CN103352418B - 一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置 - Google Patents

一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置，包括从内到外依次设置在桥墩（1）外侧的弹性束圈（2）、刚性套箱和中空的橡胶覆盖层（6），所述弹性束圈（2）捆扎在桥墩（1）的外侧并与所述刚性套箱固定连接，所述刚性套箱和所述弹性束圈（2）之间设有桁架结构（4），所述橡胶覆盖层（6）粘接在所述刚性套箱外侧。本发明装置利用阻尼失配原理和应力波转化原理，通过在水下桥墩周围设置弹性束圈、刚性套筒、橡胶覆盖层等装置，能有效减小水下***作用下桥墩的加速度等冲击响应，衰减水下***冲击波，吸收水下***能量，减小桥墩在水下***荷载下的损伤，达到保护桥墩的目的。

Description

一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置
技术领域
本发明涉及桥梁安全领域，更具体地说，涉及一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置。
背景技术
桥梁是交通线路的命脉，战时摧毁敌方大型桥梁成为阻断交通的重要手段。近年来，随着跨海大桥和大型跨江大桥的建设，大型桥梁战时防护成为重要研究课题。利用鱼类、水雷或小艇载***等方式对桥墩的破坏，比桥面破坏更加难以修复，破坏效果更为明显，深水桥墩受水下***的威胁就更为明显。
深水桥墩在不设防的情况下，直接承受水下***产生的初始冲击波和气泡脉动压力，又由于桥墩一般为钢筋混凝土结构，整体刚度较大，当***距离较近、***当量较大时将产生严重损毁，甚至出现桥墩垮塌，从而使桥梁整体破坏。
传统的抗爆设计未考虑水下***载荷的应力波效应，直接采用的是按照放大静载荷的方式考虑***载荷，在设计上采取增加结构刚度的方法，但是由于该方式会使桥墩整体刚度增大，反而容易引起桥墩整体破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置，包括从内到外依次设置在桥墩外侧的弹性束圈、刚性套箱和中空的橡胶覆盖层，所述弹性束圈捆扎在桥墩的外侧并与所述刚性套箱固定连接，所述刚性套箱和所述弹性束圈之间设有桁架结构，所述橡胶覆盖层粘接在所述刚性套箱外侧。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述桥墩上设有第一连接构件，所述弹性束圈捆扎在所述第一连接构件上。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述刚性套箱包括内壁和外壁，所述内壁上设有第二连接构件，所述弹性束圈捆扎在所述第二连接构件上，所述桁架结构连接在所述内壁和外壁之间，所述橡胶覆盖层粘接在所述外壁的外侧。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述橡胶覆盖层包括多个瓦状橡胶单体，所述瓦状橡胶单体四周封闭，内部中空且设有支撑结构。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述弹性束圈呈阵列分布在所述桥墩的外侧。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述弹性束圈为弹性钢丝束圈。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述刚性套箱为钢套箱。
在本发明所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置中，所述橡胶覆盖层通过防水粘胶粘接在所述刚性套箱外侧。
实施本发明的用于桥墩的抗水下***冲击的装置，具有以下有益效果：
（1）、本发明装置利用阻尼失配原理和应力波转化原理，通过在水下桥墩周围设置弹性束圈、刚性套筒、橡胶覆盖层等装置，能有效减小水下***作用下桥墩的加速度等冲击响应，衰减水下***冲击波，吸收水下***能量，减小桥墩在水下***荷载下的损伤，达到保护桥墩的目的。
（2）、本发明还可用于减小船舶等碰撞带来的桥墩损坏，实现多功能用途。
（3）、本发明装置中的部件安装和更换都较为便捷，一次***冲击波过后可及时更换部分构件，继续使用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明用于桥墩的抗水下***冲击的装置的结构示意图；
图2是刚性套箱内壁的结构示意图；
图3是刚性套箱外壁的结构示意图；
图4是瓦状橡胶单体的俯视图；
图5是瓦状橡胶单体的侧视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的用于桥墩的抗水下***冲击的装置包括弹性束圈2、刚性套箱和橡胶覆盖层6。
弹性束圈2、刚性套箱和橡胶覆盖层6从内到外依次设置在桥墩1外侧。其中，弹性束圈2捆扎在桥墩1的外侧并与刚性套箱固定连接，刚性套箱和弹性束圈2之间设有桁架结构4，橡胶覆盖层6粘接在刚性套箱外侧。橡胶覆盖层6为中空结构，其内部有空气。
应力波、声波等在两种介质交界面中传播时，当两种材料的声阻抗差异较大时，透过的应力波或声波幅值较小，称为阻尼失配。当水下***冲击波到来时，首先与中空的橡胶覆盖层6发生作用，冲击波在经过“橡胶—空气—橡胶”的路径时，由于阻尼失配原理而发生较大能量损失，冲击波峰值得到衰减。冲击波过后，橡胶层在自身弹性作用下恢复原形。
经过橡胶覆盖层6衰减后的冲击波作用到刚度较大的刚性套箱上，冲击波能量大部分转化为钢套筒的动能，钢套筒发生整体运动。冲击波能量较大时，部分能量通刚性套箱的塑形变形和桁架结构4的塑形屈曲吸收。
弹性束圈2起到“以柔克刚”的作用，实现了刚性套箱动能与弹性束圈2的弹性势能之间的转化，刚性套箱的周期性往复运动，并最终将能量通过水的阻尼特性消耗掉。整个过程结束后，通过弹性束圈2的弹性作用，刚性套箱恢复初始位置。
本发明装置利用阻尼失配原理和应力波转化原理，通过在水下桥墩1周围设置弹性束圈2、刚性套筒、橡胶覆盖层6等装置，能有效减小水下***作用下桥墩1的加速度等冲击响应，衰减水下***冲击波，吸收水下***能量，减小桥墩1在水下***荷载下的损伤，达到保护桥墩1的目的。本发明还可用于减小船舶等碰撞带来的桥墩1损坏，实现多功能用途。本发明装置中的部件安装和更换都较为便捷，一次***冲击波过后可及时更换部分构件，继续使用。
进一步的，桥墩1上设有第一连接构件，弹性束圈2捆扎在第一连接构件上。弹性束圈2可通过桁架结构4与刚性套箱连接。
进一步的，如图2、图3所示，刚性套箱包括内壁3和外壁5，内壁3上设有第二连接构件301，弹性束圈2捆扎在第二连接构件301上，桁架结构4连接在内壁3和外壁5之间，橡胶覆盖层6粘接在外壁5的外侧。桁架结构4的形式有多种，如六边形、八边形等。
进一步的，如图3-图5所示，橡胶覆盖层6包括多个瓦状橡胶单体601，瓦状橡胶单体601四周封闭，内部中空且设有支撑结构。瓦状橡胶层单体的可以连续铺设，也可以有一定间距。瓦状橡胶层单体中空结构内部可以设置波纹型、Y型等形式的支撑结构。
进一步的，如图1所示，弹性束圈2呈阵列分布在桥墩1的外侧，能够吸收来自各个方向的冲击。
进一步的，弹性束圈2优选为弹性钢丝束圈，成本低，并且具有一定的刚度。
进一步的，刚性套箱为钢套箱，容易制造。
进一步的，橡胶覆盖层6通过防水粘胶粘接在刚性套箱外侧。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种用于桥墩的抗水下***冲击的装置，其特征在于，包括从内到外依次设置在桥墩（1）外侧的弹性束圈（2）、刚性套箱和中空的橡胶覆盖层（6），所述弹性束圈（2）位于在桥墩（1）的外侧并与所述刚性套箱固定连接，所述刚性套箱和所述弹性束圈（2）之间设有桁架结构（4），所述橡胶覆盖层（6）粘接在所述刚性套箱外侧；所述桥墩（1）上设有第一连接构件，所述弹性束圈（2）捆扎在所述第一连接构件上；所述刚性套箱包括内壁（3）和外壁（5），所述内壁（3）上设有第二连接构件（301），所述弹性束圈（2）捆扎在所述第二连接构件（301）上，所述桁架结构（4）连接在所述内壁（3）和外壁（5）之间，所述橡胶覆盖层（6）粘接在所述外壁（5）的外侧；所述橡胶覆盖层（6）内部有空气，所述橡胶覆盖层（6）包括多个瓦状橡胶单体（601），所述瓦状橡胶单体（601）四周封闭，内部中空且设有支撑结构。
2.根据权利要求1所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置，其特征在于，所述弹性束圈（2）呈阵列分布在所述桥墩（1）的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置，其特征在于，所述弹性束圈（2）为弹性钢丝束圈。
4.根据权利要求1所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置，其特征在于，所述刚性套箱为钢套箱。
5.根据权利要求1所述的用于桥墩的抗水下***冲击的装置，其特征在于，所述橡胶覆盖层（6）通过防水粘胶粘接在所述刚性套箱外侧。
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