CN101974891A

CN101974891A - 自定位、弱接触、高消能的frp桥墩防撞浮箱

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Publication number: CN101974891A
Application number: CN2010105071772A
Authority: CN
Inventors: 张锡祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: CN101974891B

Abstract

一种新创的具有自定位功能和弱接触连接构造及高消能效果的FRP桥墩防撞浮箱，特别适用于水位落差变幅较大和桥墩自身抗力远小于其设防船撞力的桥墩防撞保护工程。其特征在于：该浮箱由FRP材料设计制成，结构既强又柔还完全弹性，与桥墩的接触连接和传力弱化，既能随水位变化上下自由浮动，又能保持桥墩的相对平面位置不变，不仅抗撞和消能功能比钢浮箱更强，而且自身和船舶的撞损比钢浮箱及对应船舶更小。该浮箱全新的结构形式、连接方式和消能模式，可为桥墩防撞保护带来“既不伤墩、又不伤船、还少浮箱自伤”的结构功能最大化防撞保护效果和“更换浮箱部份次要构件即可实现对桥墩的长效保护”的结构效益最大化防撞保护效果。是取代“结构形式较刚硬、外观及消能效果较差、自身和船舶撞损都较严重、后期维修养护较多”的钢浮箱的优秀桥墩防撞浮体式保护结构。

Description

自定位、弱接触、高消能的FRP桥墩防撞浮箱

(一)技术领域

本发明创造属于桥梁工程的桥墩防撞保护结构技术领域。本发明创造为存在船撞风险的桥墩提供一种具有自定位功能和弱接触连接构造及高消能效果的纤维增强复合材料(英文名称：Fiber Reinforced Polymer，英文缩写：FRP)防撞浮箱，代替“结构形式较刚硬、外观及消能效果较差，与桥墩的接触连接方式不能弱化船撞力的传递、自身和船舶撞损较严重、后期维修养护较多”的钢浮箱，提升桥墩防撞浮体式保护结构的技术、经济含量，实现桥墩防撞“既不伤墩、又不伤船、还少浮箱自伤”的最优目标。

(二)背景技术

桥墩防船撞击的被动防撞保护技术措施，国内外常用和有效的做法是在桥墩周围增设防撞围护结构。目前常用的桥墩防撞围护结构，按照国际桥梁和结构工程协会(IABSE)的划分标准可分为如下五类结构：防护板结构，支承桩结构，系缆桩结构，人工岛或暗礁保护结构，浮体式保护结构。

桥墩防撞围护结构的选择，主要依据桥墩自身的防撞能力、几何外形、水流速度、水位变化情况、通航船舶类型、碰撞速度及角度等因素综合分析确定，但应满足如下基本要求：

(1)兼顾桥梁、航道、水运三方利益；

(2)结构体量小，少占航道；

(3)能适应水位和潮差变化；

(4)吸能能力大；

(5)撞后能恢复，即大能量撞击后可修复继续使用，小能量撞击后不需修理；

(6)不因围护结构而产生诸如河床冲刷、回流淤积、环境保护等新问题；

(7)安装、运输方便，工程造价较低。

浮体式保护结构，因其比另外四类桥墩防撞围护结构更易综合满足上述七项基本要求，故成为目前桥墩防撞工程应用得最多和最好的防撞结构。目前工程应用的浮体式保护结构，几乎都是由***钢板内联纵横隔板或钢桁架或内装钢丝绳束消能元件组成的钢浮箱。钢浮箱与桥墩之间，几乎都采用橡胶类缓冲材料滚轮组件和(或)临界抗压失效装置的接触连接方式。钢浮箱对桥墩的防撞保护，主要通过浮箱和船舶在撞击区域共同产生的破坏性变形来吸收和耗散船舶的撞击动能实现。

钢浮箱的这种结构模式和防撞机理，使其不可避免地存在如下两类重要缺陷：

(1)钢浮箱依靠自身和船舶“两撞俱损”的破坏性变形来吸收船舶撞击能量的防撞机理，存在“只注重保护桥墩，不注重保护船舶”及“以浮箱和船舶的损伤代价换取桥墩安全”的设计理念缺陷。现有钢浮箱能将船舶撞击动能的98％左右转换为浮箱与船舶的变形能(其中，浮箱约占55％，船舶约占43％)，是以二者的巨大撞击损伤，有时甚至是毁灭性的撞击损伤为代价换来的。因此，这种防撞保护设计理念，既缺少“人性化保护”的内涵，又难达到“船桥和谐防撞”的设计最高境界。

(2)钢浮箱较刚硬的结构形式及其与桥墩较刚硬的接触连接方式，存在“浮箱自身的能量吸收和动量缓冲性能较差”及“浮箱与桥墩的接触连接方式不能弱化船撞力的传递”的结构构造缺陷。钢浮箱因其刚度较大，受撞后的刚***移较大也较快，故对船撞力的衰减作用不大，易使那些自身抗力较低的桥墩受到致命伤害。因此，这种防撞保护结构模式，既难达到“强化消能、弱化传力”的防撞保护效果，还难使浮箱、船舶的撞损和后期维修降至最低。

桥梁工程师和研究人员为改变钢浮箱的上述缺陷进行了大量的理论和试验研究，但都因钢浮箱材料特性的先天不足及结构构造的传统模式局限而收效甚微，致使钢浮箱的工程应用受到一些制约和质疑。为改变钢浮箱的技术现状和提升浮体式保护结构的技术水平，本发明创造推出一种“采用FRP材料设计制造、结构既强又柔还完全弹性、与桥墩的接触连接和传力弱化、既能随水位变化上下自由浮动、又能保持与桥墩的相对平面位置不变、不仅抗撞和消能功能比钢浮箱更强、而且自身和船舶的撞损比钢浮箱及对应船舶更小”的新型桥墩防撞浮箱，旨在推动桥墩防撞浮体式保护结构的更新换代和桥墩防撞保护工程的技术进步。

(三)发明内容

本发明创造的发明内容，为FRP桥墩防撞浮箱具有自定位功能和弱接触连接构造及高消能效果的全新结构形式、连接方式和消能模式及由此带来的全新防撞保护效果。

本发明创造的具体发明内容如下：

1.FRP桥墩防撞浮箱的全新结构形式

1.1FRP桥墩防撞浮箱的总体结构形式

FRP桥墩防撞浮箱的总体结构形式，为围护在桥墩四周的FRP***箱体结构与附着于***箱体结构内表面上的一排FRP内衬六边形柱壳薄壁构件组合构成的FRP组合结构。FRP***箱体结构，为浮箱的抗撞消能主体结构和浮力平衡结构；FRP内衬柱壳构件，为浮箱与桥墩的弱接触连接支承结构和撞击缓冲结构。

1.2FRP桥墩防撞浮箱的细部结构形式

FRP***箱体结构，立面形式为上下端向内倒角的等高矩形截面，平面形式为带有分水尖的回型截面。分水尖正对船舶正撞的上游或下游方向(即横桥向)，用以卸掉船舶撞击浮箱的部份附连水流质量和改变船舶的撞击方向。

FRP***箱体结构，在立面上分为顶舱和底舱结构，顶、底舱可沿立面拆分为两个独立的箱体结构和组装成一个整体结构。

FRP***箱体结构，在平面上分为前箱、中箱和后箱结构，前、中、后箱通过三者组合面上的卡槽和卡榫实现浮箱的平面自锁连接和拆分组装。

FRP***箱体结构的顶舱结构，为内带横隔板的闭口箱形结构。顶舱四周底板上设有表面向桥墩方向倾斜的斜面构件，斜面上设有由上滚筒、下滚筒和中连杆组成的自平衡定位滚筒。定位滚筒的上滚筒可沿斜面上下滚动，由此带动穿过顶舱内壁板的中连杆推动下滚筒与桥墩立面接触并沿桥墩立面上下滚动。顶舱顶板上对应每个斜面的位置设有人工检查井，便于斜面构件和定位滚筒的预制安装和维修更换。

FRP***箱体结构的底舱结构，为不带顶板和纵横隔板的开口箱内布满FRP八边形柱壳薄壁构件和四边形柱壳薄壁构件的结构形式。少量的FRP四边形柱壳构件，安装在底舱前、中、后箱的卡槽位置附近；大量的FRP八边形柱壳构件，布满在底舱结构的其余位置。FRP八边形柱壳构件和四边形柱壳构件，高度与底舱结构的开口箱同高，上、下端开口，下端平置与底舱底板上，各柱壳构件相互之间及其与箱壁之间完全密贴。

FRP六边形内衬构件，高度与***箱体结构的底舱结构同高，上、下端开口，下端约1/2高度淹没在水中。各内衬构件沿桥墩四周立面呈相互棱角抵紧的一字式密贴排列，构件的背立面与底舱结构的内壁板迎墩面密贴，前立面与背立面及桥墩表面平行，前立面与桥墩表面间，留有不小于自平衡定位滚筒的下滚筒直径的平面距离。

FRP桥墩防撞浮箱，为全FRP结构。各构件分别为碳纤维增强复合材料(英文缩写：CFRP)或玻璃纤维增强复合材料(英文缩写：GFRP)或芳纶纤维增强复合材料(英文缩写：AFRP)的杆系结构或薄壳结构。各构件的材料选择和截面尺寸及纤维铺层取向，根据构件的抗撞受力要求和能量吸收、动量缓冲要求按复合材料力学理论分析计算和设计确定。

2.FRP桥墩防撞浮箱的全新连接方式

2.1浮箱各构件的内部连接方式

浮箱***箱体结构的顶、底舱的立面连接，采用“戴帽式”的连接方式，将顶舱“帽口”套戴在底舱上端“头部”而连成立面整体结构。这种连接方式，可通过顶舱的“帽口”约束底舱内外箱壁的向背位移而不约束其向向位移，从而使底舱外箱壁受撞后能向内大位移推压箱内的多边形柱壳构件产生挤压变形和运动摩擦而消能，还有利于浮箱后期维修时揭开顶舱帽盖更换底舱内部份撞坏的多边形柱壳构件。

浮箱***箱体结构的前箱、中箱和后箱的平面连接，采用“自锁式”的连接方式，通过将中箱沿其组合面上”上大下小、外窄内宽”的通长卡榫(燕尾榫)竖向***前、后箱组合面上对应位置的卡槽(燕尾槽)，使前、中、后箱自动锁紧并连成平面整体结构，从而保证***箱体结构既可分箱预制和现场快速组装及撞坏后拆分维修更换，又可使***箱体结构的前、中、后箱互为依托整体受力和变形，还可省去采用常规螺栓连接方式的施工麻烦和后期维修养护。

浮箱内衬构件与***箱体结构的连接，采用“卡口式”连接方式，通过将各内衬构件背面的上下两个卡口卡入***箱体结构的底舱内壁板迎墩面上对应位置的卡榫，使内衬构件附着***箱体结构上。

2.2浮箱与桥墩的连接方式

浮箱“平时”(未受船撞击时)与桥墩的连接方式，为浮箱与桥墩“既不脱离、又不压实”的弱接触连接方式和“浮箱既能随水位变化上下自由浮动、又能保持与桥墩的相对平面位置不变”的自定位连接方式。浮箱与桥墩的弱接触连接方式，通过浮箱***箱体结构的自平衡定位滚筒与桥墩表面时刻贴紧的接触连接方式和内衬构件与桥墩表面留有距离的不接触连接方式，实现浮箱在与桥墩时刻不脱离的状态下，只传递滚筒的自重而不传递其它荷载给桥墩。浮箱的自定位连接方式，通过浮箱***箱体结构的自平衡定位滚筒的下滚筒与桥墩表面时刻贴紧的接触方式和沿桥墩表面上下滚动的运动方式，实现浮箱随水位变化的上下浮动就位和与桥墩的相对平面位置保持不变；再通过设计浮箱***箱体结构和内衬构件的水阻方式与水流阻力，使浮箱不受船撞击时内衬构件不会贴紧桥墩，从而保证浮箱的内衬构件对浮箱的立面浮动就位及平面位置保持不构成干扰与阻碍；同时利用顶舱四周的自平衡定位滚筒都与桥墩表面贴紧的空间约束作用及各侧滚筒运动方向不同的相互制约和抵消作用，使浮箱受涌浪作用不易偏转或偏转后容易回位，从而使浮箱在不受船撞击时与桥墩保持“立面位置自动就位和平面位置相对不变”的自定位连接方式。

浮箱“撞时”(受船舶撞击时)与桥墩的连接方式，为保持浮箱通过***箱体结构的自平衡定位滚筒与桥墩的弱接触连接方式继续有效的基础上，新增浮箱内衬构件对桥墩进行撞击缓冲与作用面积扩散的又一弱接触连接方式。浮箱受船撞击向桥墩方向位移时，带动浮箱***箱体结构的顶舱中的斜面也向桥墩方向运动，迫使斜面上的定位滚筒的上滚筒相对于斜面向上滚动，使得定位滚筒在整个船撞运动过程中与桥墩的相对平面位置和接触方式始终保持不变，从而保证浮箱在受船撞击全程仍不通过定位滚筒传递船撞力给桥墩。当浮箱的内衬构件与桥墩接触时，内衬构件的高强度和低刚度迫使其压坏前产生大变形以吸收船舶撞击能量，再加上内衬构件与桥墩的大面积支承接触，使桥墩直接承受的船撞作用经***箱体结构消能后再经内衬构件的弱化传力得以进一步削弱。

3.FRP桥墩防撞浮箱的全新消能模式

3.1浮箱***箱体结构结构的变形消能、摩擦消能和溃散消能

浮箱***箱体结构的消能，主要通过底舱结构箱内八边形和四边形柱壳构件相互之间及其与箱壁之间“平时既不受力、也不传力”、“撞时相互挤压、相互运动”的特殊结构行为实现。当船舶以任一角度撞击到浮箱***箱体结构任一部位时，受撞部位的***箱体结构的底舱外箱壁借助其高强度、低刚度保证其不被撞坏的前提下产生向内位移的大变形，从而挤压底舱箱内的八边形柱壳构件和四边形柱壳构件，迫使箱内每个柱壳构件都产生不同程度的相互挤压变形和相互运动摩擦，并使撞击区域的部份柱壳构件在大能量撞击时可能破坏，从而使这些柱壳构件为***箱体结构提供变形较大的变形能和作功时间较长的摩擦能及能耗最高的溃散能；***箱体结构同时借助FRP材料完全弹性和低应变速率的优异性能，通过释放变形能反推船舶形成浮箱阻力功，以进一步消耗船舶的撞击动能和进一步增加浮箱总的撞击作功时间，使浮箱***箱体结构通过正向作功吸能和反向作功耗能这两种消能模式可消耗船舶撞击动能的70％以上。

3.2浮箱内衬构件的变形消能和溃散消能

浮箱内衬六边形柱壳构件比***箱体结构箱内柱壳构件的刚度更低和约束更弱的结构特性，使内衬柱壳构件随浮箱位移撞击到桥墩时，可产生比箱内柱壳构件更大的挤压变形，也允许受撞的内衬构件部份压坏，从而使受撞的内衬构件能通过其更大的变形消能和溃散消能来吸收浮箱***箱体结构消能后剩余的部份撞击动能，并同时将剩余船撞力经变形缓冲和支承面积扩散后再传递给桥墩，使桥墩直接承受的船撞力可进一步降低至其可承受的水平。

3.3浮箱内外水流的阻力消能

浮箱***箱体结构的底舱约1/2高度淹没在水中，浮箱内衬六边形柱壳构件的内外约1/2高度也充满水流，当浮箱受船撞击向桥墩方向运动时，浮箱***箱体结构的底舱内箱壁包围的水流及***箱体结构受撞处对面外箱壁背后一方的水流都构成浮箱向桥墩方向运动的阻力，从而为浮箱提供抵抗船舶撞击功的水流阻力功，以此再消耗船舶的部份撞击动能和延缓浮箱撞击到桥墩的作功时间，使其能与浮箱***箱体结构一道在受船撞击的第一时间参与消能，并能在几乎不增加消能工程成本的前提下获得额外的附加消能效果。

4.FRP桥墩防撞浮箱的全新防撞保护效果

4.1“既不伤墩、又不伤船、还少浮箱自伤”的结构功能最大化防撞保护效果

FRP桥墩防撞浮箱，依据“强化消能、弱化传力”及“增大人性化保护效果，实现船桥和谐防撞”的全新设计理念，设计、创造的“具有自定位功能和弱接触连接构造及高消能效果”的全新结构形式，连接方式和消能模式，一可使经浮箱能量吸收和动量缓冲传递给桥墩实际承受的船撞力小于桥墩自身抗力，首先保证桥墩不被撞伤和全桥受力安全；二可使经浮箱柔性抗撞和弹性反推反作用于船舶的撞击力小于船舶的破坏荷载，同时保证船舶不被撞坏或减小船舶和船上人员的撞击伤害；三可借助浮箱高强度、低刚度、完全弹性的材料和结构优势减小自身的撞击损伤并使箱壁主承力结构不撞坏，保证浮箱在船撞全程都不退出工作，从而使浮箱获得“既不伤墩、又不伤船、还少浮箱自伤”的结构功能最大化防撞保护效果。

4.2“更换浮箱部份次要构件可实现对桥墩的长效保护”的结构效益最大化防撞保护效果

FRP桥墩防撞浮箱，***箱体结构的箱壁结构在设防船撞力作用下不会破坏，箱内多边形柱壳构件和六边形内衬构件在设防船撞力作用下允许部份破坏，从而使浮箱“在大能量撞击后可修复继续使用”，并且修复因只更换部份次要构件而比钢浮箱的破坏性变形修复简单、快捷和节约，加上FRP浮箱结构能在-30～70℃温度范围内正常工作结构性能不褪化，能耐酸、碱、盐介质腐蚀而节省后期养护，结构材料的自然老化寿命≮40年，故FRP浮箱通过更换部份次要构件可实现对桥墩的长效防撞保护，获得“安全保护最好、使用寿命最长、维修养护最省”的结构效益最大化防撞保护效果。

下面结合附图进一步说明本发明创造的结构形式、连接方式和消能模式。

图1、图2分别为本发明创造的浮箱总体结构形式的立面图和平面图。

图3、图4分别为本发明创造的浮箱***箱体结构顶舱细部结构形式的立面图和平面图。

图5、图6分别为本发明创造的浮箱***箱体结构底舱细部结构形式的立面图和平面图。

参见图1～图6，本发明创造的FRP桥墩防撞浮箱，由围护在桥墩1四周的FRP***箱体结构3与附着于***箱体结构3内表面上的FRP内衬六边形柱壳薄壁构件4组合而成。FRP***箱体结构3，在立面上可分为顶舱5和底舱6两个独立的箱体结构，在平面上可分为前箱7、中箱8和后箱9三个独立的箱体结构。***箱体结构3的前箱7，布置在面对船舶2正撞的上游或下游方向(即横桥向)。浮箱***箱体结构3的顶舱5和底舱6，立面连接采用“戴帽式”连接方式，通过将顶舱5套戴在底舱6“头上”连成立面整体结构。浮箱***箱体结构3的前、中、后箱，平面连接采用“自锁式”连接方式，通过将中箱8沿其组合面的通长卡榫(燕尾榫)10竖向***前箱7和后箱9组合面对应位置的卡槽(燕尾槽)11自动锁紧连成平面整体结构。浮箱内衬构件4与浮箱***箱体结构3，采用“卡口式”连接方式，通过将内衬构件4背面的上下两个卡口卡入***箱体结构3的底舱内壁板24对应位置的卡榫29上使内衬构件4附着于浮箱的***箱体结构3上。浮箱***箱体结构3的顶舱结构5，为由内、外壁板12、13和顶、底板14、15及横隔板16固接连接构成的闭口箱形结构，顶舱结构5的四周底板15上设置了表面向桥墩1方向倾斜的斜面17，斜面17上设置了由上滚筒18、中连杆19和下滚筒20组成的自平衡定位滚筒21。上滚筒18受自身重力、浮箱的浮力和重力及变截面桥墩的位移影响作用可沿斜面上、下滚动，两端连接于上、下滚筒18、20上并穿过顶舱内壁板12上的中连杆导向孔22的中连杆19随上滚筒18上下滚动时，推动下滚筒20与桥墩立面贴紧接触并沿桥墩立面上下滚动。顶舱顶板14上对应每个斜面17的位置，设有便于斜面17和自平衡定位滚筒21安装与维修更换的人工检查井23。浮箱***箱体结构3的底舱结构6，为内、外壁板24、25和底板26组成的开口箱内布满FRP八边形柱壳薄壁构件27和FRP四边形柱壳薄壁构件28的结构形式。FRP多边形柱壳构件27、28与***箱体结构3的底舱结构6的开口箱同高，上、下端开口，下端平置于底舱底板26的顶面上。浮箱的FRP六边形内衬构件4，高度与浮箱***箱体结构3的底舱结构6同高，上、下端开口，下端约1/2高度淹没在水中。内衬构件4的背立面与***箱体结构3的底舱内壁板24的迎墩面密贴，前立面与背立面及桥墩表面平行，前立面与桥墩表面间留有不小于自平衡定位滚筒21的下滚筒20的直径的平面距离。FRP桥墩防撞浮箱，平时依靠浮箱***箱体结构3的自平衡定位滚筒21实现浮箱的自定位和与桥墩的弱接触连接，撞时增加浮箱内衬构件4与桥墩的弱接触支承连接。浮箱任一部位受船撞击时，撞击部位的浮箱***箱体结构3的底舱外壁板25产生向内(即向桥墩1方向)位移的大变形，一方面使底舱结构6箱内的每个多边形柱壳构件27、28产生不同程度的挤压变形和运动摩擦，并将这种撞击运动传递给撞击方向一侧的内壁板24和附着于内壁板上的六边形内衬构件4，一方面带动其它三方的内外箱壁变形和位移，并推动浮箱***箱体结构3的底舱内壁板24所围的水流及撞击处对面***箱体结构3的底舱外壁板25背后的水流沿撞击方向运动，从而使浮箱通过***箱体结构3的底舱结构6内的多边形柱壳构件27、28获得能耗较高的变形能、摩擦能和溃散能；通过内衬柱壳构件4获得剩余的变形能和溃散能；通过水流阻力获得反向水流阻力功；通过释放浮箱的变性能获得反推船舶离开的浮箱阻力功，从而使浮箱通过正向作功吸能和反向作功耗能这两种消能模式消耗船舶撞击动能的70％以上。最后，通过浮箱内衬筒体3将经上述消能后的剩余船撞力再进行作用面积扩散，使桥墩最终实际承受的船撞力无论是合力大小还是局部应力都小于桥墩的自身抗力，确保桥墩和全桥受力安全。

Claims

1.一种具有全新结构形式、连接方式、消能模式与防撞保护效果的桥墩防撞浮箱。其特征在于：该浮箱由FRP材料设计制成，具有自定位功能和弱接触连接构造及高消能效果。

2.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：该浮箱的总体结构形式，为围护在桥墩四周的FRP***箱体结构与附着于***箱体结构内表面上的FRP内衬六边形柱壳薄壁构件组合构成的FRP组合结构。

3.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱***箱体结构的顶舱结构，四周底板上设有表面向桥墩方向倾斜并可拆装更换的斜面构件，斜面上设有由上滚筒、中连杆和下滚筒组成的自平衡定位滚筒。定位滚筒具有通过上滚筒沿斜面上下滚动而调节下滚筒既能与桥墩表面密贴接触又能沿桥墩表面上下滚动的自平衡能力。

4.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱***箱体结构的底舱结构，为开口箱内布满FRP八边形柱壳薄壁构件和FRP四边形柱壳薄壁构件的结构形式。箱内的八边形和四边形柱壳构件，相互之间及其与箱壁之间采用密贴接触的连接方式，具有“平时既不受力、也不传力”、“撞时相互挤压、相互运动”的特殊结构行为。

5.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱***箱体结构的顶舱和底舱结构，立面连接采用“戴帽式”的连接方式，通过将顶舱的“帽口”套戴在底舱的“头上”而连成立面整体结构。

6.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱***箱体结构的前箱、中箱和后箱结构，平面连接采用“自锁式”连接方式，通过将中箱沿其组合面上的通长卡榫(燕尾榫)竖向***前、后箱组合面上对应位置的卡槽(燕尾槽)自动锁紧而连成平面整体结构。

7.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱内衬构件与***箱体结构的连接，采用“卡口式”连接方式，通过将各内衬构件背面的上下两个卡口卡入***箱体结构的底舱内壁板迎墩面上对应位置的卡榫，使内衬构件附着于***箱体结构上。内衬构件的背立面与底舱内壁板的表明密贴，前立面与背立面及桥墩表面平行，前立面与桥墩表面之间留有不小于自平衡定位滚筒的下滚筒直径的平面距离。

8.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱的自定位功能，通过浮箱***箱体结构的自平衡定位滚筒并利用水流阻力实现。首先，通过浮箱***箱体结构的自平衡定位滚筒的下滚筒与桥墩表面时刻贴紧的接触方式和沿桥墩表面上下滚动的运动方式，实现浮箱随水位变化的上下浮动就位和与桥墩的相对平面位置保持不变。其次，通过设计浮箱***箱体结构和内衬构件的水阻方式与水流阻力，使浮箱不受船撞击时内衬构件不会贴紧桥墩，从而保证浮箱的内衬构件对浮箱的立面浮动就位及平面位置保持不构成干扰与阻碍。同时，顶舱四周的自平衡定位滚筒都与桥墩表面贴紧的空间约束作用及各侧滚筒运动方向不同的相互制约和抵消作用，使浮箱受涌浪作用不易偏转或偏转后容易回位，从而使浮箱在不受船撞击时具有立面位置自动就位和平面位置相对不变的自定位功能。

9.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱的弱接触连接方式，通过浮箱的自平衡定位滚筒和内衬构件与桥墩的接触连接实现。浮箱不受船撞击时，通过自平衡定位滚筒与桥墩表面时刻贴紧的接触连接方式和内衬构件与桥墩表面留有距离的不接触连接方式，使浮箱不传递除滚筒自重以外的其它荷载给桥墩，即使浮箱与桥墩始终保持“既不脱离、又不压实”的弱接触连接方式。浮箱受船撞击时，通过浮箱内衬构件的大变形吸能和为桥墩提供的经撞击缓冲与作用面积扩散的支承接触，在保持自平衡定位滚筒与桥墩弱接触连接方式继续有效的基础上，增加内衬构件对桥墩的又一弱化传力的支承接触方式，使桥墩直接承受的船撞作用经内衬构件的弱化传力得以进一步削弱。

10.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：浮箱的高消能效果，主要通过浮箱***箱体结构的底舱结构和内衬构件实现。首先，通过底舱结构箱内八边形和四边形柱壳构件相互之间及其与箱壁之间“撞时相互挤压、相互运动”的特殊结构行为并借助其高强度、低刚度、完全弹性、低应变速率的材料性能优势，在允许部份柱壳构件破坏的前提下，获得消能效果最明显的挤压变形消能、运动摩擦消能和溃散消能，并通过释放变形能为浮箱提供反推船舶的阻力功，使浮箱通过正向作功吸能和反向作功耗能这两种消能模式消耗船舶撞击动能的70％以上。其次，通过浮箱内衬构件受撞后产生的局部更大变形及部份构件破坏获得的内衬构件变形能和溃散能，再消耗经浮箱***箱体结构消能后剩余的部份船舶撞击动能。

11.如权利要求1所述的桥墩防撞浮箱，其特征在于：该浮箱具有如下两种全新的防撞保护效果：一是“既不伤墩、又不伤船、还少浮箱自伤”的结构功能最大化防撞保护效果，二是“更换浮箱部份次要构件即可实现对桥墩的长效保护”的结构效益最大化防撞保护效果。