专利名称：自动适应变截面桥墩防撞装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及桥墩防撞技术的改进，具体指一种自动适应变截面桥墩防撞装置，属于桥梁保护技术领域。
背景技术：
为了避免船舶或者水上漂浮物与桥墩发生碰撞，在一些桥墩上做了防撞保护措施。防撞保护措施中最常见的为浮箱结构，浮箱套在桥墩上并可随水位自行升降，以适应水位的变化。在水流作用下，浮箱内壁上游侧始终会与桥墩接触，为了尽量降低这种接触对浮箱升降带来的阻力，目前通常的做法是在浮箱内侧安装滚轮，使浮箱内侧与桥墩之间为滚动摩擦。由于滚轮 仅可单自由度运行、且受撞后的结构溃退型式不可控，难以适应水流作用下浮箱的平面内转动特性，且船撞后滚轮的安装顶杆若不能有效溃退极有可能成为影响防撞浮箱运行可靠性的元凶。由于相当多的桥墩为变截面结构形式，因此要使防撞浮箱能够随水位自行升降且起到保护作用，浮箱内壁与这种桥墩接触面就应该根据桥墩横截面的变化而自适应变化。由于目前的浮箱结构普遍采用滚轮与桥墩接触，因此基于自适应需要就在滚轮与浮箱内壁之间增设有伸缩导向装置、伸缩平衡装置等特殊结构，使滚轮在随桥墩上下滑行时可自行张开或靠拢，该结构设置既使浮箱整体变得复杂，增加了防撞保护成本，同时运行的可靠性更难以保证，一旦出现损坏，后期的维护难度和成本较大。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种沿桥墩上下运行可靠、对变截面桥墩适应性好的桥墩防撞装置。本实用新型的技术方案是这样实现的:自动适应变截面桥墩防撞装置，它由前浮箱、后浮箱与连接前后浮箱的伸缩装置构成；所述伸缩装置设置在前浮箱和后浮箱之间，伸缩装置包含导向柱、金属链、滑轮装置与平衡吊块；导向柱设于其中一个浮箱的合围面上，另一个浮箱合围面上设有与导向柱对应的导向孔，导向柱插入导向孔中并可横向进出；金属链一端固定在前浮箱上，另一端跨过后浮箱上设置的滑轮装置与平衡吊块相连；平衡吊块位于后浮箱中并处于自由悬垂状态。整个防撞装置通过滑动运行的方式在桥墩表面滑动运行；在前浮箱和后浮箱内侧间隔设置有若干竖向的橡胶护舷，橡胶护舷表面安装低摩擦系数耐磨材料，与橡胶护舷表面对应的桥墩表面区域进行光滑处理。相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果:1、本实用新型浮箱由前后两部分合围构成，两部分之间通过金属链和吊块柔性连接，并通过导向柱使前后浮箱只能横向分开或靠拢而不能上下错位，故浮箱能根据水位变化自动改变合围面大小以适应桥墩截面变化。由于本浮箱取消了现有技术的伸缩导向装置、伸缩平衡装置等特殊结构，不仅有效的减少了投资成本、提高防撞装置运行可靠性，而且大大降低后期维护强度与成本。2、本实用新型将浮箱与桥墩的运行方式由常规的滚轮运行方式改为滑动运行方式，利用浮箱内侧护舷表面安装的聚四氟乙烯板与渗透密封处理后的桥墩表面滑动运行，采用该运行方式，不仅可多自由度运行，而且可有效提高船撞事故发生后结构运行的可靠性。此外，通过磨损试验证明，该运行方式使用寿命变长，可大大降低维护强度与成本。
图1-本实用新型整体结构俯视图。图2-本实用新型在桥墩上的竖向展开图。图3-本实用新型金属链和平衡吊块连接前后浮箱俯视图。图4-图3的A-A剖视图。
具体实施方式
参见图1、图3和图4，从图上可以看出，本实用新型自动适应变截面桥墩防撞装置，由前浮箱1、后浮箱2与连接前后浮箱的伸缩装置构成，所述伸缩装置设置在前浮箱和后浮箱之间，伸缩装置包含导向柱、金属链、滑轮装置与平衡吊块；导向柱设于其中一个浮箱的合围面上，另一个浮箱合围面上设有与导向柱对应的导向孔，导向柱插入导向孔中并可横向进出。导向柱可以是一个，也可以是多个组成的导向柱组，导向孔数量与之对应即可。金属链3 —端固定在前浮箱上，另一端跨过后浮箱上设置的滑轮装置5与平衡吊块4相连；平衡吊块4位于后浮箱中并处于自由悬垂状态。滑轮装置使金属链3和平衡吊块4不与后浮箱壁直接接触，从而保护后浮箱，避免接触产生摩擦损坏浮箱，或者出现卡滞现象，影响金属链的正常收放。
`[0016]两部分浮箱的工作原理说明:平时前浮箱I和后浮箱2 —起将桥墩9合围，并通过金属链和平衡吊块简单连接，实际上是利用平衡吊块的重量通过金属链3将两部分拉拢，金属链3始终处于拉紧状态，避免两部分浮箱自由悬浮而分开；当水位下降时，浮箱必然随之下降，如果桥墩横截面变宽，那么前后两部分浮箱会被桥墩变大的横截面涨开，金属链带动平衡吊块相对浮箱上升，反之如果桥墩横截面变窄，两部分浮箱在平衡吊块的拉力下会自然合拢始终处于将桥墩合围的状态，此时平衡吊块相对浮箱下落一定高度。浮箱在水位上涨时两部分的分开或合拢原理跟其在水位下降过程中的过程一样。见图2，图2反映了在不同水位下浮箱的自由分合状态。合围面导向柱和导向孔的设置仅仅是保证两部分浮箱只能在水平方向上分合，而不能在竖直方向上错开，即不管怎样升降，两部分浮箱都处于同一高度。为了保险起见，在前后浮箱两合围面之间还通过专门的防脱链6固定连接，以防止吊块脱落或者从浮箱中脱出时，两浮箱不至于没有连接而完全自由分开，见图3和图4。该防脱链的长度能够保证浮箱在最大分开状态下也不会对两浮箱起拉扯作用。平时，该防脱链不起任何作用，处于自然悬垂状态，只有在吊块脱落下才起作用，用于将前后浮箱连接在一起并抱住桥墩。金属链和防脱链都应设置有一定高度，使其不淹没于水中，防止生锈。图3中每处结合面的防脱链为两根，两处结合面的防脱链共四根，这样可以保证连接强度。[0018]常规防撞浮箱采用滚轮伸缩结构以适应桥墩横截面的变化，结构复杂，可靠性难以保证，而本防撞浮箱则通过两部分自由合围桥墩的方式来适应桥墩截面变化，两部分通过金属链和平衡吊块简单连接拉拢，形成非伸缩式防撞浮箱结构。借助水流作用，防撞浮箱即使在三个面接触运行的情况下，都可可靠运行。由于本浮箱取消了通常的伸缩导向装置、伸缩平衡装置等特殊结构，不仅有效的减少了投资成本、提高浮箱运行可靠性，而且大大降低后期维护强度与成本。在前浮箱I和后浮箱2内侧间隔设置有若干竖向的橡胶护舷7，整个浮箱利用内侧布置的护舷在桥墩表面滑动摩擦运行。橡胶护舷的结构优选拱形，这样可以承受更大的冲撞力。本实用新型改现有的上下滚动运行方式为滑动运行方式，为了降低滑动阻力，在橡胶护舷7与桥墩接触的表面安装有低摩擦系数耐磨材料(实际中为聚四氟乙烯板)8，同时与拱形橡胶护舷位置对应的桥墩表面进行光滑处理，如渗透密封处理，在降低摩擦的同时，还可以防止水渗入桥墩锈蚀内部钢筋。由于滚轮仅可单自由度运行、且受撞后的结构溃退型式不可控，难以适应水流作用下防撞钢浮箱的平面内转动特性，且船撞后滚轮的安装顶杆若不能有效溃退极有可能成为影响防撞装置的运行可靠性的元凶，为此，本实用新型将常规的滚轮式运行方式优化为滑动运行方式，利用防撞浮箱内侧护舷表面安装的四氟聚氯乙烯板与渗透密封处理后的桥墩表面滑动运行，采用该运行方式，不仅可多自由度运行，而且可有效提高船撞事故发生后结构的运行可靠性。此外，通过磨损试验证明，该运行方式使用寿命变长，可大大降低维护强度与成本。每一处竖直方向的橡胶护舷由断开的上下两段构成，该两段大致位于浮箱高度1/3处和2/3处，这样避免了全尺寸护舷在成本上的增加，而又不影响正常滑行。本实用新型的浮箱主体为钢结构，由若干舱室构成并通过螺栓连接成为一个整体。每个独立舱段顶部设置两个人孔，便于人员进入内部进行检修。浮箱外轮廓线中上下游端均为半圆形弧形设计，这样可以 在发生船舶碰撞时改变碰撞方向，尽量避开正面相撞。本实用新型拱形护舷与桥墩间隙为50_，日常运行中，利用护舷表面安装的聚四氟乙烯板与桥墩处理表面滑动运行。采用该运行方式，不仅可多自由度运行，而且可有效提高船撞事故发生后结构的运行可靠性。此外，通过磨损试验证明，该运行方式使用寿命变长，可大大降低维护强度与成本。在发生船撞事故后，利用拱形橡胶护舷的结构和材料的双重变形与桥墩接触，从而大大缓冲消能。另外浮箱主体则利用钢管进行消能和保护船体。本实用新型根据不同的桥墩结构形式可以有不同的结构变形，但总的设计原理一致。图上反映的是本浮箱保护双桥墩的结构示意图，对于单桥墩结构只需要适应性修改即可。由于前后浮箱合围的时候，存在两个合围面，因此本实用新型的金属链和吊块连接方式、导向柱和导向孔的配合结构在两个合围面处均有设置。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.自动适应变截面桥墩防撞装置，其特征在于:它由前浮箱(I)、后浮箱(2)与连接前后浮箱的伸缩装置构成；所述伸缩装置设置在前浮箱和后浮箱之间，伸缩装置包含导向柱、金属链(3)、滑轮装置(5)与平衡吊块(4);导向柱设于其中一个浮箱的合围面上，另一个浮箱合围面上设有与导向柱对应的导向孔，导向柱插入导向孔中并可横向进出；金属链(3)一端固定在前浮箱(I)上，另一端跨过后浮箱上设置的滑轮装置与平衡吊块(4)相连；平衡吊块位于后浮箱中并处于自由悬垂状态。
2.根据权利要求1所述的自动适应变截面桥墩防撞装置，其特征在于:整个防撞装置通过滑动运行的方式在桥墩表面滑动运行；在前浮箱和后浮箱内侧间隔设置有若干竖向的橡胶护舷(7)，橡胶护舷表面安装低摩擦系数耐磨材料(8)，与橡胶护舷表面对应的桥墩表面区域进 行光滑处理。
专利摘要本实用新型公开了一种自动适应变截面桥墩防撞装置，它由前浮箱、后浮箱与伸缩装置构成；伸缩装置包含导向柱、金属链、滑轮装置与平衡吊块；导向柱设于其中一个浮箱的合围面上，另一个浮箱合围面上设有与导向柱对应的导向孔，导向柱插入导向孔中并可横向进出。金属链一端固定在前浮箱上，另一端跨过后浮箱上设置的滑轮装置与平衡吊块相连；平衡吊块位于后浮箱中并处于自由悬垂状态。本实用新型浮箱前后两部分通过金属链和吊块柔性连接，故能自动适应桥墩截面变化。整个防撞装置通过滑动运行的方式在桥墩表面滑动运行，不仅可多自由度运行，而且可有效提高船撞事故发生后结构运行的可靠性。
文档编号E01D19/02GK203096601SQ20132012794
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者余葵, 吴俊 , 马希钦, 刘洋 申请人:重庆交通大学西南水运工程科学研究所