CN113356144A

CN113356144A - 一种桥墩撞击卸力缓冲装置

Info

Publication number: CN113356144A
Application number: CN202110733522.2A
Authority: CN
Inventors: 孙二豹
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhejiang Tuoyu Construction Co ltd
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2041-06-30
Also published as: CN113356144B

Abstract

本发明涉及一种桥墩撞击卸力缓冲装置，有效的解决了缓冲设备适应力差，缓冲力上限小，会有较大残余撞击力横向作用于桥墩上的问题；解决的技术方案包括上部缓冲单元和下部缓冲单元，上部缓冲单元通过弹性件吸能，用于缓冲冲击力较小的撞击，下部缓冲单元置于水面以下，包括外套筒和内套筒，内套筒外安装有上齿轮、下齿轮、上圆板、下圆板，两圆板均与内套筒之间螺纹连接，且两圆板与外套筒内壁之间均有缝隙，上圆板随上齿轮同步转动，下圆板随下齿轮同步转动，每个齿轮均啮合有一个齿条，大力度撞击时，齿条推动齿轮转动，两个圆板轴向移动排水形成缓冲阻力；本发明对撞击力度的适应性强，缓冲力上限大，桥墩不受横向反作用力。

Description

一种桥墩撞击卸力缓冲装置

技术领域

本发明涉及桥梁防护领域，具体是一种桥墩撞击卸力缓冲装置。

背景技术

桥墩是桥梁主体的支撑点，船只在桥下穿行时，会发生撞击。剐蹭桥墩的事故，因此桥墩上会装一些防撞设施对桥墩和船只进行保护；目前的防撞设施普遍是在桥墩外围安装弹性吸能件对撞击进行吸能缓冲，这种防撞设备具有如下弊端：

其一，弹性件的弹性模数固定，撞击力小时变形小，缓冲效果不明显，撞击力过大时，弹性件缓冲力疲软，因此该类型缓冲设备对冲击的适应力差；

其二，弹性件的缓冲力上限有效，对于大型船只的冲击，不能够提供足够的缓冲制动力；

其三，弹性件的作用点位于桥墩上，且弹性反作用力的径向作用与桥墩表面，虽然弹性件进行了一定程度的吸能，但是对于大型船只的巨大冲击力，依然会有大量的冲击力横向作用与桥墩上，造成桥墩的振动、移位甚至断裂事故。

发明内容

基于上述缓冲设备适应力差，缓冲力上限小，会有较大残余撞击力横向作用与桥墩上的问题，本发明提供一种桥墩撞击卸力缓冲装置。

其解决的技术方案包括置于水面下的上部缓冲单元和下部缓冲单元，上部缓冲单元包括一个套在桥墩外围的矩形框，矩形框的长度方向与船只航向相同，桥墩上固定有一个环形套，环形套与矩形框的两个长边之间均经连接杆固定连接，连接杆上开有断裂槽，过载时断裂槽断裂，矩形框的四边外侧均设有一个弧形板，每个弧形板与矩形框之间均设有多组缓冲件，每组缓冲件包括一个固定在矩形框上的活塞筒和一个固定在弧形板上的推杆，活塞筒上开有排水孔，推杆的端部固定有一个圆球，圆球置于活塞筒内且与活塞筒内壁贴合，圆球可在活塞筒内轴向移动且可转动，圆球与活塞筒底部之间装有复位弹簧；下部缓冲单元包括一个与桥墩同轴的外套筒和一个固定在桥墩上的内套筒，内套筒外安装有一个上齿轮、一个下齿轮、一个位于上齿轮上方的上圆板、一个位于下齿轮下方的下圆板，上圆板与下圆板均与内套筒之间螺纹连接，且上圆板、下圆板与外套筒内壁之间均有缝隙，上圆板随上齿轮同步转动，下圆板随下齿轮同步转动，上齿轮的右侧啮合有一个第一齿条，下齿轮的左侧啮合有一个第二齿条，第一齿条和第二齿条均滑动穿设在外套筒的侧壁上，两个齿条的两端均经一个竖板与矩形框的同端固定连接。

所述的排水孔在活塞筒侧壁上沿轴向间隔布置有多组。

所述的上齿轮的上表面固定有多个圆周均布的朝上的上滑杆，多个上滑杆的上端均穿过上圆板，所述的下齿轮的下表面固定有多个圆周均布朝下的下滑杆，下滑杆的下端均穿过下圆板，上齿轮通过上滑杆带动上圆板同步转动，下齿轮通过下滑杆带动下圆板同步转动。

所述的每个弧形板的外侧均安装有多个竖向的卸力辊筒。

所述的外套筒的内壁为多段锥形内壁，初始位置时，上圆板和下圆板均位于外套筒的最大内径处。

所述的弧形板和所述的卸力辊筒均为橡胶材质。

本发明对撞击力度的适应性强，缓冲力上限大，桥墩不受横向反作用力。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图1中A位置的A-A剖视图。

图4为本发明的主视图。

图5为本发明的左视图。

图6为图1中B位置的放大图。

图7为图2中C位置的放大图。

图8为图2中D位置的放大图。

具体实施方式

以下结合附图1-8详细说明本发明的具体实施方式。

本发明包括置于水面下的上部缓冲单元和下部缓冲单元，上部缓冲单元包括一个套在桥墩外围的矩形框1，矩形框1的长度方向与船只航向相同，桥墩上固定有一个环形套2，环形套2与矩形框1的两个长边之间均经连接杆3固定连接，连接杆3上开有断裂槽4，过载时断裂槽4断裂，矩形框1的四边外侧均设有一个弧形板5，每个弧形板5与矩形框1之间均设有多组缓冲件，每组缓冲件包括一个固定在矩形框1上的活塞筒6和一个固定在弧形板5上的推杆7，活塞筒6上开有排水孔8，推杆7的端部固定有一个圆球9，圆球9置于活塞筒6内且与活塞筒6内壁贴合，圆球9可在活塞筒6内轴向移动且可转动，圆球9与活塞筒6底部之间装有复位弹簧10；下部缓冲单元包括一个与桥墩同轴的外套筒11和一个固定在桥墩上的内套筒12，内套筒12外安装有一个上齿轮13、一个下齿轮14、一个位于上齿轮13上方的上圆板15、一个位于下齿轮14下方的下圆板16，上圆板15与下圆板16均与内套筒12之间螺纹连接，且上圆板15、下圆板16与外套筒11内壁之间均有缝隙，上圆板15随上齿轮13同步转动，下圆板16随下齿轮14同步转动，上齿轮13的右侧啮合有一个第一齿条17，下齿轮14的左侧啮合有一个第二齿条18，第一齿条17和第二齿条18均滑动穿设在外套筒11的侧壁上，两个齿条的两端均经一个竖板19与矩形框1的同端固定连接。

所述的排水孔8在活塞筒6侧壁上沿轴向间隔布置有多组，随着圆球9向活塞筒6底部移动，可排水的排水孔8数量越来越少，排水阻力越来越大，缓冲力越来越大。

所述的上齿轮13的上表面固定有多个圆周均布的朝上的上滑杆20，多个上滑杆20的上端均穿过上圆板15，所述的下齿轮14的下表面固定有多个圆周均布朝下的下滑杆21，下滑杆21的下端均穿过下圆板16，上齿轮13通过上滑杆20带动上圆板15同步转动，下齿轮14通过下滑杆21带动下圆板16同步转动。

所述的每个弧形板5的外侧均安装有多个竖向的卸力辊筒22，船只撞向弧形板5时，卸力辊筒22转动具有卸力和导向作用，尽量避免船只正向撞向桥墩。

所述的外套筒11的内壁为多段锥形内壁，初始位置时，上圆板15和下圆板16均位于外套筒11的最大内径处，上圆板15和下圆板16从初始位置无论向上运动或向下运动，圆板与外套筒11内壁之间的间隙均逐渐减小。

所述的弧形板5和所述的卸力辊筒22均为橡胶材质，一方面可变形吸能，另一方面性质稳定，强度和韧性好，不易腐蚀和断裂。

本发明的工作原理如下：当船只在桥下沿航向穿行意外撞向桥墩时，船体会首先撞到矩形前后端的弧形板5上的卸力辊筒22上，卸力辊筒22转动会将船头导向一侧，尽量避免船只正向撞向桥墩，同时，被撞击的弧形板5向矩形框1运动，弧形板5内侧的弹簧压缩对撞击力进行缓冲，弧形板5移动的距离越大，被压缩的弹簧数量越多，因此缓冲力根据撞击力度具有数次跳跃式增加，从而在撞击初段提供较为柔和的缓冲过渡，在撞击末段提供更大的缓冲反作用力以有效制动船只；同时，导向杆一端与弧形板5铰接，使弧形板5被撞击时，既能沿导向杆向矩形框1移动，又能根据撞击角度进行一定程度的偏转，避免斜向撞击使导向杆卡死；如果撞击力度较小，则船只会被上部缓冲单元制动或导向一侧驶过；如果船只使从桥墩左侧或右侧剐蹭桥墩时，左右两侧的弧形板5会向矩形框1移动，对剐蹭进行缓冲，由于剐蹭时的冲击力普遍较小，因此上部缓冲单元的缓冲能力足以进行缓冲。

如果船只从前后两端撞向桥墩，且船只吨位较大或速度较快时，撞击力度较大，上部缓冲单元达到缓冲极限后，撞击力会超过连接杆3的承载极限，从而使连接杆3从断裂槽4处断裂，矩形框1与环形套2脱离，此时船只继续向桥墩运动会推动推动矩形框1前后移动，矩形框1通过连接板推动第一齿条17和第二齿条18移动，第一齿条17和第二齿条18会推动上齿轮13和下齿轮14转动，上齿轮13和下齿轮14通过多个滑杆带动上圆板15和下圆板16同步转动，上圆板15和下圆板16转动时，在螺纹的作用下，上圆板15和下圆板16会轴向相向运动或相背运动，当两个圆板相向运动时，两个圆板之间的水会被压缩并从圆板与外套筒11内壁之间的缝隙中排出，由于该缝隙较小，因此水排出时会受到阻力，该阻力为船只提供缓冲制动力，同理，当船只从另一端撞击矩形框1时，两个圆板相背运动，两个圆板间形成负压，外界的水会经过缝隙进入两个圆板之间，水进来时同样会受到阻力，因此两个圆板之间的负压与外界水压之间的压差为船只提供缓冲制动力，且随着圆板的轴向移动，圆板与外套筒11内壁之间的缝隙越来越小，提供的缓冲阻力越大，最终将船只完全制动。

下部缓冲单元动作后，需将矩形框1复位并更换新的连接杆3。

本发明具有如下技术效果：

对于小力度的撞击，本发明上部缓冲单元能够提供多段缓冲力，在撞击初段提供较为柔和的缓冲过渡，在撞击末段提供加更为硬朗且更大的缓冲反作用力以有效制动船只，船只的缓冲制动过程更为合理，对大小冲击均能进行有效缓冲。

对于大力度的撞击，本发明的下部缓冲单元动作，通过水压的反作用力进行缓冲制动，且通过缝隙的逐渐减小，水压的反作用力逐渐增大，缓冲过程更为平顺且能够提供非常大的缓冲力上限，对大撞击进行有效的制动。

本发明下部缓冲单元动作时，船只的撞击力最终由两个圆板之间的轴向的阻力进行缓冲制动，而非由桥墩提供的径向反作用力缓冲，因此可避免对桥墩的横向推移和冲击，使桥墩在受到大冲击力时也不会发生晃动、移位、断裂等破坏。

Claims

1.一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，包括置于水面下的上部缓冲单元和下部缓冲单元，上部缓冲单元包括一个套在桥墩外围的矩形框（1），矩形框（1）的长度方向与船只航向相同，桥墩上固定有一个环形套（2），环形套（2）与矩形框（1）的两个长边之间均经连接杆（3）固定连接，连接杆（3）上开有断裂槽（4），过载时断裂槽（4）断裂，矩形框（1）的四边外侧均设有一个弧形板（5），每个弧形板（5）与矩形框（1）之间均设有多组缓冲件，每组缓冲件包括一个固定在矩形框（1）上的活塞筒（6）和一个固定在弧形板（5）上的推杆（7），活塞筒（6）上开有排水孔（8），推杆（7）的端部固定有一个圆球（9），圆球（9）置于活塞筒（6）内且与活塞筒（6）内壁贴合，圆球（9）可在活塞筒（6）内轴向移动且可转动，圆球（9）与活塞筒（6）底部之间装有复位弹簧（10）；下部缓冲单元包括一个与桥墩同轴的外套筒（11）和一个固定在桥墩上的内套筒（12），内套筒（12）外安装有一个上齿轮（13）、一个下齿轮（14）、一个位于上齿轮（13）上方的上圆板（15）、一个位于下齿轮（14）下方的下圆板（16），上圆板（15）与下圆板（16）均与内套筒（12）之间螺纹连接，且上圆板（15）、下圆板（16）与外套筒（11）内壁之间均有缝隙，上圆板（15）随上齿轮（13）同步转动，下圆板（16）随下齿轮（14）同步转动，上齿轮（13）的右侧啮合有一个第一齿条（17），下齿轮（14）的左侧啮合有一个第二齿条（18），第一齿条（17）和第二齿条（18）均滑动穿设在外套筒（11）的侧壁上，两个齿条的两端均经一个竖板（19）与矩形框（1）的同端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，所述的排水孔（8）在活塞筒（6）侧壁上沿轴向间隔布置有多组。

3.根据权利要求1所述的一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，所述的上齿轮（13）的上表面固定有多个圆周均布的朝上的上滑杆（20），多个上滑杆（20）的上端均穿过上圆板（15），所述的下齿轮（14）的下表面固定有多个圆周均布朝下的下滑杆（21），下滑杆（21）的下端均穿过下圆板（16），上齿轮（13）通过上滑杆（20）带动上圆板（15）同步转动，下齿轮（14）通过下滑杆（21）带动下圆板（16）同步转动。

4.根据权利要求1所述的一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，所述的每个弧形板（5）的外侧均安装有多个竖向的卸力辊筒（22）。

5.根据权利要求1所述的一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，所述的外套筒（11）的内壁为多段锥形内壁，初始位置时，上圆板（15）和下圆板（16）均位于外套筒（11）的最大内径处。

6.根据权利要求1所述的一种桥墩撞击卸力缓冲装置，其特征在于，所述的弧形板（5）和所述的卸力辊筒（22）均为橡胶材质。