CN114382056B - 一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统，包括第一、第二和第三防护体系，其中第三防护体系是环绕并密贴桥梁墩柱的刚性护壁，第二防护体系包括若干阻尼耗能护筒，若干护筒沿桥墩纵向设置多层，每层环绕桥墩等距设置多个，每个护筒一端与第三防护体系的护壁通过螺栓连接，第一防护体系包括环绕第二防护体系的每层护筒设置的多个防撞杆，每个防撞杆固定在所述护筒的另一端。本发明对山区航道桥梁中可能遇到的山体滚石、河道中卵(砾)石、漂浮物、航行船舶的撞击以及河水冲刷、周围环境的腐蚀等多种灾害均具备防护功能。

Description

一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统
技术领域
本发明属于桥梁保护技术领域，涉及一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统。
背景技术
山区通航河道的桥梁，面临山体滚石、河道中卵(砾)石、漂浮物以及航行船舶的撞击风险，同时也易遭受河水冲刷和周围环境的腐蚀。被动防护技术可以有效避免、减轻桥梁结构遭受冲击荷载而发生损伤。
中国专利CN113152380A公开了一种桥梁防撞拦阻索，以钢索的抗拉能力拦阻船舶冲击桥梁结构，整个拦截过程中几乎没有任何构件耗散能量，船舶减少的动能转化为钢索的势能，钢索的抗拉承载能力不易控制，防撞效果具有一定的不确定性。中国专利CN113089585A公开了一种能够消减船舶冲击力的桥梁防撞箱，该防撞箱可浮在水面，利用防撞箱产生塑性变形抵抗船舶的冲击，一定程度上可以削减船舶冲击力，但防撞箱并不能防护桥梁结构遭受水面下方卵(砾)石的撞击，同时防撞箱破损后的尖锐断口也可能导致桥墩发生局部的二次损伤。另外，上述方案均不能保护桥梁结构产生水流冲刷和腐蚀性环境相关的病害。
发明内容
本发明的目的是现有桥梁防撞系统的不足，提供一种设置有多道分灾和承灾功能的防护体系，能够有效地多级保护桥梁结构免遭山体滚石、河道中卵(砾)石、漂浮物以及航行船舶撞击产生的破坏，同时也能够保护桥墩遭受水流的冲刷和环境的腐蚀。
本发明的技术方案如下：
一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统，其特征在于：包括第一、第二和第三防护体系；其中第三防护体系是环绕并密贴桥梁墩柱的刚性护壁,所述护壁由至少两层材料叠合而成，紧贴桥墩的是一层高强度钢板，钢板外壁上黏附有一层或多层纤维复合材料或耐腐蚀金属材料；第二防护体系包括若干阻尼耗能护筒，所述护筒包括钢结构壳体，壳体由一端到另一端呈波浪式，壳体内置缓冲吸能芯体，所述的缓冲吸能芯体采用橡胶块体，若干护筒沿桥墩纵向设置多层，每层环绕桥墩等距设置多个，每个护筒一端与第三防护体系的护壁通过螺栓连接，另一端与第一防护体系连接；第一防护体系包括环绕第二防护体系的每层护筒设置的多个防撞杆，每个防撞杆采用多根型钢杆件，相邻杆件端部焊接，形成闭合的环形；每个防撞杆与所述护筒固定，上下相邻的防撞杆间沿桥墩竖向焊接有多根连接杆；所述护壁外壁上根据每层护筒的布设间距设置多个连接基座；每个护筒的朝向护壁一端设有连接板，所述连接板延伸到护筒横截面之外，并与护壁上的基座通过螺栓连接；每个护筒朝向防撞杆一端设置有限位板，所述限位板设置上下两块，或按矩形的四个顶点设置4块，每块限位板沿护筒纵向延伸出一定长度，所述防撞杆卡在上下限位板之间，且上下限位板端部穿设有限位螺杆，将防撞杆限定在上下限位板间。
本发明设置有三道防护体系，对山区航道桥梁中可能遇到的山体滚石、河道中卵(砾)石、漂浮物、航行船舶的撞击以及河水冲刷、周围环境的腐蚀等多种灾害，均具备防护功能。主要体现在以下几个方面：
一、最外侧的第一防护体系遇到船舶撞击时，在一定程度上可以拨转船头，避闪和减轻船舶的正向撞击。对于所有可能的撞击工况，防撞杆可以起到一定拦截作用，并通过杆件的弯曲变形耗散一部分撞击能量，且同时可以传动到第二防护体系，削减船舶动能。
二、第二防护体系具备耗能和吸能的双重功能。其中，波浪式钢护筒具备优异的塑性变形能力，起耗能作用；内置的芯体通过中空的结构形式，使得芯体具备一定的变形能力和缓冲效果，起吸能作用。
三、最内侧的第三防护体系既可以防止第一和第二防护体系中遭受撞击后破损杆件的尖锐断口损伤桥墩表面，又可以抵御水流的冲刷。同时护壁的覆层材料具备耐蚀性能，能够有效防止墩柱被腐蚀。
四、通过调整护筒层间距，可灵活实现对不同大小的漂浮物、卵(砾)石的撞击。对于船舶、大型漂浮物、较大的水中卵(砾)石和山体滚石的撞击，主要通过第一和第二防护体系防护；对于较小的漂浮物和水中卵(砾)石，主要通过第三防护体系防护。
五、防护系统功能模块化程度高，由若干各标准组件组成并通过螺栓连接，可拆卸，便于被撞后修复。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的平面结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的侧视结构示意图；
图3是阻尼耗能护筒的一种实施方式的纵剖面图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明包括第一、第二和第三防护体系；其中第三防护体系是环绕并密贴桥梁墩柱1的刚性护壁2,所述护壁由至少两层材料叠合而成，紧贴桥墩的是一层高强度钢板，钢板外壁上黏附有一层或多层纤维复合材料或耐腐蚀金属材料；第二防护体系包括若干阻尼耗能护筒3，所述护筒包括钢结构壳体33，壳体由一端到另一端呈波浪式，壳体内置缓冲吸能芯体34，所述的缓冲吸能芯体采用橡胶块体，若干护筒沿桥墩纵向设置多层，每层环绕桥墩等距设置多个，每个护筒一端与第三防护体系的护壁通过螺栓6连接，另一端与第一防护体系连接；第一防护体系包括环绕第二防护体系的每层护筒设置的多个防撞杆4，每个防撞杆采用多根型钢杆件，相邻杆件端部焊接，形成闭合的环形；每个防撞杆与所述护筒固定，上下相邻的防撞杆间沿桥墩竖向焊接有多根连接杆8。
本发明具体实施时，所述护壁1外壁上可根据每层护筒的布设间距设置多个连接基座5，每个护筒的朝向护壁一端设有连接板31，所述连接板31延伸到护筒横截面之外，并与护壁上的基座5通过螺栓6连接；每个护筒朝向防撞杆一端设置有限位板32，所述限位板设置上下两块，或按矩形的四个顶点设置4块，每块限位板沿护筒纵向延伸出一定长度，所述防撞杆4卡在上下限位板32之间，且上下限位板端部穿设有限位螺杆7，将防撞杆4限定在上下限位板32间。
本发明具体实施时，护壁的钢板可采用Q235、Q355或者其他牌号的高强度钢材，所述纤维复合材料，可以采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)、碳纤维复合材料(CFRP)或其他复合纤维材料；所述耐腐蚀金属材料，可以采用不锈钢层、钛层或其他耐腐蚀金属材料。
所述阻尼耗能护筒的横断面可以为矩形、椭圆形、圆形或其他截面形式，所述的缓冲吸能芯体可采用聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料或橡胶陶粒等缓冲吸能效果优异的橡胶材料，并采用中空结构，在保证缓冲吸能的同时减少耗材。
第二防护体系中上下相邻的两层护筒可交错布置，使受力点分散。护筒上下层间距可根据桥梁所处环境中常见大型漂浮物、较大的水中卵(砾)石和山体滚石的体积合理设置。

Claims (4)

1.一种山区通航河道桥梁多灾害防护系统，其特征在于：包括第一、第二和第三防护体系；其中第三防护体系是环绕并密贴桥梁墩柱的刚性护壁,所述护壁由至少两层材料叠合而成，紧贴桥墩的是一层高强度钢板，钢板外壁上黏附有一层或多层纤维复合材料或耐腐蚀金属材料；第二防护体系包括若干阻尼耗能护筒，所述护筒包括钢结构壳体，壳体由一端到另一端呈波浪式，壳体内置缓冲吸能芯体，所述的缓冲吸能芯体采用橡胶块体，若干护筒沿桥墩纵向设置多层，每层环绕桥墩等距设置多个，每个护筒一端与第三防护体系的护壁通过螺栓连接，另一端与第一防护体系连接；第一防护体系包括环绕第二防护体系的每层护筒设置的多个防撞杆，每个防撞杆采用多根型钢杆件，相邻杆件端部焊接，形成闭合的环形；每个防撞杆与所述护筒固定，上下相邻的防撞杆间沿桥墩竖向焊接有多根连接杆；所述护壁外壁上根据每层护筒的布设间距设置多个连接基座；每个护筒的朝向护壁一端设有连接板，所述连接板延伸到护筒横截面之外，并与护壁上的基座通过螺栓连接；每个护筒朝向防撞杆一端设置有限位板，所述限位板设置上下两块，或按矩形的四个顶点设置4块，每块限位板沿护筒纵向延伸出一定长度，所述防撞杆卡在上下限位板之间，且上下限位板端部穿设有限位螺杆，将防撞杆限定在上下限位板间。
2.根据权利要求1所述的山区通航河道桥梁多灾害防护系统，其特征在于：所述第二防护体系的阻尼耗能护筒的横断面为矩形、椭圆形或圆形。
3.根据权利要求1所述的山区通航河道桥梁多灾害防护系统，其特征在于：所述缓冲吸能芯体为中空结构。
4.根据权利要求1所述的山区通航河道桥梁多灾害防护系统，其特征在于：第二防护体系中上下相邻护筒交错布置。
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