一种内置框架结构的防船撞装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁防船撞装置，特别是一种内置框架结构的防船撞装置。

背景技术：

水路运输是国家战略层面的重要运输渠道，极大地拉动了国民经济的快速发展。然而对于水上运输的船舶而言，桥梁结构是通航路线上的人工障碍物，在结构全寿命周期内客观存在着船舶撞击的风险。一旦发生船撞桥事故，桥梁结构必然会承受巨大的冲击荷载，可能导致结构的严重损伤，甚至倒塌，严重危害着人民生命财产安全，社会影响巨大。

钢结构防船撞装置由于在防撞范围、减小船舶损伤程度、经济等方面具有较为明显的优势，使其在国内外广泛运用。但钢材本身易腐蚀，钢结构防船撞装置在桥梁结构全寿命服役年限内维修成本居高不下，研发一种兼顾钢结构防船撞装置优点，且耐久性好的新型防船撞装置迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型解决了船舶与桥墩发生刚性碰撞时难以保障船舶、桥墩的安全性、且防撞装置易腐蚀的不足，而提出一种减小船舶撞击力、保证船舶与桥墩发生刚性碰撞时船舶、桥墩的安全性，而且耐腐蚀性强的内置框架结构的防船撞装置。

本实用新型的目的通过采用下述技术方案予以实现：

一种内置框架结构的防船撞装置，包括设置在桥墩外围、相互连接后将桥墩外周合围的空心的箱体；支撑在箱体内与箱体内壁连接的框架结构；相邻所述箱体的连接面通过多组竖向布设的悬梁组连接构成企口，每组悬梁组中相邻悬梁沿竖向设有间隔形成卸浪孔，本实用新型通过箱体直接承受船头撞击并转移船撞力，由箱体内节点交错分布的框架结构变形耗能，降低桥墩承受的撞击力，并通过箱体侧壁带卸浪孔的企口连接阻断破坏区域向旁边箱体延伸，在保障桥梁和船舶的安全的同时，最大程度地减小本装置的损坏。

进一步的，所述箱体包括相互密封连接的面向外侧的受冲击面、面向桥墩的背面、两个相对的连接面以及顶面和底面，所述框架结构包括沿箱体内高度方向布设的多层桁架以及与多层桁架连接的、支撑在箱体顶面与底面之间的多根柱子，每层所述桁架包括支撑在相对的连接面之间的横梁、斜弦杆首尾连接形成锯齿形支撑架以及与横梁垂直布设、将相邻横梁、横梁与箱体背面连接的轴撑，所述支撑架的一端与箱体受冲击面连接，另一端与横梁连接。所述斜弦杆在平面内首尾连接，起到扩散船撞力的作用，降低单根弦杆分配的撞击力。

进一步的，所述轴撑与横梁连接的节点和横梁与柱子的节点重合，所述支撑架与横梁连接的节点和横梁与轴撑连接的节点不重合，这样斜弦杆与所述轴撑在横梁上的节点错开，改善了单纯利用杆件压屈耗能的局面，有效发挥了横梁弯曲破坏的功效，提高了框架耗能的效率。

进一步的，所述桁架与箱体内壁之间通过环形垫条连接，所述环形垫条嵌入箱体内壁上预留的凹槽内与箱体连接。所述环形垫条嵌入箱体内主要起到扩散撞击力，减小局部节点破坏的作用。

进一步的，所述柱子与箱体之间通过方形垫板连接，所述方形垫板通过预埋的抗拔剪力连接件与箱体连接，可以防止箱体顶底板和桁架失稳破坏，充分发挥框架结构耗能的功效。

进一步的，所述斜弦杆和轴撑的截面尺寸小于横梁及柱子的截面尺寸，保证框架结构分梯度耗能，即预先斜弦杆和轴撑压溃耗能，其次横梁和柱子构成网状结构弯曲耗能，实现最大幅度地消减船头撞深。

进一步的，所述箱体为超高性能混凝土材质制作而成，所述斜弦杆、横梁、轴撑、柱子和垫板均为铝合金材料制作而成。箱体采用超高性能混凝土孔隙率低、耐久性好，且在高配筋状态下拥有近乎钢材的抗拉强度，抗冲击性能理想。通过铝合金材料与超高性能混凝土组合结构，使得整个箱体韧性和耐腐蚀性能优异，拥有柔性耗能的巨大潜力。

进一步的，所述箱体连接面的外侧沿高度方向分布多层悬梁构成一组悬梁组，相邻箱体相对连接面上的悬梁位置错开布设，使得相邻箱体形成企口式对接。

进一步的，每组悬梁组中相邻悬梁在高度方向设有间距形成卸浪孔。卸浪孔能一定程度削弱装置所受的流体冲击力，同时由于减少了箱体侧壁的接触面积，撞击能量在箱体之间的传替也大为减弱，起到阻断破坏区域扩展的作用。

进一步的，所述悬梁上设有连接孔，相对应的悬梁通过设置在连接孔内的楔子相互连接，所述楔子也为重配筋超高性能混凝土制成，保证耐久性的同时提供足够的抗冲切能力。

综上所述，本实用新型的框架结构耗能模式改善了单纯利用杆件压屈耗能的局面，有效发挥了横梁弯曲破坏的功效，提高了框架耗能的效率；本实用新型的带卸浪孔的企口连接能一定程度削弱装置所受的流体冲击力，同时由于减少了箱体侧壁的接触面积，撞击能量在箱体之间的传替大为减弱，起到阻断破坏区域扩展的作用。

附图说明

图1为本实用新型箱体的内部结构示意图。

图2为本实用新型箱体的侧面结构示意图。

图3为本实用新型箱体企口的结构示意图。

图4为本实用新型整体的俯视图。

图中：1、箱体；2、悬梁；3、楔子预留孔；4、斜弦杆；5、横梁；6、轴撑；7、柱子；8、环形垫条；9、方形垫板；10、卸浪孔；11、楔子；12、滑板；13、桥墩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例，来详细说明一种内置框架结构的防船撞装置的具体实施方式。

如图1至4所示，本实用新型的内置框架结构的防船撞装置主要包括空心箱体、内置框架结构以及带卸浪孔的企口连接三大部分。

空心箱体设置在桥墩外围，相邻箱体通过带卸浪孔的企口连接，多个箱体围成一圈形成防船撞装置；空心箱体内置节点交错分布的框架结构，框架杆件通过垫条或垫板与箱体连接；船头撞击在防船撞装置上时，由箱体内节点交错分布的框架结构变形耗能，降低桥墩承受的撞击力，并通过箱体侧壁带卸浪孔的企口连接阻断破坏区域向旁边箱体延伸。

空心箱体1的内置框架结构包括斜弦杆4、横梁5、轴撑6以及柱子7；斜弦杆4、横梁5、轴撑6组成平面内的桁架，所述桁架与空心箱体1通过环形垫条8连接。环形垫条8通过嵌入混凝土壁上预留的凹槽与箱体连接，主要起到扩散撞击力，减小局部节点破坏的作用。

所述桁架在空心箱体1内沿高度均匀分布，每片桁架之间按照撞击受力特点弧线布置几根柱子7，增加桁架与混凝土板的稳定性。柱子7与空心箱体1之间通过方形垫板9连接。方形垫板9则通过预埋在混凝土顶板内的抗拔剪力连接件与箱体连接，可以防止箱体顶底板和桁架失稳破坏，充分发挥框架结构耗能的功效。

斜弦杆4在所述桁架平面内首尾连接，起到扩散船撞力的作用，降低单根弦杆分配的撞击力，且所述斜弦杆1与所述轴撑6在横梁5上的节点错开，这改善了单纯利用杆件压屈耗能的局面，有效发挥了横梁5弯曲破坏的功效，提高了框架耗能的效率。

所述斜弦杆4、横梁5、轴撑6以及柱子7截面尺寸不一，为实现最优耗能搭配，斜弦杆4和轴撑6的截面尺寸远小于横梁5及柱子7。

所述空心箱体1侧壁沿高度分布若干层悬梁2，悬梁2按列排形成一组悬梁，两相邻箱体侧壁的悬梁组高度位置错开形成企口式对接。每组悬梁高度方向留有足够间距，形成卸浪孔10，能一定程度削弱装置所受的流体冲击力，同时由于减少了箱体侧壁的接触面积，撞击能量在箱体之间的传替大为减弱，起到阻断破坏区域扩展的作用。所述企口对接的每组悬梁2留有一排沿装置厚度方向等间距的楔子预留孔3，通过铆入楔子11连接各空心箱体1。

所述箱体1、悬梁2及楔子11都由为重配筋的超高性能混凝土材料制成，保证耐久性的同时提供足够的抗冲切能力。所述斜弦杆4、横梁5、轴撑6、柱子7及垫条8、垫板9都是铝合金制作。

本实用新型装置设置在桥墩的外围，本实例在围成一圈的箱体内侧放置滑板13，滑板13固定在箱体上，可使装置随水位沿着桥墩13的轴线方向上下自由浮动。

上述为本实用新型的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式和细节上对本实用新型所作出的各种变化，都属于本实用新型的保护范围。