CN212612299U - 桥梁防撞装置及桥梁 - Google Patents

Abstract

一种桥梁防撞装置及桥梁，包括：内侧包覆结构(1)，外侧包覆结构(2)，以及吸能防震模块，其中，所述吸能防震模块设置所述外侧包覆结构(2)和所述内侧包覆结构(1)之间的空间内；所述吸能防震模块包括：吸能缓冲材料(4)，所述吸能缓冲材料(4)围绕在所述内侧包覆结构(1)外侧，同时位于所述外侧包覆结构(2)的内侧并与所述外侧包覆结构(2)的内侧间隔开；抗震弹簧(3)，所述抗震弹簧(3)设置在所述吸能缓冲材料(4)内部形成的从所述内侧包覆结构(1)径向向外延伸的通道内。

Description

桥梁防撞装置及桥梁

技术领域

本实用新型涉及桥梁防护的技术领域，特别是涉及桥梁防撞装置及桥梁。

背景技术

伴随我国高速公路覆盖程度的提升，立体形式的交通工程也快速发展，使得桥梁结构的数量、跨度、抗震等级要求、桥墩高度等等都迅速增加。

一种广泛应用的桥梁形式是公路跨线桥，其设计目的在于缓解交通压力，然而同时也带了诸多不确定因素。目前按传统方法设计的公路跨线桥的桥梁结构，一旦遭遇撞击不仅可能造成车辆损坏，严重情况下甚至会造成人员伤亡，而且由于跨线桥多处于交通网络的重要节点，将会造成大面积的交通瘫痪，直接或间接的导致巨大的经济损失。根据当前的报道，已经发现国内外行驶车辆撞击高速公路跨线桥梁事故时有发生。

另外，水运发达的航道有很多船只通行，船只种类繁多。大吨位的船只，如果撞击桥墩会产生严重破坏：1)桥墩被破坏桥梁会产生倒塌或者裂缝，即使桥墩没有发生倒塌，被撞击的桥墩还是会产生裂缝，具有安全隐患必须进行维修，维修费用也高；2)船只自身会损坏，船只可能发生倾覆沉没，货物会损失；3)桥梁倒塌会影响交通，造成交通阻断产生巨大的经济损失。

综上，作为交通运输枢纽的桥梁随着交通繁忙正面临着越来越严峻的威胁，即车辆和船只对桥梁的撞击。

现有的桥墩防撞装置，按照冲击体与防护结构接触撞击方式不同，可分为刚性防护结构和柔性防护结构。其中，刚性防护结构通过在桥墩可能遭遇冲击体撞击路径上设置抗冲击能力更高的防护结构达到完全保护桥墩目的，而柔性防护结构则基于冲击荷载短时高峰值特征，通过防护结构降低接触局部刚度，达到延长接触时间降低撞击荷载峰值目的。刚性防护结构，由于设置空间限制和难以更换等缺陷，在经济性存在一定劣势，而柔性防护结构以其轻质，防护效率好，可更换性好的优势而应用更为广泛。

例如：一种桥梁防撞箱(CN201810263636.3)提及通过导向条相对外箱侧面移动，使得船舶在撞击桥墩时，导向条能够改变船舶对桥墩的冲击方向，有效削减了船舶的冲击力，外箱始终漂浮在水面上，从而保护桥梁；一种桥梁防撞装置(CN201711310727.X)包括位置调节机构和防撞装置总成，能够根据水位的上升和降低自由的调节机构的位置，环状箱体内设有遇水膨胀橡胶，利用橡胶来抗击外部的撞击力。上述2种装置均能根据河道水位升降来调整防撞装置的位置，但浮箱、橡胶材料都属于轻质材料，从根本上难以有效抵抗来较大的船只撞击力。

又如，一种桥梁防撞装置(CN201710336839.6)包括内圈层及外圈层，内圈层为环形结构，外圈层是由单块状的防撞板、缓冲组件组成。这种外圈层的结构设计虽然组装、维修方便，但对于非正向的外部撞击存在防撞不利，容易造成结构的顺坏。

然而，目前的几种柔性防护结构或以单层橡胶形成防撞垫层，或以昂贵的新型材料形成复杂的变形连接机构，单层橡胶防护效率有限，对于墩柱的保护效果并不好，而新型材料构建的变形机构防撞措施往往造价很高，虽然能够较好的达到变形吸能保护墩柱的目的，但昂贵的造价使得这些装置难以用于中小桥梁墩柱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、保护效果较好的用于桥梁墩柱的缓冲防撞装置，其兼具刚性防护结构和柔性防护结构的特点。

本实用新型一方面提供一种桥梁防撞装置，包括：内侧包覆结构，所述内侧包覆结构围绕桥梁承重结构的周向表面固定0设置；外侧包覆结构，所述外侧包覆结构沿着所述内侧包覆结构外侧设置且与所述内侧包覆结构之间具有一定间隔，以在所述外侧包覆结构和所述内侧包覆结构之间形成有一定高度和宽度的空间；其中所述桥梁防撞装置还包括吸能防震模块，所述吸能防震模块设置所述外侧包覆结构和所述内侧包覆结构之间的空间内；所述吸能防震模块包括：吸能缓冲材料，所述吸能缓冲材料围绕在所述内侧包覆结构外侧，同时位于所述外侧包覆结构的内侧并与所述外侧包覆结构的内侧间隔开；抗震弹簧，所述抗震弹簧设置在所述吸能缓冲材料内部形成的从所述内侧包覆结构径向向外延伸的通道内。

在一个实施方式中，所述抗震弹簧的一端与所述内侧包覆结构固定连接，另一端通过固定设置在所述抗震弹簧端部的挡板以便于抵靠所述外侧包覆结构的内侧，相邻的同一层所述抗震弹簧之间的角度间距在30°～45°内，每一层设置8～12个抗震弹簧。

在一个实施方式中，所述通道在所述吸能缓冲材料内部形成的从所述内侧包覆结构径向向外水平地延伸，从而所述抗震弹簧不容易发生错位。

在一个实施方式中，所述桥梁防撞装置还包括：底板，所述底板与所述内侧包覆结构底部固定连接设置，所述外侧包覆结构与所述底板是脱离的。

在一个实施方式中，所述桥梁防撞装置中的盖板(5)与内侧包覆结构(1)连接但与外侧包覆结构(2)脱离，所述外侧包覆结构与所述盖板是脱离的。撞击作用下所述外侧包覆结构能发生整体移动，使冲击力分散作用于所述抗震弹簧以及所述吸能缓冲材料，并通过内侧包覆结构增加与桥墩的接触面积。使得最终作用在桥墩上作用力显著降低。

通过外围的钢板形成的刚性结构使得在外部撞击下将冲击力分散至整体，充分发挥整个装置的缓冲能力，吸收冲击体撞击动能，降低局部接触刚度，减小冲击荷载峰值，从而达到保护桥梁墩柱的目的。同时，本装置结合使用了吸能材料与抗震弹簧装置共同形成的缓冲层，不仅在提高了装置的使用性能同时，在一些小幅度的刮擦、碰撞后装置可自动恢复原状而无须更换，降低了后期的维护成本。吸能防震模块采用的是吸能缓冲材料与抗震弹簧结合的抗震-缓冲复合结构。抗震弹簧的作用除了辅助吸能缓冲材料共同承担冲击作用力外，同时还起着约束外侧包覆结构的钢板的作用，使得在没有外部荷载作用下外侧包覆结构的钢板稳定在初始位置，且在小幅度作用力后外侧包覆结构的钢板能在弹簧力作用下自动回到初始位置，避免了更换与维护。

此外，吸能防震模块的吸能缓冲材料既是冲击力的主要承载体同时也是抗震弹簧的固定载体。抗震弹簧只有横放在吸能缓冲材4中预留的槽洞内才能不会因为自重而下垂，槽洞开口方向也决定了弹簧的变形即作用力的方向一定，而不会发生错位的现象。弹簧与缓冲材料相辅相成，共同发挥作用。

发生碰撞时，外侧包覆结构的钢板与盖板及底板间是脱离的因此可在水平向自由活动。这种结构对某一点的冲击会转变为外侧包覆结构的钢板的整体移动，使得冲击力作用面大大增加，对桥墩起到可观的保护作用力，同时带动更大范围的缓冲层参与到吸能作用当中，充分发挥装置的吸能能力。

附图说明

图1为本实用新型描述的设置了防撞装置的桥梁的侧向结构示意图。

图2为本实用新型描述的设置了防撞装置的桥梁的横向结构示意图。

图3为本实用新型描述的桥梁防撞装置的弹簧结构示意图。

其中，1-内侧包覆结构；2-外侧包覆结构；3-抗震弹簧；4-吸能缓冲材料；5-盖板；6- 桥墩立柱；7-底板；8-桥墩基础；9-弹簧内侧焊接点；10-挡板。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特征细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本实用新型的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据 A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和 /或其它信息确定B。

本实用新型具体涉及一种桥梁防撞装置及具有该装置的桥梁。

如图1、2所示，桥梁通常架设在桥墩立柱6的上方，桥墩立柱6将承受的重力通过桥墩基础8向下传递。桥墩立柱6暴露在基础上方，又是支撑桥梁的重要结构，其常常也是发生碰撞的部位，因而本实用新型描述的桥梁防撞装置围绕该桥墩立柱6的周围设置。

应当理解的是，尽管本申请示出的桥墩立柱6具有圆柱形的样式，但本领域技术人员应当知晓，本实用新型方案的实施不依赖于桥墩立柱的外在形式变化，根据本实用新型方案的实质在其他形式的立柱，以及桥墩等桥梁承重结构的防护也应属于本实用新型的范围。

内侧包覆结构

本实用新型的桥梁防撞装置围绕桥梁承重结构(例如，桥墩立柱6)的周围设置。具体而言，该桥梁防护装置包括围绕桥梁承重结构(例如，桥墩立柱6)的周向表面设置的内侧包覆结构1。如图1、2所示，当采用图示圆柱形桥墩立柱6时，内侧包覆结构1围绕该圆柱体的表面设置。典型的内侧包覆结构1可以使用钢板，在桥墩立柱6四周和一定高度的范围内，用钢板紧贴包裹桥墩立柱6(例如，可使用建筑材料如水泥浆等填充钢板与桥墩立柱6 之间的缝隙)，这样的结构可以保证桥墩立柱6承受撞击时有足够的面积来抵抗船只撞击的冲击力、摩擦力，避免桥墩立柱6受到船只撞击后的开裂、变形或断裂损坏。

进一步地，可以在内侧包覆结构1下方设置底板7，如此能够方便内侧包覆结构1的安装，并且底板7上方可用于支撑桥梁防撞装置的其他部件(将在下文详细描述)。典型的，底板7宜采用抗冲击性能较好的低合金钢，厚度8～10mm。施工时先将底板7加工后环绕于桥墩底部放置并对焊连接，底板7与地面接触一面应涂上油漆或其他保护涂料以防止锈蚀。底板7拼接完毕后，开始紧贴桥墩放置作为第一层高度的内侧包覆结构1的钢板。而内侧包覆结构1的钢板采用与底板7相同型号的钢板。内侧包覆结构1的钢板从桥墩基础表面开始，分层向上拼接。总层数视装置所需高度，至少3层，每层为1.0～1.5m。根据桥墩的直径大小，每一层内侧包覆结构1的钢板可分4～6片焊接而成。第一层高度的内侧包覆结构1的钢板之间均对焊连接，与底板7间采用角焊的方式连接。待同一层高度的钢板全部焊接完毕后，再开始进行上一层高度的钢板拼接。

外侧包覆结构

在内侧包覆结构1外侧，沿着内侧包覆结构1设置具有一定间隔的外侧包覆结构2。该外侧包覆结构2和内侧包覆结构1之间形成有一定高度和宽度的空间，以容纳吸能防震模块 (将在下文详细描述)。外侧包覆结构2与底板之间不固定，底板7的作用是为了使外侧包覆结构2的钢板与地面及桥墩基础8脱离防止发生磕碰，保证外侧包覆结构2的钢板活动自由。

典型的，外侧包覆结构2也可采用钢板。外侧包覆结构2的钢板的拼接方式以及规格尺寸均与内侧包覆结构1的钢板类似。总层数视装置所需高度，至少3层，每层为1.0～1.5m。外侧包覆结构2的钢板与底板7不焊接保持脱离，两者接缝处外侧采用止水胶条封闭防水。外侧包覆结构2的钢板的施工顺序与内侧包覆结构1一致，逐层向上拼接。

吸能防震模块

吸能防震模块设置在外侧包覆结构2和内侧包覆结构1之间的空间内，包括围绕在内侧包覆结构1外侧、且位于外侧包覆结构2的内侧的吸能缓冲材料4以及设置在吸能缓冲材料 4内部形成的径向向外延伸的通道内的抗震弹簧3。

具体而言，围绕在内侧包覆结构1外侧的吸能缓冲材料4具有相对较大的厚度和高度，其是发挥吸能作用的主要承载体。

吸能缓冲材料4的内部设置围绕内侧包覆结构1的径向向外延伸的通道，相应的抗震弹簧3设置在该通道内部。其中，如图3所示，抗震弹簧3的一端与内侧包覆结构1的钢板焊接，另一端固定设置有挡板，从而可抵靠外侧包覆结构2的钢板起到吸能缓冲以及复位的作用。

为了安装方便，吸能缓冲材料4的实际长度比抗震弹簧3的长度可考虑小2cm(即比内侧包覆结构1的钢板与外侧包覆结构2的钢板的内侧间距小)，宽度方向小5cm。总层数视装置可与内侧钢板保持一致，至少3层，每层为1.0～1.5m。内侧的钢板、外侧的钢板、抗震弹簧3安装完毕后，方可安装吸能缓冲材料4。在底板7的上端表面应涂抹机油，应起到与外侧包覆结构2的钢板间的润滑作用。根据相邻抗震弹簧3的水平间距、每层的高度，定制吸能缓冲材料4的大小尺寸，从底部开始逐层塞入吸能缓冲材料4。每一层缓冲材料4安装时，应同时向左或右错动5cm，确保抗震弹簧3在缓冲材料4的上方，以支撑抗震弹簧3。

抗震弹簧3的长度根据吸能性能的要求，可设置20～50cm。同一层高度内宜配置8～12 个抗震弹簧3，角度间距在30°～45°左右。抗震弹簧3的安装顺序与内侧包覆结构1的钢板相同，先安装完同一层高度的抗震弹簧3后再开始进行上一层高度的安装。根据抗震弹簧 3的布置，先将抗震弹簧3的一端点焊在内侧包覆结构1的钢板上。抗震弹簧3的挡板10长宽一般为3×3cm，焊接在弹簧的另一端。应注意抗震弹簧3的挡板10与外侧包覆结构2的钢板有约1cm的孔隙，以便于外侧包覆结构2的钢板的安装。

吸能缓冲材料4为发挥吸能作用的主要承载体，同时起固定抗震弹簧3的作用，防止弹簧发生，方向偏移等。抗震弹簧3在冲击作用下与吸能缓冲材料4共同受力，是发挥吸能作用的次要承载体。在没有外部荷载作用时，外侧包覆结构2的钢板受到抗震弹簧3的约束，稳定在初始位置；在小幅度的冲击力作用后，通过抗震弹簧3的自由伸缩，外侧包覆结构2的钢板能自动复位而无须更换，减少维护成本。

盖板

为防止雨水与阳光照晒，可以在该桥梁防撞装置上设置盖板5，盖板5支撑在内侧包覆结构1及外侧包覆结构2的上方。

出于方便安装的目的盖板5可采用聚乙烯板。外侧包覆结构2的钢板施工完毕后即可开始安装盖板5。盖板5与内侧包覆结构1的钢板胶结，与外侧包覆结构2的钢板脱离并伸出外侧包覆结构2的钢板的外端3cm以上。安装盖板5时，应注意盖板5与内层吸能缓冲材料4间应预留足够多的空间，防止装置工作过程中吸能缓冲材料4的横向变形导致盖板5隆起破坏。

盖板5的覆盖范围需大于下部装置主要是为了保护吸能缓冲材料4及抗震弹簧3，防止受雨水、阳光暴晒等影响老化，并与外侧包覆结构2的钢板脱离保证外侧包覆结构2的钢板活动自由。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前叙述实施对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (4)

1.一种桥梁防撞装置，包括：内侧包覆结构(1)，所述内侧包覆结构(1)围绕桥梁立柱承重结构的周向表面固定设置；

外侧包覆结构(2)，所述外侧包覆结构(2)沿着所述内侧包覆结构(1)外侧活动设置且与所述内侧包覆结构(1)之间具有一定间隔，以在所述外侧包覆结构(2)和所述内侧包覆结构(1)之间形成有一定高度和宽度的空间，内侧包覆结构(1)和外侧包覆结构(2)均采用一定厚度的钢板材料，形成双层防护结构；

其特征在于：所述桥梁防撞装置还包括吸能防震模块，其中，所述吸能防震模块设置所述外侧包覆结构(2)和所述内侧包覆结构(1)之间的空间内；

所述吸能防震模块包括：

吸能缓冲材料(4)，所述吸能缓冲材料(4)围绕在所述内侧包覆结构(1)外侧，同时位于所述外侧包覆结构(2)的内侧并与所述外侧包覆结构(2)的内侧间隔开；

抗震弹簧(3)，所述抗震弹簧(3)设置在所述吸能缓冲材料(4)内部形成的从所述内侧包覆结构(1)径向向外延伸的通道内，根据抗震弹簧(3)的角度间距分开设置吸能缓冲材料(4)。

2.根据权利要求1所述的桥梁防撞装置，其特征在于，所述抗震弹簧(3)的一端与所述内侧包覆结构(1)固定连接，另一端通过固定设置在所述抗震弹簧(3)端部的挡板以便于抵靠所述外侧包覆结构(2)的内侧，相邻的同一层所述抗震弹簧(3)之间的角度间距在30°～45°内，每一层设置8～12个抗震弹簧(3)。

3.根据权利要求1所述的桥梁防撞装置，其特征在于，所述通道在所述吸能缓冲材料(4)内部形成的从所述内侧包覆结构(1)径向向外水平地延伸，从而所述抗震弹簧(3)不容易发生错位。

4.根据权利要求1所述的桥梁防撞装置，其特征在于，所述桥梁防撞装置中的盖板(5)与内侧包覆结构(1)连接但与外侧包覆结构(2)脱离；撞击作用下所述外侧包覆结构能发生整体移动，使冲击力分散作用于所述抗震弹簧(3)以及所述吸能缓冲材料(4)，并通过内侧包覆结构(1)增加与桥墩的接触面积。

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