基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置及其施工方法与流程

本发明涉及一种基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置。

背景技术：

桥墩将桥梁承受的荷载传至基础地基，是桥梁结构的重要组成部分，其安全性对于桥梁结构的安全具有决定性的影响。随着交通量的不断增加，以及越来越多的山区桥梁建设，桥梁桥墩不可避免地承担着车辆、船舶或者山区落石撞击的风险，也发生过许多桥墩被撞击的事故。因此，研究桥墩的撞击保护装置具有重要现实意义。

从原理上讲，桥墩的撞击保护装置都是在桥墩外表增加结构或者构造，利用额外装置来消耗、延缓撞击力的动能，以达到保护桥墩的目的。目前，已有较多类型的桥墩撞击耗能构造措施，如在桥梁的桥墩外围设置防撞箱，或双壁防撞钢套箱，或在钢套箱外表面再设置支承液压缸等等。但是，上述增加的防撞箱，或双壁防撞钢套箱等构造措施由于刚度较大，当桥墩受到撞击时，其吸收撞击力动能有限，需要将大部分撞击力传递到桥墩，桥墩仍存在较大的撞击损伤风险。而采用联动支承液压缸装置后，由于液压缸活塞杆外伸，其受撞击时容易失稳，液压系统本身装置复杂，维护保养难度较大、费用较高，而且液压系统只是吸收延缓撞击动能，并不能进行耗散。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单，施工方便的基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置，削减桥墩的撞击力以保护桥墩，有效解决桥墩受撞击破坏问题。

本发明采用以下方案实现：一种基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置，包括固定在桥墩上并紧贴桥墩的内套筒，内套筒的外围设置有外套筒，内、外套筒两端由顶板和底板封闭以形成环形腔室，环形腔室内沿轴向间隔设置有加劲肋板；环形腔室内设置有将其分隔成位于下部的储液腔和位于上部的出液腔的环形隔板，储液腔内装有液体，环形隔板上开设有连通储液腔和出液腔的通孔，外套筒顶部周侧设置有与出液腔相同的出液孔。

进一步的，所述液体为水，并且储液腔内液体量为储液腔内部容积的85~95%，所述出液腔内设置有连接在通孔上的导流管。

进一步的，内、外套筒的高度为1.0m~1.5m；内、外套筒之间的间距为10~30cm，内、外套筒的壁厚为6~12mm；出水腔的高度为15~30cm；导流管高度8~12cm，通孔的直径为1~2cm；出水孔直径为2~10cm并且距离顶板3~5cm；通孔的开孔面积为隔板总面积15~20%。

进一步的，所述外套筒采用平钢板或波纹钢板围合而成。

基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）根据桥墩所处位置，设计桥墩撞击保护装置的规格尺寸；

（2）根据设计的规格尺寸，进行各部件的加工制作；

（3）将各部件运至现场并焊接成位于桥墩外围的桥墩撞击保护装置，桥墩撞击保护装置的底部固定于桥墩的承台上；

（4）往桥墩撞击保护装置里灌入液体，液体灌入量为储液腔内部容积的85~95%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置构造简单、施工方便，利用外套筒的变形和液体来吸收撞击的能量，通过细小孔高速流动需要消耗大量动能，将撞击动能转化为液体的动能转向耗散，大幅削减桥墩的撞击力以保护桥墩，能有效解决桥梁桥墩受撞击破坏问题，经久耐用，维护保养方便，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是发明实施例构造正视图；

图2是图1中a-a剖面图；

图3是图1中b-b剖面图；

图4是图1中c-c剖面图；

图中标号说明：1-桥墩，2-外套筒，3-内套筒，4-顶板，5-底板，6-环形隔板，7-导流管，8-出液孔，9-加劲肋板，10-液体。

具体实施方式

如图1~4所示，一种基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置，包括固定在桥墩1上并紧贴桥墩1的内套筒3，内套筒3的外围设置有外套筒2，内、外套筒两端由顶板4和底板5封闭以形成环形腔室，环形腔室内沿轴向间隔设置有加劲肋板9；环形腔室内设置有将其分隔成位于下部的储液腔和位于上部的出液腔的环形隔板6，储液腔内装有液体10，环形隔板6上开设有连通储液腔和出液腔的通孔，外套筒顶部周侧设置有与出液腔相同的出液孔8；在受到撞击时，利用外套筒的变形和液体来吸收撞击的能量，同时转化为液体动能通过通孔和出液孔耗散，大幅削减桥墩的撞击力以保护桥墩，该桥墩撞击保护装置可视具体情况在沿桥墩四周全部布置或仅部分范围布置，利用液体的流动作用，消耗并改变桥墩的撞击力方向，有效减少对桥墩的损害，装置构造简单、施工方便，经久耐用，维护保养方便，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

在本实施例中，所述液体10为水或其他流动性较好的液体，并且储液腔内液体量为储液腔内部容积的85~95%，所述出液腔内设置有连接在通孔上的导流管7；在外套筒受到撞击力时，外套筒通过变形吸收部分撞击力，同时利用液体的压缩流动特性，将外套筒受到车辆、船舶或者山区落石的撞击力吸收，转化为液体动能，同时设置平行桥墩方向的导流管，将液体动能转向耗散，以达到削弱桥墩撞击力的目的。

在本实施例中，内、外套筒的高度为1.0m~1.5m；内、外套筒之间的间距为10~30cm，内、外套筒的壁厚为6~12mm，内、外套筒之间的径向距离为10~30cm；出水腔的高度为15~30cm；导流管高度8~12cm，导流管的外径与通孔直径均为1~2cm；通孔的直径为1~2cm；出水孔直径为2~10cm并且距离顶板3~5cm；通孔的开孔面积为隔板总面积15~20%。

在本实施例中，所述外套筒采用平钢板或波纹钢板围合而成，为了加大所能承受的撞击力，优先选用波纹钢板。

基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）根据桥墩所处位置，设计桥墩撞击保护装置的规格尺寸；

（2）根据设计的规格尺寸，进行各部件的加工制作；

（3）将各部件运至现场并焊接成位于桥墩外围的桥墩撞击保护装置，桥墩撞击保护装置的底部固定于桥墩的承台上；如果为新建桥墩，将焊接成整体的桥墩撞击保护装置作为浇筑桥墩的模板吊装至承台上安装固定；

（4）往桥墩撞击保护装置里灌入液体，液体灌入量为储液腔内部容积的85~95%。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于液体转向耗能的桥墩撞击保护装置及其施工方法，包括固定在桥墩上并紧贴桥墩的内套筒，内套筒的外围设置有外套筒，内、外套筒两端由顶板和底板封闭以形成环形腔室，环形腔室内沿轴向间隔设置有加劲肋板；环形腔室内设置有将其分隔成位于下部的储液腔和位于上部的出液腔的环形隔板，储液腔内装有液体，环形隔板上开设有连通储液腔和出液腔的通孔，外套筒顶部周侧设置有与出液腔相同的出液孔。本发明桥墩撞击保护装置构造简单、施工方便，利用外套筒的变形和液体来吸收撞击的能量，将撞击动能转化为液体的动能转向耗散，大幅削减撞击力以保护桥墩，经久耐用，维护保养方便，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

技术研发人员：刘君平;林亦军
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2017.09.23
技术公布日：2018.02.09