CN201447692U - 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置 - Google Patents
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Abstract
一种浮动式复合材料桥墩消能防撞装置，其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈(16)，该内层防撞圈(16)由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱(17)组成，各复合材料格构套箱(17)通过纵向复合材料预应力筋(6)及横向复合材料预应力筋(7)连接成一个整体结构，在每个格构套箱(17)的侧面均设有锚头(10)，每个格构套箱(17)的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱(17)相连的预埋件(11)；所述的组成内层防撞圈(16)的部分或全部格构套箱(17)连接有与滑轮(13)；在相邻的格构套箱(17)的接缝处均设置有密封体；在格构套箱(17)接触水的一面上设有消浪孔(15)。本实用新型比传统钢套箱具有更好的抗冲击能力和耐久性，质量轻巧，安装、修复都很方便，能够节约材料，缩短施工工期。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基础设施，尤其是水中桥梁的防护结构，具体地说是一种浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置。
背景技术
众所周知，随着交通运输事业的不断发展，大量跨海、跨江桥梁不断兴建。对于跨越航道的桥梁，不可避免地要承担着船舶撞击的风险。这类事件往往引起桥梁结构、使用寿命、安全性及抗震能力的损失，严重的更会造成桥毁人亡等灾难性后果，重建桥梁和疏通航道的费用也十分惊人。现有的通航桥梁防撞装置多采用在桥墩外围套上钢套箱，防撞钢套箱的主要功能是在船舶撞击时，设施破损消能，减少对桥墩的碰撞力，同时减少船舶破损长度，避免船舶前伸部分触及桥墩上部结构，并保护桩基。
钢套箱一个最显著的问题是其在具有腐蚀环境的海洋和近海、通航河流中耐久性会大大缩减，使用寿命有限。在强腐蚀介质和高应力的共同作用下，钢套箱很快生锈、断裂，最终导致防撞装置失效。钢套箱的尺寸根据防撞等级、桥墩尺寸确定，对于通航等级高的特大桥，钢套箱体积也很庞大，钢套箱多采用分体型式，比如分成前后左右四个半体，但吊装重量依然不小，如果拆分过细，各部分钢套箱的连接处需特别处理。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的桥梁防撞钢套箱存在的重量大、耐腐蚀能力差、维修更换不便的问题，设计一种利用复合材料制造的重量轻、耐腐蚀性好、重量轻、更换方便的浮动式复合材料桥墩消能防撞装置。
本实用新型的技术方案是：
一种浮动式复合材料桥墩消能组合防撞装置，其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈16，该内层防撞圈16由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱17组成，所述的格构套箱17的格构层14中填充有缓冲材料12，格构套箱17的箱体中安装有复合材料斜向支撑9；各复合材料格构套箱17通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋6及沿桥墩宽度方向的横向复合材料预应力筋7连接成一个整体结构，所述的纵向复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7均通过锚头10锚固在格构套箱17上，每个格构套箱17的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱17相连的预埋件11；所述的组成内层防撞圈16的部分或全部格构套箱17连接有与桥墩1上的沟槽相配的滑轮13；在相邻的格构套箱17的接缝处均设置有密封体；在格构套箱17接触水的一面上设有消浪孔15。
本实用新型的防撞装置可以根据实际需要，沿着桥墩高度设置多层内防撞圈16，上、下层内防撞圈16的格构套箱17之间通过竖向复合材料预应力筋8相连，竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱17上。
本实用新型的防撞装置可由单层或多层内防撞圈16及相应层数的外防撞圈18组成，各格构套箱17之间通过纵向复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8相连，各复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱17上，此时，所述的消浪孔15位于组成最外层防撞圈18的格构套箱17的表面，且所述的外层的格构套箱17的迎水面呈弧形结构或带有倒角的矩形结构.
所述的相邻格构套箱17接缝处的密封体为环氧树脂密封胶和胶粘的复合材料布4。
所述的预埋件11和锚头10的表面涂覆有环氧密封胶并覆盖有复合材料布4。
本实用新型的最基本的单元由复合材料拉挤成型，形成一个个由内、外围壁，支撑架组成的小型格构套箱结构，通过复合材料高强筋后张法在竖向、横向和纵向连成整体。如果防撞要求高，还可以在内层箱体外挂新箱体，新箱体之间通过复合材料高强筋连接，新箱体和内箱体通过预埋钢板连接，每一道接缝外均外包一层复合材料布，以保护预埋件和接缝免受有害物质侵蚀。拉挤成型的格构复合材料骨架内填充缓冲吸能材料，每个箱体内均设置斜向支撑，以加强箱体的减振吸能作用，并提高整体刚度。最外层套箱与河水或海水接触的表面设置有多个消浪通孔，在桥墩施工时，在外侧先预留竖向沟槽，防撞箱体通过滚轮组件与桥墩塔柱表面接触，形成可随水位上下浮动的浮式消浪防撞装置。
本实用新型的结构特点也在于所述套箱组合结构的截面形式可以根据现有桥墩的截面形式和防撞等级变换，如果发生碰撞，只需修复受损的小套箱。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型利用拉挤成型的混杂复合材料格构箱体作为桥墩的防撞套箱，在套箱格构层内填充缓冲材料，利用套箱结构及缓冲材料自身恢复弹性变形的能力转化并释放撞击能量，可以延长撞击时间，从而减小撞击力，达到保护船舰及桥梁的作用，而且避免了钢套箱在海水环境中易腐蚀的缺点；
2.不同种类的纤维增强材料混杂编织成的复合材料，不仅充分利用了各种纤维材料的受力性能，而且能减小造价，有利于该装置取代传统钢套箱在实际工程广泛应用；
3.每个小套箱可以在工厂预制，到现场通过高强复合材料筋和预埋件拼装成整体，并在接缝、锚头、连接件外包复合材料布，既提高了整体性又保护了连接处免受环境侵蚀。这种防撞装置具有安装方便、施工工期短、安全风险小、施工质量更有保障等优点；
4.防撞套箱可根据防撞等级和桥墩形状安装，船-桥碰撞后只需修复或更换损坏的小箱体，大大缩短了维修时间和维修成本。
5、本实用新型可广泛应用于腐蚀环境的海洋和近海、通航河流中桥墩防撞，它比传统钢套箱具有更好的抗冲击能力和耐久性，对桥墩防撞起到更好的保护作用，而且质量轻巧，安装、修复都很方便，能够节约材料，缩短施工工期。
附图说明
图1是安装了本实用新型的防撞装置的桥墩侧面结构示意图。
图2是安装了本实用新型的防撞装置的桥墩的俯视图。
图3是图2的I-I剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-3所示。
图1-3中：1——桥墩；2——承台；3——桩基；4——外包复合材料布；5——箱体间的接缝；6——纵向复合材料筋；7——横向复合材料筋；8——竖向复合材料筋；9——复合材料斜向支撑；10——锚头；11——预埋件；12——缓冲材料；13——滚轮；14——复合材料格构层；15——消浪孔；16——内层防撞圈；17——格构套箱；18——外层防撞圈。
一种浮动式复合材料桥墩消能防撞装置，它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈16，还可根据实际需要采用附图所示的有内外、上下多层多圈格构箱体组成的结构，其中作为最基本结构的内层防撞圈16由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱17组成，所述的格构套箱17的格构层14中填充有缓冲材料12，格构套箱17的箱体中安装有复合材料斜向支撑9；各复合材料格构套箱17通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋6及沿桥墩宽度方向的横向复合材料预应力筋7连接成一个整体结构，在外圈(多圈结构时仅需外圈设置锚头，而内圈可不设置，在只有一圈时只该圈即为外圈，因此必须设置锚头)格构套箱17的侧面设有与复合材料预应力筋6或横向复合材料预应力筋7相连的锚头10，如图2所示，每个格构套箱17的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱17相连的预埋件11，预埋件11连接好后应在其表面涂覆环氧密封胶并覆盖复合材料布4以提高耐腐蚀性能；所述的组成内层防撞圈16的部分或全部格构套箱17连接有与桥墩1上的沟槽相配的滑轮13；在相邻的格构套箱17的接缝处均设置有密封体(可采用耐腐蚀性好的环氧类树脂作为密封胶，也可采用包覆耐腐蚀材料布的方法进行密封，耐腐蚀材料布可采用复合材料布14粘结在需要密封的位置处)；在格构套箱17接触水的一面上设有消浪孔15，如图1所示。当采用上下多层内层防撞圈16结构时，上、下多层防撞圈16之间还应增设竖向复合材料预应力筋8进行连接，如图3所示，竖向复合材料预应力筋8与组成上、下层防撞圈16的格构套箱17侧面的锚头10相连，锚头10上也应该采用耐腐蚀性好的环氧类树脂进行密封或粘结复合材料布14。本实用新型的锚头10可预设在部分或全部需要连接的格构套箱17的表面，也可在施工时再连接到格构套箱17上。
对于防撞等级高的桥梁，桥墩的防撞装置可由上下多层(图3中为2层)内层防撞圈16及上下多层外层防撞圈18(具体实施时外层防撞圈18还可有第三圈、第四圈等等结构，可以是一层，也可是二层或三层以上的结构，还可采用在易受撞击面采用多层多圈结构，而在相对不易受到重力撞击的面采用单层、单圈或多层单圈结构)组成，各格构套箱17的纵向、横向及竖向可通过前述的纵向复合材料预应力筋6或横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8相连，纵向复合材料预应力筋6或横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构箱体17上，此时，所述的消浪孔15应位于组成最外层防撞圈18的格构套箱17的表面，且所述的外层的格构套箱17的迎水表面呈弧形结构或带有倒角的矩形面结构。每个格构套箱17的外形可以相同也可不同，尤其是在转角处的格构套箱17的表状可能需要根据转角的需要进行外形上的变通，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
具体地说：
本实用新型的每一个防撞用的格构套箱17由复合材料利用现有技术拉挤成型，形成由内外围壁和甲板组成的格构套箱结构；格构层14内填充缓冲材料12，对碰撞冲击具有缓冲吸能作用.每一个防撞格构套箱17内均设置交叉斜向支撑9，斜向支撑9由复合材料管内填充缓冲材料组成，不仅增加格构套箱17的整体性，而且进一步提高箱体的减振吸能作用.每一个格构套箱预制好后，每圈箱体通过纵向复合材料筋6和横向复合材料预应力筋7连接，上、下层箱体通过竖向复合材料预应力筋8连接，外层和内层箱体除了用复合材料预应力筋连接，还在内外箱体上、下表面预埋了钢板11，通过搭焊将内外箱体连接在一起.所有的复合材料筋均用锚头10锚固在箱体外表面.为了保护预埋件和锚头，所有接合缝和锚头外均包了一层复合材料布4.桥墩1外侧沿竖向预留凹槽，内箱体安装有多个滚轮组件13，通过滚轮和桥墩接触，并可水位变化上下浮动，图1中上部是本实用新型的防撞装置在高水位时的位置，下部下本实用新型的防撞装置在低水位的位置，其下降的最低位置受到承台2的限制.套箱外表面设置有多个消浪孔15，可有效减小波浪对箱体的冲击.
具体实施时制备格构箱体及加强筋的复合材料可选用纤维增强材料，可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和玄武纤维等双向混杂编织拉挤而成，纤维的水平夹角可以是45°～60°之间。缓冲材料可以是具有减震、隔振作用的聚氨酯、轻质木材、泡沫铝、毛竹以及人造橡胶等材料。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种浮动式复合材料桥墩消能组合防撞装置，其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈(16)，该内层防撞圈(16)由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱(17)组成，所述的格构套箱(17)的格构层(14)中填充有缓冲材料(12)，格构套箱(17)的箱体中安装有复合材料斜向支撑(9)；各复合材料格构套箱(17)通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋(6)及沿桥墩宽度方向的横向复合材料预应力筋(7)连接成一个整体结构，所述的纵向复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)均通过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上，每个格构套箱(17)的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱(17)相连的预埋件(11)；所述的组成内层防撞圈(16)的部分或全部格构套箱(17)连接有与桥墩(1)上的沟槽相配的滑轮(13)；在相邻的格构套箱(17)的接缝处均设置有密封体；在格构套箱(17)接触水的一面上设有消浪孔(15)。
2.根据权利要求1所述的防撞装置，其特征是沿着桥墩高度设置有多层内防撞圈(16)，上、下层内防撞圈(16)的格构套箱(17)之间通过竖向复合材料预应力筋(8)相连，竖向复合材料预应力筋(8)通过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上。
3.根据权利要求1或2所述的防撞装置，其特征是它由单层或多层内防撞圈(16)及相应层数的外防撞圈(18)组成，各格构套箱(17)之间通过纵向复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)及竖向复合材料预应力筋(8)相连，各复合材料预应力筋(6)和横向复合材料预应力筋(7)及竖向复合材料预应力筋(8)通过锚头(10)锚固在格构套箱(17)上，此时，所述的消浪孔(15)位于组成最外层防撞圈(18)的格构套箱(17)的表面，且所述的外层的格构套箱(17)的迎水面呈弧形结构或带有倒角的矩形结构。
4.根据权利要求1所述的防撞装置，其特征是所述的相邻格构套箱(17)接缝处的密封体为环氧树脂密封胶和胶粘的复合材料布(4)。
5.根据权利要求1所述的防撞装置，其特征是所述的预埋件(11)和锚头(10)的表面涂覆有环氧密封胶并覆盖有复合材料布(4)。
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2009
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Granted publication date: 20100505 Effective date of abandoning: 20090421 |
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