CN111719503A - 一种自动升降式海上桥墩防撞装置 - Google Patents
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Abstract
一种自动升降式海上桥墩防撞装置，属于水上建筑安全防护技术领域。所述桥墩的外壁安装有软质桥墩面贴近减震保护层，所述软质桥墩面贴近减震保护层的外壁连接有内圈减震软钢筒，所述内圈减震软钢筒的外壁设置有外圈防撞软钢筒，所述外圈防撞软钢筒和内圈减震软钢筒的上下两端分别设置端部环形封板，所述端部环形封板、外圈防撞软钢筒和内圈减震软钢筒围成的区域内。本发明通过对增浮充气外包囊体的充气容积、填充阻尼沙层的填充量和轻质泡沫铝结构层的设置量进行相互匹配设置并且根据实际情况确定，来保证整个防船舶撞击装置主体能浮于水面上下，随着水潮涨落而自动升降，因此被保护的桥墩位置随水位发生变化。
Description
技术领域
本发明属于水上建筑安全防护技术领域，特别是涉及一种自动升降式海上桥墩防撞装置。
背景技术
随着交通运输业的不断发展，大量跨海、跨江桥梁不断兴建。而这种桥梁本身所处的江、海域大都是繁忙的航道，其水流、波涛、风浪等情况复杂，桥梁不可避免地承担着一定的船舶碰撞的风险。国内外已开展了相关的研究，提出了船桥碰撞理论，并设计出了一些桥梁防护设施。桥梁防撞的根本目的是一方面防止桥梁因船舶撞击力超过桥墩的设计承载力而造成结构毁坏，另一方面同时尽可能地保护船舶，将损失减小到最低程度。防撞设施的型式不同，其工作机理就不同。在船舶碰擦或撞击桥梁的桥墩、防撞墩时，具有一定速度的船舶的动量很大，为了尽量减小船舶的撞击对桥墩造成损坏，通常会在桥墩上设置防撞箱，或双壁防撞钢套箱，或柔性耗能防撞装置，来达到保护桥墩的目的。其中，防撞箱或双壁防撞钢套箱用来阻挡船舶，消耗船舶的动能，使船舶减速，延缓撞击，削弱船舶对桥墩的撞击力；由于船舶碰擦或撞击桥墩情况发生时，肇事船舶动能巨大，防撞箱、双壁防撞钢套箱及柔性耗能防撞装置由于材料的弹性缓冲量非常有限，只能预防小型的船舶，对于质量稍大一些或航速稍大的船舶，就不能很好的吸收船舶的巨大动能，其消能、防撞效果欠佳，容易撞坏，安全隐患仍然存在，使用寿命也较短，撞坏后需立即更换，防撞箱由钢板焊接而成，是个庞然大物，重达数千吨，不易安装，擦破后易腐蚀，影响使用寿命。因而，现有的对桥墩的防护装置有待于进一步改进，现阶段防撞桥墩是一种非常普遍的海上交通安全设施，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或桥墩防撞安装套件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，所以研制设计出有效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，对我国海上交通在国民经济和社会中的发展起着重要的影响作用。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种自动升降式海上桥墩防撞装置，在使用时可以通过对增浮充气外包囊体的充气容积、填充阻尼沙层的填充量和轻质泡沫铝结构层的设置量进行相互匹配设置并且根据实际情况确定，来保证整个防船舶撞击装置主体能浮于水面上下，随着水潮涨落而自动升降，因此被保护的桥墩位置随水位发生变化，本发明中防船舶撞击装置采用随水位发生变化的保护机制能显著达到桥墩不被损坏和船体不被破坏设计理念。
为了实现上述目的，本发明提供了一种自动升降式海上桥墩防撞装置，包括桥墩、软质桥墩面贴近减震保护层、端部环形封板、连接杆、外圈防撞软钢筒、内圈减震软钢筒、卡头端部、内圈软钢挤压耗能隔筒、中圈软钢挤压耗能隔筒、中外圈软钢挤压耗能隔筒、外圈软钢挤压耗能隔筒、内圈圆环中空消能管、中内圈圆环中空消能管、中圈圆环中空消能管、中外圈圆环中空消能管、外圈圆环中空消能管、填充阻尼沙层、轻质泡沫铝结构层、增浮充气外包囊体、外包贴层增浮充气囊和外拱增浮充气囊和增浮空腔内芯；
所述桥墩的外壁安装有软质桥墩面贴近减震保护层，所述软质桥墩面贴近减震保护层的外壁连接有内圈减震软钢筒，所述内圈减震软钢筒的外壁设置有外圈防撞软钢筒，所述外圈防撞软钢筒和内圈减震软钢筒的上下两端分别设置端部环形封板，所述端部环形封板、外圈防撞软钢筒和内圈减震软钢筒围成的区域内，由内至外依次设置内圈软钢挤压耗能隔筒、中圈软钢挤压耗能隔筒、中外圈软钢挤压耗能隔筒和外圈软钢挤压耗能隔筒，所述内圈减震软钢筒与内圈软钢挤压耗能隔筒之间设置若干内圈圆环中空消能管和轻质泡沫铝结构层，所述内圈软钢挤压耗能隔筒和中圈软钢挤压耗能隔筒之间设置若干中内圈圆环中空消能管和轻质泡沫铝结构层，所述中圈软钢挤压耗能隔筒和中外圈软钢挤压耗能隔筒之间设置若干中圈圆环中空消能管和轻质泡沫铝结构层，所述中外圈软钢挤压耗能隔筒和外圈软钢挤压耗能隔筒之间设置若干中外圈圆环中空消能管和轻质泡沫铝结构层，所述外圈防撞软钢筒和外圈软钢挤压耗能隔筒之间设置若干外圈圆环中空消能管和轻质泡沫铝结构层，所述内圈圆环中空消能管、中内圈圆环中空消能管、中圈圆环中空消能管、中外圈圆环中空消能管和外圈圆环中空消能管的内部均填充有阻尼沙层，所述外圈防撞软钢筒的外壁设置若干增浮充气外包囊体，所述增浮充气外包囊体是由外包贴层增浮充气囊和外拱增浮充气囊组合成的密闭环状囊体结构，且外包贴层增浮充气囊和外拱增浮充气囊围成的腔体内部填充有增浮空腔内芯，所述连接杆位于增浮空腔内芯的端部固定安装有卡头端部。
优选的，所述外圈防撞软钢筒、内圈减震软钢筒、内圈软钢挤压耗能隔筒、中圈软钢挤压耗能隔筒、中外圈软钢挤压耗能隔筒、外圈软钢挤压耗能隔筒、内圈圆环中空消能管、中内圈圆环中空消能管、中圈圆环中空消能管、中外圈圆环中空消能管和外圈圆环中空消能管采用的材料是根据设计需求确定的低屈服点钢材。
优选的，所述外拱增浮充气囊的外表面安装有充气嘴，且外部气泵联通充气嘴对增浮充气外包囊体进行充气。
优选的，所述外包贴层增浮充气囊上设置有供连接杆穿过的孔结构。
优选的，所述外圈防撞软钢筒和内圈减震软钢筒的上下两端分别与端部环形封板固定连接。
优选的，所述增浮充气外包囊体的充气容积、填充阻尼沙层的填充量和轻质泡沫铝结构层的设置量相互匹配。
有益效果：本发明通过对增浮充气外包囊体的充气容积、填充阻尼沙层的填充量和轻质泡沫铝结构层的设置量进行相互匹配设置并且根据实际情况确定，来保证整个防船舶撞击装置主体能浮于水面上下，随着水潮涨落而自动升降，因此被保护的桥墩位置随水位发生变化。本发明中设置的多个软钢挤压耗能隔筒夹住圆环中空消能管的结构设计能相互协调，有效起到减震耗能作用，发生撞击时，本发明防撞装置中添加的填充阻尼沙层、轻质泡沫铝结构层以及防撞装置外层设置的增浮充气外包囊体能发生挤压耗能进而消耗部分能量，能够减少撞击震动产生的反应，本发明的安装便捷，且各个单元损坏更换方便，对我国海上交通在国民经济和社会中的发展起着重要的影响作用，本发明中防船舶撞击装置采用随水位发生变化的保护机制能显著达到桥墩不被损坏和船体不被破坏的设计理念。
附图说明
图1为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置的俯视图；
图2为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置的A-A处剖示图；
图3为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置中端部环形封板的结构示意图；
图4为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置中外圈圆环中空消能管的结构示意图；
图5为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置的C-C处剖示图；
图6为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置中增浮充气外包囊体的结构示意图；
图7为本发明提供的自动升降式海上桥墩防撞装置的B-B处剖示图。
图中：1为桥墩；2为软质桥墩面贴近减震保护层；3为端部环形封板；4为连接杆；5为外圈防撞软钢筒；6为内圈减震软钢筒；7为卡头端部；8为内圈软钢挤压耗能隔筒；9为中圈软钢挤压耗能隔筒；10为中外圈软钢挤压耗能隔筒；11为外圈软钢挤压耗能隔筒；12为内圈圆环中空消能管；13为中内圈圆环中空消能管；14为中圈圆环中空消能管；15为中外圈圆环中空消能管；16为外圈圆环中空消能管；17为填充阻尼沙层；18为轻质泡沫铝结构层；19为增浮充气外包囊体；20为外包贴层增浮充气囊；21为外拱增浮充气囊；22为增浮空腔内芯。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1-7所示，本发明提供了一种自动升降式海上桥墩防撞装置，包括桥墩1、软质桥墩面贴近减震保护层2、端部环形封板3、连接杆4、外圈防撞软钢筒5、内圈减震软钢筒6、卡头端部7、内圈软钢挤压耗能隔筒8、中圈软钢挤压耗能隔筒9、中外圈软钢挤压耗能隔筒10、外圈软钢挤压耗能隔筒11、内圈圆环中空消能管12、中内圈圆环中空消能管13、中圈圆环中空消能管14、中外圈圆环中空消能管15、外圈圆环中空消能管16、填充阻尼沙层17、轻质泡沫铝结构层18、增浮充气外包囊体19、外包贴层增浮充气囊20和外拱增浮充气囊21和增浮空腔内芯22；
所述桥墩1的外壁安装有软质桥墩面贴近减震保护层2，所述软质桥墩面贴近减震保护层2的外壁连接有内圈减震软钢筒6，所述内圈减震软钢筒6的外壁设置有外圈防撞软钢筒5，所述外圈防撞软钢筒5和内圈减震软钢筒6的上下两端分别设置端部环形封板3，所述端部环形封板3、外圈防撞软钢筒5和内圈减震软钢筒6围成的区域内，由内至外依次设置内圈软钢挤压耗能隔筒8、中圈软钢挤压耗能隔筒9、中外圈软钢挤压耗能隔筒10和外圈软钢挤压耗能隔筒11，所述内圈减震软钢筒6与内圈软钢挤压耗能隔筒8之间设置若干内圈圆环中空消能管12和轻质泡沫铝结构层18，所述内圈软钢挤压耗能隔筒8和中圈软钢挤压耗能隔筒9之间设置若干中内圈圆环中空消能管13和轻质泡沫铝结构层18，所述中圈软钢挤压耗能隔筒9和中外圈软钢挤压耗能隔筒10之间设置若干中圈圆环中空消能管14和轻质泡沫铝结构层18，所述中外圈软钢挤压耗能隔筒10和外圈软钢挤压耗能隔筒11之间设置若干中外圈圆环中空消能管15和轻质泡沫铝结构层18，所述外圈防撞软钢筒5和外圈软钢挤压耗能隔筒11之间设置若干外圈圆环中空消能管16和轻质泡沫铝结构层18，所述内圈圆环中空消能管12、中内圈圆环中空消能管13、中圈圆环中空消能管14、中外圈圆环中空消能管15和外圈圆环中空消能管16的内部均填充有阻尼沙层17，所述外圈防撞软钢筒5的外壁设置若干增浮充气外包囊体19，所述增浮充气外包囊体19是由外包贴层增浮充气囊20和外拱增浮充气囊21组合成的密闭环状囊体结构，且外包贴层增浮充气囊20和外拱增浮充气囊21围成的腔体内部填充有增浮空腔内芯22，所述连接杆4位于增浮空腔内芯22的端部固定安装有卡头端部7。
作为本发明的进一步改进，所述外圈防撞软钢筒5、内圈减震软钢筒6、内圈软钢挤压耗能隔筒8、中圈软钢挤压耗能隔筒9、中外圈软钢挤压耗能隔筒10、外圈软钢挤压耗能隔筒11、内圈圆环中空消能管12、中内圈圆环中空消能管13、中圈圆环中空消能管14、中外圈圆环中空消能管15和外圈圆环中空消能管16采用的材料是根据设计需求确定的低屈服点钢材。
作为本发明的进一步改进，所述外拱增浮充气囊21的外表面安装有充气嘴，且外部气泵联通充气嘴对增浮充气外包囊体19进行充气。
作为本发明的进一步改进，所述外包贴层增浮充气囊20上设置有供连接杆4穿过的孔结构。
作为本发明的进一步改进，所述外圈防撞软钢筒5和内圈减震软钢筒6的上下两端分别与端部环形封板3固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述增浮充气外包囊体19的充气容积、填充阻尼沙层17的填充量和轻质泡沫铝结构层18的设置量相互匹配。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：包括桥墩（1）、软质桥墩面贴近减震保护层（2）、端部环形封板（3）、连接杆（4）、外圈防撞软钢筒（5）、内圈减震软钢筒（6）、卡头端部（7）、内圈软钢挤压耗能隔筒（8）、中圈软钢挤压耗能隔筒（9）、中外圈软钢挤压耗能隔筒（10）、外圈软钢挤压耗能隔筒（11）、内圈圆环中空消能管（12）、中内圈圆环中空消能管（13）、中圈圆环中空消能管（14）、中外圈圆环中空消能管（15）、外圈圆环中空消能管（16）、填充阻尼沙层（17）、轻质泡沫铝结构层（18）、增浮充气外包囊体（19）、外包贴层增浮充气囊（20）和外拱增浮充气囊（21）和增浮空腔内芯（22）； 所述桥墩（1）的外壁安装有软质桥墩面贴近减震保护层（2），所述软质桥墩面贴近减震保护层（2）的外壁连接有内圈减震软钢筒（6），所述内圈减震软钢筒（6）的外壁设置有外圈防撞软钢筒（5），所述外圈防撞软钢筒（5）和内圈减震软钢筒（6）的上下两端分别设置端部环形封板（3），所述端部环形封板（3）、外圈防撞软钢筒（5）和内圈减震软钢筒（6）围成的区域内，由内至外依次设置内圈软钢挤压耗能隔筒（8）、中圈软钢挤压耗能隔筒（9）、中外圈软钢挤压耗能隔筒（10）和外圈软钢挤压耗能隔筒（11），所述内圈减震软钢筒（6）与内圈软钢挤压耗能隔筒（8）之间设置若干内圈圆环中空消能管（12）和轻质泡沫铝结构层（18），所述内圈软钢挤压耗能隔筒（8）和中圈软钢挤压耗能隔筒（9）之间设置若干中内圈圆环中空消能管（13）和轻质泡沫铝结构层（18），所述中圈软钢挤压耗能隔筒（9）和中外圈软钢挤压耗能隔筒（10）之间设置若干中圈圆环中空消能管（14）和轻质泡沫铝结构层（18），所述中外圈软钢挤压耗能隔筒（10）和外圈软钢挤压耗能隔筒（11）之间设置若干中外圈圆环中空消能管（15）和轻质泡沫铝结构层（18），所述外圈防撞软钢筒（5）和外圈软钢挤压耗能隔筒（11）之间设置若干外圈圆环中空消能管（16）和轻质泡沫铝结构层（18），所述内圈圆环中空消能管（12）、中内圈圆环中空消能管（13）、中圈圆环中空消能管（14）、中外圈圆环中空消能管（15）和外圈圆环中空消能管（16）的内部均填充有阻尼沙层（17），所述外圈防撞软钢筒（5）的外壁设置若干增浮充气外包囊体（19），所述增浮充气外包囊体（19）是由外包贴层增浮充气囊（20）和外拱增浮充气囊（21）组合成的密闭环状囊体结构，且外包贴层增浮充气囊（20）和外拱增浮充气囊（21）围成的腔体内部填充有增浮空腔内芯（22），所述连接杆（4）位于增浮空腔内芯（22）的端部固定安装有卡头端部（7）。
2.根据权利要求1所述一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：所述外圈防撞软钢筒（5）、内圈减震软钢筒（6）、内圈软钢挤压耗能隔筒（8）、中圈软钢挤压耗能隔筒（9）、中外圈软钢挤压耗能隔筒（10）、外圈软钢挤压耗能隔筒（11）、内圈圆环中空消能管（12）、中内圈圆环中空消能管（13）、中圈圆环中空消能管（14）、中外圈圆环中空消能管（15）和外圈圆环中空消能管（16）采用的材料是根据设计需求确定的低屈服点钢材。
3.根据权利要求1所述一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：所述外拱增浮充气囊（21）的外表面安装有充气嘴，且外部气泵联通充气嘴对增浮充气外包囊体（19）进行充气。
4.根据权利要求1所述一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：所述外包贴层增浮充气囊（20）上设置有供连接杆（4）穿过的孔结构。
5.根据权利要求1所述一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：所述外圈防撞软钢筒（5）和内圈减震软钢筒（6）的上下两端分别与端部环形封板（3）固定连接。
6.根据权利要求1所述一种自动升降式海上桥墩防撞装置，其特征在于：所述增浮充气外包囊体（19）的充气容积、填充阻尼沙层（17）的填充量和轻质泡沫铝结构层（18）的设置量相互匹配。
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|---|---|---|---|---|
| CN112249234A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-22 | 元泰达新材料股份有限公司 | 一种海上防撞泡沫铝浮筒 |
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-
2020
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