用于桥桩防撞的方法及其构造与流程

本发明涉及一种用于桥梁桩柱防御船舶冲撞的方法及其构造。

背景技术：

桥桩是支承桥梁的主要竖向结构件，特别是跨江大桥的桥桩，往往是一根特别长的独立柱，长细比很大，柱顶負载也很大，在大型船舶水平方向撞击下，桥桩相对显得脆弱。这些年，跨江大桥增多，船舶失控冲撞桥桩造成桥梁坍塌的事故屡有所闻，防不胜防。至今尚未出现有效的防御措施。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明提供了一种用于桥桩防撞的方法及其构造。

本发明的技术方案包含强制导向技术和浮力抗冲击技术。两技术分别单独实施或组合起来实施。强制导向技术也适用于道路旱桥桥桩防撞。

为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于桥桩防撞击的方法，在桥桩侧面安装主要由轴承(或链条系统、履带系统)和导向构件构成的导向装置，当船舶撞向桥桩时，导向装置将船体及其撞击力的方向拨离桥桩。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，在桥桩侧面安装主要由轴承(或链条系统、履带系统)和导向构件构成的导向装置，当船舶撞向桥桩时，导向装置将船体及其撞击力的方向拨离桥桩。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，导向装置的导向器件是一端固定在轴承外圈(或链条、履带)上的悬臂杆件或构件。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，导向装置的导向器件是由四根杆件两两以铰节点连接而成的铰接平行四边形。铰接平行四边形的一条边固定在轴承外圈 (或链条、履带)上，或固定在其他导向器件的外端，或固定在桥桩上。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，导向装置的轴承内圈是由内、外两道环组装而成，两道环能够作相对旋转和微量的径向位移，两道环之间填有粘滞性或粘弹性、弹性材料，典型的材料有沥青、橡胶。或将粘、弹性材料直接填充在桥桩与轴承内圈之间。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，导向装置在适当部位设置了传感器，传感器能够将撞击刚发生时轴承(或链条、履带)因撞击而旋转的初始方向等可利用的信息及时传达给电脑，电脑根据信息指挥操作机构驱动导向装置的轴承作出顺势旋转推动等动作，将船舶强制导向，驱离桥桩。

本发明一种用于桥桩防撞击的方法，在桥桩外侧安装主要由浮箱(或浮球、气囊等飘浮体)和传力器件组成的浮力抗撞击装置。当船舶撞向桥桩时，抗撞击装置首先阻挡船舶，船舶的冲击力通过传力器件使得漂浮在水面上的浮箱向水面下沉降，借助水对箱体的浮力来抵消船舶的冲击力，从而减轻船舶撞击对桥桩的影响。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，在桥桩外侧安装主要由浮箱(或浮球、气囊、漂浮体)和传力器件组成的浮力抗冲击装置。当船舶撞向桥桩时，抗冲击装置首先阻挡船舶，船舶的冲击力通过传力器件使得飘浮在水面上的浮箱向水面下沉降，借助水对箱体的浮力来抵消船舶的冲击力，从而减轻船舶撞击对桥桩的影响。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，当船舶撞击力相当大时，浮箱体积能够自动相应增大，或者自动启动备用飘浮体，使得浮力相应增大。

本发明一种用于桥桩防撞击的方法，用钢丝绳或其他传力构件将多个抗撞击装置的动作联系起来，形成“一个装置受力，多个装置联动”，分属于不同桥桩的抗撞击装置共同分担船舶撞击力。

本发明一种用于桥桩防撞击的构造，用钢丝绳或其他传力构件将多个抗撞击装置的动作联系起来，形成“一个装置受力，多个装置联动”，分属于不同桥桩的抗撞击装置共同分担船舶撞击力。

本发明一种用于桥桩防撞击的方法，将已经联动的两个浮力抗冲击装置安装于同一根桥桩，两个传力器件在桥桩上的支座反力作用点布置使得两个反力接近于方向相反，作用线相同。取得两个传力器件在桥桩上的支座反力相互抵消的效果。

本发明一种用于桥桩防撞击的方法，将已经联动的两个浮力抗冲击装置安装于同一根桥桩，两个传力器件在桥桩上的支座反力作用点布置使得两个反力接近于方向相反，作用线相同。

本发明一种用于桥桩防撞击的方法，将强制导向方案和浮力抗冲击方案组合应用于同一根桥桩；将导向装置和抗撞击装置应用于同一桥桩。

采用了以下技术方案后，本发明的优点是：当船舶撞向桥桩时，防撞装置能够将船体及其撞击力的方向拨离桥桩，也能够将船体对桥桩的冲击能量转化为浮箱下沉时为克服水的浮力所需的能量，乃至因为合理布置的两个联动的浮力抗冲击装置的支座反力相互抵消，能够将船舶撞击对桥桩的影响减弱到桥梁结构能安全承受的范围。轴承内圈两道环之间或与桥桩之间的粘滞性或粘弹性、弹性材料能够耗散部分能量，减轻对桥桩的冲击效应。防撞装置平时不耗能或很少耗能。防撞装置能够实现全自动控制，平时不需要值班操控。

附图说明

图1为本发明导向装置的示意图。

图2为本发明铰接平行四边形导向器件安装在轴承外圈的示意图。

图3为本发明齿轮链条或履带代替轴承的示意图。

图4为本发明浮力抗冲击装置示意图。

图5为本发明钢丝绳联动装置示意图。

具体实施方式

实施例1

根据图1所示，本发明在桥桩1上安装有滾珠轴承，滾珠轴承内圈2固定在桥桩1上，滾珠轴承外圈3周边有放射形挑出的导向器件4。当船舶撞向桥桩1时，首先触及导向器件4，由于滾珠轴承不能承受力矩，撞击力只能推动滾珠轴承外圈3围绕桥桩1旋转。与此同时，船体及其冲击力的指向也在导向器件4的拨转下发生转向，离开桥桩。为了加强导向器件4拨转船舶的效果，在导向装置上安装喷头5，喷头5或与导向装置柔性连接，並与喷射系统相连接。当滾珠轴承转动时，喷头5的喷嘴朝向始终与滾珠轴承旋转的方向相反，同时喷射水流或气流，增大拨转导向的力量。或者在导向装置适当的位置安装感应器，用电脑指挥系统根据轴承的初始转向指示电动机带动导向装置加大旋转导向的力度。或用电脑指挥系统控制喷头5的动作。

实施例2

根据图2所示，本发明多个由四根杆件铰接而成的铰接平行四边形6，其一条边固定在滾珠轴承外圈3上，或固定在其他导向器件外端。当船舶从正面撞向桥桩1时，首先触及铰接平行四边形6。而铰接平行四边形6是一个不稳定的构造，它在不受力时由弹簧7约束成矩形，一旦受到大于弹簧约束力的外力，即刻根据力的作用方向产生相应的运动和变形，从而放大船舶原有的不太明显的方向趋向，促使导向装置明确导向。

实施例3

根据图3所示，本发明当桥桩1的水平截面呈长度与宽度相差较大的扁平的壁式柱时，在导向装置中用链轮(链条)8或履带9代替轴承，在链条或履带9外侧固定导向器件4。链轮支架10支撑链轮，使得导向装置正对船舶撞击的面呈现出有利于导向的弧线。

实施例4

根据图4所示，本发明图4中4-4a由四根杆件11通过铰节点连接成铰接平行四边形杆件机构作为传力器件。杆件机构通过固定点13固定在桥桩1上，並通过铰节点与飘浮在水面上的浮箱14连接，杆件机构与抗撞构件15连接。抗撞构件或设计成图4中4-4b的构造：撞构件15的两平板之间设置滚动件22，借竖向滑动消除竖直方向的传力。当抗撞构件15受到水平外力16冲击时，杆件机构牵引浮箱14向江水平面17的下方沉降，沉降使得浮箱14所受到江水向上的浮力同步增大。该浮力经过浮箱传递，作用于杆件机构，杆件机构在向上的浮力作用下将抗撞构件15推向与水平撞击力16相反的方向，从而抵消相应的撞击力。

为了弥补杆件机构运动过程中因为浮箱向图4的4-4a中左边方向发生水平位移所带来的弯矩损失，或将浮箱顶面与杆件机构联系的铰设计成能够水平滑移的滑动铰连接，浮箱下沉过程中允许铰节点沿着箱顶向图4的4-4a中的箱顶左侧滑移。或将与浮箱铰连接的这一根杆件的下端设计成在浮箱下沉时能够自动变化增长的可伸缩结构，加快浮箱下沉的速度，亦即加快浮力增大的速度。

或以本发明图4中4-4c所示的简单的杠杆代替杆件机构，固定在桥桩1侧面的铰节点18支承杠杆19。

当杆件机构或杠杆的支承点在桥桩1侧面时，水平力16对桥桩的弯曲和剪切效应将转变成主要是扭转效应。一般情况下，钢筋混凝土桥桩抗扭转的能力要优于抗弯曲、抗剪切能力。

当与浮箱铰连接的这一根杆件在水平力16推动下旋转到接近竖直之前，抗撞击装置启动“止动功能”， 止动功能锁定铰节点使之成为刚性节点，或采取机械限位等措施，限制该杆件继续向竖直的方位运动。在启动“止动功能”的时间点之前或同时，启动与浮箱联系成为浮力“调整系统”的气嚢等备用飘浮体，对备用的气嚢或直接附着在浮箱、与浮箱连成整体的备用的气嚢进行充气，增加浮箱的浮力，抗衡水平外力16。就目前技术水平，采用普通的电气控制技术或电脑控制技术就能够可靠地实现上述动作。

实施例5

根据图5所示，本发明钢丝绳21两端分别与桥梁两侧桥桩上的抗撞击装置的相关运动点连接，当右侧的抗撞击装置上作用一个撞击力16时，连接右侧浮箱的这一根杆件拉动钢丝绳21，通过滑轮20的无摩擦转动，拉动左侧抗撞击装置的浮箱向下沉降，以两个抗撞击装置分担抵御撞击力16。当图5两个抗撞击装置对称地安装在同一桥桩（即是令图5所示的两根桥桩合并成为一根桥桩）时，通过钢丝绳联动装置联系两个抗撞击装置，实现联动。当两个抗撞击装置的固定支座13在同一桥桩的同一高度布置合理时，所产生的水平方向的两个支座反力将接近于：大小相等、方向相反、作用线相同。两个支座反力对桥桩的影响将接近于相互抵消。

实施例6

将本发明的强制导向技术和浮力抗冲击技术组合应用于同一桥桩，组成多道防线防撞击功能。