将第一管件131的另一端封堵并设置第一耳板134，在立柱112上端外侧设置上耳板115，将第一耳板134与上耳板115通过销轴连接即可；第二管件 132的另一端与固定桩14的上端铰接，同样可以将第二管件132的端部封堵并设置第二耳板135，在固定桩14的上端设置杆铰支座141，将第二耳板135与杆铰支座141通过销轴连接即可。本实施例在第二管件132的管腔内设置限位块136，限位块136靠近第一管件131的插入第二管件132的端部设置，以支撑第一管件131的插入端，对第一管件131和第二管件132的相对缩进的位移能力进行限制，使受拉阻尼支撑杆作为单纯的支撑件使用时具有足够的支撑强度，且不会对内部的阻尼杆件3造成挤压，保证阻尼杆件3处于较佳状态，以便在受拉时更加充分的体现受拉阻尼。
阻尼杆件133为伸长率为大于13％的合金金属杆，阻尼杆件133设置于第一管件131及第二管件132的管腔内，且阻尼杆件133的两端分别与第一管件 131和第二管件132的铰接端固定连接，从而在受拉阻尼杆13受拉伸长时，通过这类合金金属的高延展性，为阻尼杆件3提供较大的变形能力，并能在变形时大量吸收能量，从而使整根受拉阻尼支撑杆具备足够的受拉阻尼，提供更加可靠的防撞保护能力。
合金金属的具体选择，可使用，申请号为CN200580021762.9的中国发明专利公开的高强度和高延展性的镁合金(具体成分和性能可参见公开的专利文献)，其具备屈服应力380MPa、拉伸伸长率14％的高强度和高延展性，完全满足本实施例的使用要求。也可采用，申请号为CN201510792711.1的中国发明专利公开的高强度高延展性的铝合金(具体成分和性能可参见公开的专利文献)，其屈服强度为285～375MPa，伸长率为15.8～18.8％，同样拥有较高的抗拉强度和屈服强度，满足本实施例的使用要求。当然，其他在现有工业中应用的高延展性合金材料，只要理论上满足本实施例需要的基本强度要求和较大的伸长率，都是可以的。
上述的桥梁防船撞限高架1，通过门式框架11对驶入桥架2桥洞的船只进行限高测量，门式框架11的后侧通过弹性缓冲件12与桥架2的侧面接触，门式框架11的前侧通过受拉阻尼杆13连接支撑，形成稳定的三角形支撑结构；其充分考虑航道水域的环境，利用现有的桥梁承台3以及少量预埋的支撑柱，为桥梁防船撞限高架1的安装提供了稳定且便于操作的环境基础，便于桥梁防船撞限高架1在航道上安装和维护。当船只高度超出门式框架11的横梁111 时，船只上部首先撞击门式框架11的横梁111，一方面，门式框架11受力向前桥架2转动，使受拉阻尼杆13受到拉力，受拉阻尼杆13因其高延展性而伸长，并在伸长时提供较大的受拉阻尼，吸收撞击产生的能量；另一方面，因撞击发生位移的门式框架11通过弹性缓冲件12与桥架2软性接触，同时通过弹性缓冲件12的大变形缓冲吸能；两级防护、双重吸能，极大的提高了限高架的防撞保护能力，有效的保护桥架2安全。
需要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种桥梁防船撞限高架，设置在桥架的面向船只驶来方向的一侧，其特征在于，包括：
门式框架，与桥架相间隔的设置在桥架外侧，所述门式框架包括横梁及连接在横梁两端的立柱，两所述立柱的底端分别铰接于一桥梁承台上；
弹性缓冲件，设置在门式框架与桥架之间；
固定桩，设置在桥梁承台之外；及
受拉阻尼杆，设置在门式框架的背向桥架的一侧，且对应每根所述立柱各设置一个，所述受拉阻尼杆能受拉伸长，受拉阻尼杆的一端铰接在立柱的上端，受拉阻尼杆的另一端铰接在所述固定桩上。
2.根据权利要求1所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述受拉阻尼杆包括：第一管件、第二管件和阻尼杆件；所述第一管件的一端能轴向滑动的插装于所述第二管件一端的管腔内，所述第一管件的另一端与所述门式框架的立柱上端铰接，所述第二管件的另一端与所述固定桩的上端铰接；所述阻尼杆件为伸长率为大于15％的合金金属杆，阻尼杆件设置于所述第一管件及第二管件的管腔内，且阻尼杆件的两端分别与所述第一管件和第二管件的铰接端固定连接。
3.根据权利要求1所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述门式框架还包括：支撑梁，所述支撑梁对应门式框架的两个转角各设置一个，每一所述支撑梁的两端分别与对应转角之外的横梁和立柱固定连接，形成三角形框架结构。
4.根据权利要求3所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述横梁、立柱和支撑梁均为中空的钢箱梁。
5.根据权利要求4所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述钢箱梁的内壁设置有加强筋板，所述加强筋板沿钢箱梁的长度方向延伸，并在钢箱梁的周向上设置有多个。
6.根据权利要求5所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述门式框架的除三角形框架结构之外的钢箱梁内，均填装有混凝土。
7.根据权利要求3所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述弹性缓冲件设置在三角形框架结构的面向桥架的一面上。
8.根据权利要求7所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述弹性缓冲件在三角形框架结构上间隔设置有多个。
9.根据权利要求8所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述弹性缓冲件的一端与三角形框架结构固定连接，另一端向桥架延伸、且不与桥架连接。
10.根据权利要求1、7、8或9所述的桥梁防船撞限高架，其特征在于，
所述弹性缓冲件为环形弹簧。
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