一种用于大坡度斜坡码头和浮码头的阶梯式浮桥的制作方法

本发明涉及一种阶梯式浮桥，主要涉及一种应用于内河、水库、湖泊等斜坡坡度大、水位落差大的斜坡码头及浮码头。

背景技术：

许多内河、水库、湖泊和掩护条件较好的海域存在较大坡度的斜坡或人工修建的护坡，根据此种自然环境条件，一般修建斜坡码头或浮码头，用于运输、旅游、巡逻等功能。

该类水域的自然条件下水位落差相当大，达几十米，与之相应的斜坡坡度也较大，许多情况陡于1:2.5。若满足《斜坡码头及浮码头设计与施工规范》（jtj294-98）中坡道不陡于1:6，踏步坡度1:7~1:2的要求，需要修建长达百米以上坡道，或者几十米的踏步，土建工程量巨大。而且会对斜坡的稳定，防洪等方面造成一定的影响。

浮码头是目前水位落差较大水域最长采用的一种码头形式，采用浮桥是也是其中最为简单快捷的连接浮码头与岸坡的一种结构。《游艇码头设计规范》（jts165-7-2014）中的浮桥基本用于长期浮于水面的结构，在水位落差大、斜坡坡度大的情况下浮桥更多的情况会充当联系桥的作用。该规范中规定联系桥的步行坡度不宜陡于1:4，无法满足时应考虑活动踏步。

如果水位落差几十米，在满足坡度要求的情况下，联系桥将十分“庞大”。由于自身重量过大的，会出现部分桥身处于水位面以下，联系桥还没有浮起，中间出现一段水下区，使行人无法通过。

在突破传统浮桥结构形式，提高浮桥的多环境、多功能方面目前有许多进展，主要集中在满足通航、安拆容易、方便快捷等方面。

湖北华舟重工应急装备股份有限公司联合中国人解放军理工大学野战工程学院申请的专利“一种桥跨垂向折叠式浮桥”（申请号：cn201610823320.6）主要用于沿河流宽度方向自由展开合拢。其固定模块化浮桥单元完全展开后形成浮桥主体横跨河流，岸边的模块化浮桥单元搭接连岸跳板后形成完整的浮桥，浮桥主体从安装锁定装置的模块化浮桥单元开始依次合拢，合拢完成后即可开放航道供船舶通行。能够迅速由浮桥中心向两岸方向折叠收拢，开放航道，船舶通行后浮桥可快速展开恢复原样。

重庆交通大学西南水运工程科学研究所申请的专利“一种能适应河道水位变化且满足河道通航需求的浮桥”（申请号：cn201310124817.5）发明了一种能适应河道水位变化且满足河道通航需求的浮桥。浮桥主体由左桥段、右桥段和中部活动段组成,左桥段和右桥段固定设置在河道中。可根据河道水位变化需要选择拆卸或者连接，左桥段和右桥段之间形成通航用缺口，之间中部活动段移开后形成通航孔，中部活动段闭合后的两端分别与左桥段和右桥段连接以形成连续的过河通道。能起到适应河道大水位差变化且能满足河道通航需求的效果。

珠海天岳科技有限公司申请的专利“一种浮体及其串联式浮桥”（申请号：cn201110008054.9）提供一种浮体及其由多个浮体组成的串联式浮桥。所述浮桥铺设于潮间带淤泥带中，显著降低接地压力并提供一定浮力，供运输风机设备和重型设备的专用运载车、吊车等重型机械通过，有效的解决了潮间带风机设备的运输问题。该浮体包括上层浮板和下层浮板,所述上层浮板和下层浮板之间的四周封闭形成中空腔体，串联式浮桥是将若干上述浮体活动连接串联形成浮桥，在施工中使用状态时由工程车伸展铺设，供应运输车辆或重型设备通过，在不使用或者运输时可呈“手风琴风箱”状收纳层叠以节省空间，降低施工难度。

但对于大坡度的斜坡码头和浮码头连接用的浮桥，存在大水位落差、大坡度等自然环境特点，传统的浮桥形式无法满足需要。尽量做到工程成本低，使用方便的同时，需要一款结构稳定、耐久实用的新型浮桥。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明是一种新型的阶梯式浮桥，是针对于内河、水库、湖泊等水域存在的斜坡坡度大、水位落差大的特点建造出的。浮桥能够在不同水位下连接固定岸坡和浮式工作平台，形成合理连接通道，便于行人以较舒适的方式通过。

该阶梯式浮桥在水位较低时，浮桥整体放置在斜坡面上，根据斜坡的坡度形成踏步楼梯；在水位较高时，浮桥部分或整体漂浮在水面，形成浮桥。无论在斜坡面上还是在水面上，阶梯式浮桥均能紧密的贴合在上面，形成水陆两用的联系桥。

本发明采用如下技术方案实现：

一种用于大坡度斜坡码头和浮码头的阶梯式浮桥，包括阶梯骨架、铰接在所述阶梯骨架前端的浮动码头或工作平台，所述的阶梯骨架包括若干节彼此通过滑动副依次连接从而可上下相对移动的阶梯单元，每节阶梯单元包括钢骨架、设置在所述钢骨架的内部的浮箱，所述钢骨架顶面铺设有踏板。

进一步地，所述的滑动副包括滑动配合的限位套环和滑动杆，所述限位套环为两个，一上一下地设置在钢骨架两侧每条边上，所述的滑动杆设置在相邻钢骨架两侧每条边上。

进一步地，所述的滑动副包括滑动配合的导轨卡槽和直线导轨，所述导轨卡槽为两个，一上一下地设置在钢骨架两侧每条边上，所述的直线导轨设置在相邻钢骨架两侧每条边上。

进一步地，所述的限位套环和滑动杆之间还是设置有直线旋转衬套轴承。

进一步地，所述的直线旋转衬套轴承、滑动杆表面为密封状态并设置有润滑油。

进一步地，所述的浮箱采用聚乙烯塑料制作，内部填充有泡沫。

进一步地，还包括垫层，所述垫层紧贴斜坡设置，表面平整并设置有若干用于定位的凹槽，用于无水时支承阶梯骨架。

进一步地，所述阶梯骨架两侧还设置有对称设置有若干用于限制所述阶梯骨架左右摆动的固定缆绳或定位桩，所述固定缆绳一端固定在所述阶梯骨架上，另一端固定在岸边；所述定位桩底部通过混凝土承台竖直固定在斜坡上，所述定位桩内侧包裹一层表面光滑的橡胶垫，且与所述阶梯骨架之间保留有3-5cm的间隙。

进一步地，所述的踏板采用钢格栅板，所述钢格栅板的四角和中部预留有安装孔，相邻钢格栅板之间设置有一定间隙。

进一步地，每节所述的每节阶梯单元两侧都固定设置一定高度的扶手。

相对现有技术，本发明在水流、涨落潮等环境下，连接岸坡与浮式码头或工作平台，满足不同高度水位下的工作，可用作存在大水位落差、大坡度的斜坡码头和浮码头连接用的浮桥，工程成本低，施工及使用方便的同时，结构稳定、耐久实用安全可靠且便于维护，大大节省传统固定式石块、混凝土斜坡的造价，提高整体式浮桥大坡度行走的舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例所述的阶梯型浮桥在水陆共存下工作情况示意图。

图2为本发明实施例所述的阶梯型浮桥在低水位下工作情况示意图。

图3为本发明实施例所述的阶梯型浮桥在高水位下工作情况示意图。

图4为本发明实施例所述的阶梯骨架组装后主视示意图。

图5为本发明实施例所述的阶梯骨架组装后俯视示意图。

图6为本发明实施例所述的阶梯单元的结构及连接俯视示意图。

图7为本发明实施例所述的阶梯单元的结构及连接侧视示意图。

图8为本发明实施例所述的浮箱主视示意图。

图9为本发明实施例所述的浮箱俯视示意图。

图10为本发明实施例所述的浮箱侧视示意图。

图中：1-混凝土承台；2-定位桩；3-垫层；4-阶梯骨架；41-钢骨架；42-踏板；43-滑动杆；44-限位套环；5-浮箱；6-扶手；7-浮动码头或工作平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种用于大坡度斜坡码头和浮码头的阶梯式浮桥，包括阶梯骨架4、铰接在所述阶梯骨架4前端的浮动码头或工作平台7，所述的阶梯骨架4包括若干节彼此通过滑动副依次连接从而可上下相对移动的阶梯单元(见图4和图5)，每节阶梯单元包括钢骨架41、设置在所述钢骨架41的内部的浮箱5，所述钢骨架41顶面铺设有踏板。

本实施例中，如图6和图7所示，所述的滑动副包括滑动配合的限位套环44和滑动杆43，所述限位套环44为两个，一上一下地设置在钢骨架41两侧每条边上，所述的滑动杆43设置在相邻钢骨架41两侧每条边上。处于斜坡上时，前面钢骨架41的套限位套环44与后面钢骨架41的限位套环44相互错开；在浮于水面上时，前面钢骨架41的套限位套环44跟随钢骨架41向上移动，刚好抵达后面钢骨架41的限位套环44的下方，起到限位作用，顶部阶梯面处于水平状态，如图5所示。

具体而言，所述的限位套环44和滑动杆43之间还是设置有直线旋转衬套轴承，方便在浮桥弯曲、抖动等变形时能够形成一定的转动，减小该处的应力集中。

具体而言，所述的直线旋转衬套轴承、滑动杆表面为密封状态并设置有润滑油，保证滑动杆的正常工作。

具体而言，所述的浮箱采用聚乙烯塑料制作，内部填充有泡沫。满足耐老化，抗紫外线照射，耐海水腐蚀，抗冲击性能高等要求。阶梯按照骨架形成的空间制造浮箱形状，一次成型，无须开盖，做到方便安装，位置稳定，如图9至图10所示。浮箱内部填充泡沫，泡沫的密度不低于15kg/m³，自身体积量满足排水和稳定性要求。

另外，还包括垫层3，所述垫层3紧贴斜坡设置，表面平整并设置有若干用于定位的凹槽。在水位较低时，阶梯式浮桥整体放置于斜坡面时，需要在斜坡面设置混凝土的垫层3，承受浮桥的重力及顶部的活荷载作用。所述垫层3采用c20以上混凝土，浇筑厚度10cm以上，表面平整，并形成一定凹槽状，方便定位斜坡面浮桥。

另外，为了保证浮桥的稳定性，防止过大的摆动，所述阶梯骨架4两侧还设置有对称设置有若干用于限制所述阶梯骨架4左右摆动的定位桩2，所述定位桩采用直径在300mm以上的钢管构成，高度根据极端高水位进行设计，自身稳定性需根据浮桥及码头的水流力、活荷载和自身重量等因素进行计算确定。底部通过混凝土承台1竖直固定在斜坡上，顶部高度满足极端高水位要求，并设置限位帽装置。混凝土承台1的设置需要根据地质条件、荷载情况计算边坡稳定性，在保证稳定的情况下定位桩2底部浇筑c30混凝土承台1，用于固定定位桩2，支承来自浮桥的横向荷载。若在自然基础下，边坡不够稳定，则需要在混凝土承台1下面加设灌注桩，形成桩基础。

所述定位桩2所述定位桩内侧包裹一层表面光滑的橡胶垫，且与所述阶梯骨架4之间保留有5cm的间隙，方便上下滑动的同时，减小阶梯浮桥与其撞击，造成损坏。

本实施例中，如图6所示，所述的踏板42采用镀锌的钢格栅板，所述钢格栅板的四角和中部预留有安装孔，相邻钢格栅板之间设置有1cm的间隙，防止变形时相互干涉及便于安装其他配件，如滑动杆43、扶手6等。

另外，每节所述的单元两侧都固定设置一定高度的扶手6。每节阶梯单元上面设置高约1m的铝合金扶手6，自身重量轻，对浮桥的稳定性不产生明显影响。扶手6端部直接插入钢格栅板两侧下面的阶梯骨架4的方钢中，插入深度10cm以上。

在本发明的另一可行的实施例中，所述的滑动副包括滑动配合的导轨卡槽和直线导轨，所述导轨卡槽为两个，一上一下地设置在钢骨架41两侧每条边上，所述的直线导轨设置在相邻钢骨架41两侧每条边上。

在本发明的另一可行的实施例中，为了保证浮桥的稳定性，防止过大的摆动，所述阶梯骨架4两侧还设置有对称设置有若干用于限制所述阶梯骨架4左右摆动的固定缆绳，所述固定缆绳一端固定在所述阶梯骨架4上，另一端固定在岸边。

上述实施例提供的浮桥主要伸缩变形原理为：桥身由许多高度相同的阶梯单元组成，能够上下伸缩滑动，阶梯顶部保持水平面，底部为倾斜面，处于斜坡面时，依坡而下，每节具有固定高度差，形成踏步；处于水中时，每节阶梯单元重量、高度和吃水均相同，顶部仍可处于同一高度，保持水平。如图1所所示，当处于正常水位时，浮动码头或工作平台7及部分阶梯骨架处于水平状态的浮在水面上，另一部分的阶梯骨架4则依坡而下，每节具有固定高度差，形成踏步；如图2所示，当处于低水位时，浮动码头或工作平台7处于水平状态的浮在水面上，而阶梯骨架4则全部依坡而下，每节具有固定高度差，形成踏步；如3所示，当处于高水位时，浮动码头或工作平台7及全部阶梯骨架均处于水平状态的浮在水面上，定位桩2既能限制浮桥的摆动，同时其顶部设置的限位帽还能限制浮桥随水位上浮的高度。

上述实施例分工厂生产和现场施工两部分。工厂生产部分包括：阶梯骨架4、浮箱5、钢格栅板、扶手6、配套的浮动码头或工作平台7等。现场基础设施包括：定位桩2、混凝土承台1、垫层3。

阶梯骨架4主要用于固定浮箱的位置，并承担在斜坡面时的阶梯自身重量和顶部活荷载作用，活荷载按照2kn/㎡设计。骨架宽度按照浮桥规范设计，一般为1.2~2.0m，高度按照排水、稳定性等要求进行计算确定。骨架采用表面涂有防腐漆的方钢构成，如图4和5。方钢间采用焊接，中间留有大小合适的空间盛放塑料浮箱。

钢骨架之间两侧每条边各焊接2个限位套环44，如图7所示。

浮动码头或工作平台7由专业设计院根据承载需要，进行整体设计、选型。浮动码头或工作平台7端部采用铰接的方式与阶梯骨架4连接，在不同水位、角度下进行转动。浮动码头或工作平台7的固定设施与浮桥一同设计施工。

上述实施例在设计施工时还需注意如下事项：

1、斜坡环境调查

因为阶梯浮桥位于大坡度斜坡上面，施工条件较为困难，现场布局、设计和施工需要根据现场条件提前规划，制定详细方案。

（1）调查当地相关资料，找出该水域的水文、地质情况。重点获取50年重现期内的极端高水位、极端低水位、最大流速，边坡的构造情况、以往建造、改造中的设计施工情况。

（2）根据设定的初步设计、施工方案，研究工程地点的施工建造环境，确定大型机械设备的进出、作业所需的空间。

（3）调查当地腐蚀情况，确定阶梯式浮桥采用的防腐蚀等级，相应的建造、围护成本，以及外围围护措施。

2、结构设计

（1）根据斜坡的坡度、尺寸，固定岸坡与水面浮动码头或工作平台要求的距离等指标，确定阶梯式浮桥的初步几何尺寸。

（2）根据边坡地质情况、水流力及承担荷载大小确定采用定位桩尺寸、数量和布局，以及采用基础类型、布置位置等。

（3）计算正常工作状态和施工过程中边坡稳定，确定合理技术措施，加固边坡。

（4）根据斜坡的坡度及要求，设计阶梯浮桥顶部的踏步高宽比。

3、生产

（1）选择有生产能力的合格机械加工和浮箱生产厂家，根据设计的图纸进行技术交底。

（2）钢材采用符合《碳素钢结构》（gb700-2006）规定的q235b钢制作，全部钢材应按现行国家标准和规范保证抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯实验和碳、硫、磷含量的限值。钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.2。应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%；钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。

（3）q235钢材用的焊条型号为e4315、e4316，应符合现行国家标准《碳钢焊条》(gb/t5117-1995)的规定；q345钢采用的焊条型号为e5015、e5016，应符合现行国家标准《低合金钢焊条》(gb/t5118)的规定，所选用的焊条型号应与主体金属相匹配。

（4）对接接头、t型接头和要求全焊透焊缝，应在焊缝两端配置引弧板和引出板，其材质应与焊件相同。

（5）栓焊混合连接时，应先栓后焊。

（6）拼装时，焊接顺序应考虑焊接变形的影响，焊接顺序按工艺试验确定，要求焊接变形及焊接残余应力最小。

4、现场施工作业

（1）根据图纸及工程质量要求制定详细施工方案。

（2）按照如下施工流程作业：

工作平台搭建→灌注桩施工→边坡支护→混凝土承台施工→垫层施工→阶梯浮桥安装→定位桩安装→扶手等组件安装→连接岸坡和浮动码头或工作平台。

（3）开挖后形成裸露土质断面应及时遮蔽，支护，施工过程中注意岸坡的稳定，必要时安防监测点进行检测。

（4）阶梯浮桥从从坡顶往下逐节进行安装，骨架连同浮箱整体采用滑动杆穿过限位套环连接。顶部的连接套环为预埋进入顶部混凝土承台中。

（5）安装中加强临时构件的支承，防止沿着斜坡翻滚往下。

（6）整个安装过程选在在水位较低时进行，减少水上作业内容。水上安装阶梯浮桥时，可以把几节在岸上提前安装，然后放入水中，再与斜坡面上安装好的部分进行对接。

5、使用和维护

（1）本发明的阶梯式浮桥工作环境分水上和陆上两部分，两种工作环境下的受力构件不同。水上工作时主要为浮箱5和顶部钢格栅板，陆上工作时为阶梯骨架4。加强两构件的检查，发现损坏或裂痕时及时对该单元进行更换。

（2）大部构件处于水位变动区，钢结构的腐蚀情况较严重。需要对滑动杆处保持粘附润滑油，其它阶梯骨架、定位桩等钢构件发现涂防腐漆脱落时，及时补涂。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。