CN109778728B - 方便调节透风率的桥梁用风屏障 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方便调节透风率的桥梁用风屏障，应用在桥梁抗风结构领域，包括两根相对设置的立柱，以及连接于两根立柱之间并间隔设置的多组风障单元，每组所述风障单元包括上风障板、上转轴、下风障板、下转轴、连杆、滑槽通道、滑块、压紧弹簧、推进块和推进套筒。本发明利用机械式的方式调节风屏障的通风率，摒弃电控式方式调节通风率的成本高、维修不便等诸多缺陷，同时实现风屏障的通风率可在一定程度上随桥梁上的气动特性自行调节，并且实现风屏障通风率自行调节的范围/临界点可人为便捷的设置，使风屏障本身具备很好的可调节性，可更灵活的适用不同的风力场景，保证其实用价值更高。

Description

方便调节透风率的桥梁用风屏障

技术领域

本发明属于桥梁抗风结构领域，具体涉及一种方便调节透风率的桥梁用风屏障。

背景技术

《公路桥梁抗风设计规范》对桥面的行车风速值提出了限制，当桥面风速大于此值后，出于行车安全性考虑，桥面一般需进行交通管制。若桥址的风环境恶劣，势必影响到桥梁的通车率，进而影响到桥梁的经济效益及社会效益。

为了保障桥面侧风行车安全性及提高桥梁的行车环境风速，常规的做法是设置风屏障。常规桥梁用风屏障为平板型或板条型，风屏障的封闭面部分则可以抵挡部分风载荷的冲击，保证桥面的行车安全。但是，设置风屏障的同时也增大了桥梁主体结构的风阻系数，为减小风荷载对桥梁结构的影响，常规平板型风屏障开有不同形状的透风孔，常规板条型风屏障上各板条间留有一定间距，冲击桥梁风载荷的部分气流由透风孔或板条间的间距疏散后进入桥面区域，以降低对桥梁本身的侧面冲击。简单来讲，风屏障在具备挡风特性的同时也应当具备一定的疏风特性，才能兼顾行车安全性及桥梁结构本身在风载荷作用下的稳定性。

而常规风屏障的结构通常是固定不可调节的，就意味着其的通风率不能随着风力大小进行自由的变换选择，即是尤其是对于大跨度桥梁，特别是跨海的千米及千米以上大跨度桥梁受风荷载的影响较大，海上区域气流变化剧烈，常规风屏障存在明显的局限性，较大的风荷载对桥上行车及桥梁结构安全都是一种威胁。

为保证桥上行车安全性，并提高桥梁结构的抗风能力，需将桥梁上的风屏障设计为可根据桥梁的气动特性调节其本身通风率的结构，以灵活的适应不同的风载荷作用于桥梁结构的情况。为此，专利CN101864740B公开了一种桥梁用活动风屏障，但其通风率的调节也用到了复杂的电控***，将直接导致风屏障的产品成本升高，以及后期维护的不方便，维修成本的高昂，最终导致桥梁投资成本增高。同样的，专利CN10489498B公开的一种全自动智能控制的桥梁风屏障就采用了更为复杂的方式来实现风屏障通风率的自由调节，如应用到了传动电机、风速传感器和中央微处理器等，高昂的产品成本和维修成本不谈，多电子结构在海上这种气流变化及天气变化剧烈的桥体上应用，其设备故障率势必很高，且后续维修替换部件也十分麻烦，因此认为上述电控调节通风率的风屏障本身实用性不佳。而专利CN102587269B公开的一种组合型桥梁风屏障，其采用了非电动的机械式调节方式改变通风率，但其改变通风率的方式却是通过手动增减多层风屏障板，以调整风屏障的透风率，其方案本身的可调节性也较差，调节的灵活程度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种方便调节透风率的桥梁用风屏障，利用机械式的方式调节风屏障的通风率，摒弃电控式方式调节通风率的成本高、维修不便等诸多缺陷，同时实现风屏障的通风率可在一定程度上随桥梁上的气动特性自行调节，并且实现风屏障通风率自行调节的范围/临界点可人为便捷的设置，使风屏障本身具备很好的可调节性，可更灵活的适用不同的风力场景，保证其实用价值更高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种方便调节透风率的桥梁用风屏障，包括两根相对设置的立柱，以及连接于两根立柱之间并间隔设置的多组风障单元，每组所述风障单元包括上风障板、上转轴、下风障板、下转轴、连杆、滑槽通道、滑块、压紧弹簧、推进块和推进套筒；所述上转轴和下转轴呈水平布置，两端分别连接于两根立柱之间；所述上风障板的下端可转动连接于上转轴上；所述下风障板的上端可转动连接于下转轴上；所述滑槽通道底部内侧平直，两侧为开设有外螺纹的圆弧型，顶部一侧开口；所述滑块和推进块均设置于滑槽通道内，两者间通过压紧弹簧连接，其中滑块位于滑槽通道内靠近上风障板一侧；所述滑槽通道长度方向靠近滑块一端封闭，且固定于立柱上，靠近推进块一端开口，且套接有推进套筒；所述推进套筒呈盲孔状，其周向内壁设有与滑槽通道两侧的外螺纹匹配的内螺纹；所述连杆的两端分别活动铰接于上风障板上端和滑块侧面，其活动轨迹在滑槽通道的顶部开口区域内。

优选的，所述上风障板和下风障板均为可折叠/展开的片状结构，且展开后相邻风障单元的上风障板、下风障板可彼此连接，将各风障单元之间的间隙密封遮挡。

优选的，所述上风障板和下风障板均为两片式可折叠/展开的结构；对于同一风障单元，上风障板/下风障板通过在两片式结构中开设的折叠后可对齐的通孔中设置螺栓副将折叠状态固定；对于相邻的风障单元，上风障板与下风障板之间通过将展开后的片状结构上的通孔对齐后设置螺栓副将展开状态固定。

优选的，还包括连接于两根立柱之间的上横梁和下横梁；所述上横梁上开设有与最上侧的上风障板展开后通孔配合的安装孔；所述下横梁上开设有与最下侧的下风障板展开后通孔配合的安装孔；所述通孔和安装孔对齐后也通过螺栓副彼此连接固定。

优选的，所述上风障板和下风障板均为向迎风侧供起的1/4圆弧型结构。

优选的，所述上风障板和下风障板为轻质透明材料制成。

优选的，所述上风障板与上转轴接触面之间、下风障板与下转轴接触面之间均连接有转动套环。

优选的，所述上风障板的下端和下风障板的上端在背离迎风方向的一侧导有圆角。

优选的，所述上风障板和下风障板的折叠/展开活动范围均位于背离迎风方向一侧。

本发明的有益效果：本发明利用机械式的方式调节风屏障的通风率，摒弃电控式方式调节通风率的成本高、维修不便等诸多缺陷，同时实现风屏障的通风率可在一定程度上随桥梁上的气动特性自行调节，并且实现风屏障通风率自行调节的范围/临界点可人为便捷的设置，使风屏障本身具备很好的可调节性，可更灵活的适用不同的风力场景，保证其实用价值更高。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例一正视图；

图2为图1中M区域局部放大图；

图3为图1中A-A截面视图；

图4为图3中N区域局部放大示意图；

图5为图3中风力作用下结构示意图；

图6为图5中上侧结构局部放大示意图；

图7为图4中推进套筒旋进后结构示意图；

图8为实施例二在上、下风障板折叠时结构示意图；

图9为图8中上侧结构局部放大示意图；

图10为实施例二在上、下风障板展开时结构示意图；

图11为图10中上侧结构局部放大示意图。

附图中标记如下：立柱1、上风障板2、上转轴3、下风障板4、下转轴5、连杆6、滑槽通道7、滑块8、压紧弹簧9、推进块10、推进套筒11、内螺纹111、圆角12、通孔13、螺栓副14、上横梁15、下横梁16、安装孔17。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

为了便于理解，定义图1中结构所在平面为XZ面，图3中结构所在平面为YZ面。

实施例一

如图1～4，一种方便调节透风率的桥梁用风屏障，包括两根相对设置的立柱1，以及连接于两根立柱1之间并间隔设置的多组风障单元，本实施例中有两组风障单元，立柱1可以通过地脚螺栓或膨胀螺钉固定于桥面，每组所述风障单元包括上风障板2、上转轴3、下风障板4、下转轴5、连杆6、滑槽通道7、滑块8、压紧弹簧9、推进块10和推进套筒11；所述上转轴3和下转轴5呈水平布置，两端分别连接于两根立柱1之间，具体可以是焊接连接；所述上风障板2的下端可转动连接于上转轴3上；所述下风障板4的上端可转动连接于下转轴5上；结合图1和图3可知，可绕X方向的轴线转动；如图2，滑槽通道7底部内侧平直，以便滑块8在其内的滑动，两侧为开设有外螺纹(图中未示出)的圆弧型，以便与推进套筒11旋转螺接配合，顶部一侧开口，以便连杆6摆动通过；如图4，所述滑块8和推进块10均设置于滑槽通道7内，两者间通过压紧弹簧9连接，其中滑块8位于滑槽通道7内靠近上风障板2一侧；所述滑槽通道7长度方向靠近滑块8一端封闭，且固定于立柱1上，具体可以是密封端一侧焊接于立柱上，如图4；滑槽通道7长度方向靠近推进块10一端开口，以便推进块10在滑槽通道7内伸缩运动，且套接有推进套筒11；所述推进套11筒呈盲孔状，其周向内壁设有与滑槽通道7两侧的外螺纹匹配的内螺纹111，盲孔状结构也便于其在旋转过程中，盲孔一侧将推进块10顶紧前进；所述连杆6的两端分别活动铰接于上风障板2上端和滑块8侧面，其活动轨迹在滑槽通道7的顶部开口区域内。

关于上述结构的布置方式，需要特别说明的是，结合图1和图3可知，上转轴3与连杆6位于Y向不同的范围内、下转轴5与连杆6位于Y向不同的范围内，因此以上结构之间不会存在运动上的干涉，同时连杆6铰接于上风障板2上端的部分所用到的销轴(图中有展示出，未做标识)也会在立柱上开设的轨道开口(如图4中的虚线部分)范围内活动。

工作原理：在桥面风力较小的情况下，如图3，箭头方向为气流方向，此时上风障板2在压紧弹簧9作用于滑块8、连杆6的顶紧作用下，在Z向处于最大直立状态；作用于下风障板4的风载荷不足以克服下风障板4本身的重力作用，则下风障板4也处于最大直立状态；该种状态为本结构在风力较小或无风情况下的状态，此时的通风率最大。

当桥面风力逐渐加大，如图5，风载荷配合上风障板2的重力作用克服压紧弹簧9的顶紧作用力，使上风障板2绕上转轴3转动；风载荷克服下风障板4本身的重力作用，使下风障板4绕下转轴5转动。此时各风障单元之间的间距增大了，风屏障的通风率也提高了，风障单元之间的间距与风载荷的大小呈正相关，因此风屏障的通风率也与风载荷的大小呈正相关，实现了风屏障的通风率随桥梁上的气动特性(风载荷大小)自行调节的目的，调节的范围由压紧弹簧9的压紧力、上下风障板的重力确定。特别的，下风障板4也可以采用一套和上风障板2所采用的连杆6、滑槽通道7、滑块8、压紧弹簧9、推进块10和推进套筒11等结构一样的顶紧***，即实现下风障板4的旋转临界点不仅仅由其本身重力决定，也可由外在引入的弹力大小决定。当然，本实施例中，只对上风障板2采用了顶紧***，也是为了节约产品成本，提高其本身的实用性。

关于风屏障的通风率自行调节的范围/临界点的设置方法为：(如需提高临界点，在更大的风力作用下上风障板2才会旋转，进而提高通风率)旋进推进套筒11，推进套筒11的盲孔底部将推进块10向滑块8一侧推进后将压紧弹簧9进一步压缩，具体可对比图7和图4，此时压紧弹簧9的压紧力增大，那么风屏障的通风率开始自行调节临界点被人为调高，该调节过程简便且连续，具有很好的实用性。当然，以上仅针对上风障板2的通风率改变临界点进行了调节，如上述，也可以在下风障板4采用一套顶紧***，实现下风障板4通风率改变临界点的调节。

通风率改变的临界点实现可调节的意义在于：第一，基本目的，就是调节临界点值本身，提高适用不同风力场景的能力；第二，通过调节上风障板2的通风率改变临界点，配合下风障板4通风率改变的临界点，使整个装置得以实现上下风障板在同等风载荷下转动相同的角度，即“同进同退”，那么，气流由风屏障进入桥面时可最大程度的保证水平方向进入，如图3和5，水平方向进入的气流相对于具有较大倾斜角度的紊流而言更加平稳，那么气流作用于桥面行车后也更加安全。并且，“同进同退”的方式，可使风载荷在相邻风障单元的Z向可相互抵消一部分，更加弱化了进入桥面的气流。

特别的，本实施例中，可将上风障板2、上转轴3分别与下风障板4、下转轴5在上下方向呈对称形式布置其结构位置，这更加有助于前期上风障板2和下风障板4在同等风载荷下“同进同退”的调节。

综上，本实施例利用机械式的方式调节风屏障的通风率，摒弃电控式方式调节通风率的成本高、维修不便等诸多缺陷，同时实现风屏障的通风率可在一定程度上随桥梁上的气动特性自行调节，并且实现风屏障通风率自行调节的范围/临界点可人为便捷的设置，使风屏障本身具备很好的可调节性，可更灵活的适用不同的风力场景，保证其实用价值更高。

进一步的，本实施例采用的上风障板2和下风障板4均为向迎风侧供起的1/4圆弧型结构，该形式设计可弱化气流垂直作用于风障板的载荷大小，减小对桥体结构本身的冲击，提高桥体稳定性。

进一步的，本实施例采用的上风障板2和下风障板4为轻质透明材料制成，具体可以为硬度适中的透明橡胶材料，而避免使用纯金属结构，橡胶材料化学性能更加稳定，且长期绕轴旋转不会产生过多的异响噪音。

进一步的，本实施例采用的上风障板2与上转轴3接触面之间、下风障板4与下转轴5接触面之间均连接有转动套环(图中未示出)，具体连接方式可以是热粘接或卡扣等形式，转动套环，可提高各风障板与转轴之间不断旋转摩擦的耐磨性，提高风障板的使用寿命，具体的转动套环可以采用硬质塑料材质。

进一步的，本实施例采用的上风障板2的下端和下风障板4的上端在背离迎风方向的一侧导有圆角12，该设计可避免相邻风障单元的上风障板2的下端和下风障板4的上端在转动时发生干涉。

实施例二

如图8～11，与实施例一的区别在于，本实施例中，上风障板2和下风障板4均为可折叠/展开的片状结构，且展开后相邻风障单元的上风障板2、下风障板4可彼此连接，将各风障单元之间的间隙密封遮挡，即是将风屏障彻底改变为了可以完全挡风不透风的结构，在海上桥面风力较大的情况下，更好的保障桥面的行车安全，相对而言，弱化对桥梁结构本身在强风荷作用下稳定性的考量。对于某些桥梁结构本身稳定性较好，需要重点关注桥面行车安全的情况下，是有必要进行如是风屏障的变形改良，降低通风率的，这也是另一种调节风屏障通风率的形式。

进一步的，本实施例中，上风障板2和下风障板4均为两片式可折叠/展开的结构；对于同一风障单元，上风障板2/下风障板4通过在两片式结构中开设的折叠后可对齐的通孔13中设置螺栓副14将折叠状态固定，通孔13及螺栓副14至少应有两组，在X向两侧至少各有一组；对于相邻的风障单元，上风障板2与下风障板4之间通过将展开后的片状结构上的通孔13对齐后设置螺栓副14将展开状态固定，该结构设计的优势在于：上下障板2在进行展开变形时，上风障板2与下风障板4之间的连接无需采用新的连接结构，只需将已有的螺栓副14拆下，将上风障板2/下风障板4展开，上风障板2与下风障板4的通孔13对齐，再将拆下的螺栓副14贯穿对齐的两个通孔13连接紧固即可，使风障板的展开变形过程十分方便快捷。

进一步的，本实施例中，还包括连接于两根立柱1之间的上横梁15和下横梁16；所述上横梁15上开设有与最上侧的上风障板2展开后通孔13配合的安装孔17；所述下横梁16上开设有与最下侧的下风障板4展开后通孔13配合的安装孔17；所述通孔13和安装孔17对齐后也通过螺栓副14彼此连接固定，该设计可进一步的降低风障板的通风率，几乎只有风障板上的几个通孔可以通风，而通孔的直径配合螺栓副14，螺栓副14的螺栓直径也采用3-5mm即可，因此通风率可无限接近于零，基本实现对桥面行车风载荷的全遮挡/全防护，保障桥面的行车安全。

进一步的，本实施例中，上风障板2和下风障板4的折叠/展开活动范围均位于背离迎风方向一侧，因背离迎风方向一侧是位于桥面行车/行人一侧，因此该设计可方便工作人员的折叠/展开的安全操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种方便调节透风率的桥梁用风屏障，包括两根相对设置的立柱，以及连接于两根立柱之间并间隔设置的多组风障单元，其特征在于：每组所述风障单元包括上风障板、上转轴、下风障板、下转轴、连杆、滑槽通道、滑块、压紧弹簧、推进块和推进套筒；所述上转轴和下转轴呈水平布置，两端分别连接于两根立柱之间；所述上风障板的下端可转动连接于上转轴上；所述下风障板的上端可转动连接于下转轴上；所述滑槽通道底部内侧平直，两侧为开设有外螺纹的圆弧型，顶部一侧开口；所述滑块和推进块均设置于滑槽通道内，两者间通过压紧弹簧连接，其中滑块位于滑槽通道内靠近上风障板一侧；所述滑槽通道长度方向靠近滑块一端封闭，且固定于立柱上，靠近推进块一端开口，且套接有推进套筒；所述推进套筒呈盲孔状，其周向内壁设有与滑槽通道两侧的外螺纹匹配的内螺纹；所述连杆的两端分别活动铰接于上风障板上端和滑块侧面，其活动轨迹在滑槽通道的顶部开口区域内。

2.根据权利要求1所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板和下风障板均为可折叠/展开的片状结构，且展开后相邻风障单元的上风障板、下风障板可彼此连接，将各风障单元之间的间隙密封遮挡。

3.根据权利要求2所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板和下风障板均为两片式可折叠/展开的结构；对于同一风障单元，上风障板/下风障板通过在两片式结构中开设的折叠后可对齐的通孔中设置螺栓副将折叠状态固定；对于相邻的风障单元，上风障板与下风障板之间通过将展开后的片状结构上的通孔对齐后设置螺栓副将展开状态固定。

4.根据权利要求3所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：还包括连接于两根立柱之间的上横梁和下横梁；所述上横梁上开设有与最上侧的上风障板展开后通孔配合的安装孔；所述下横梁上开设有与最下侧的下风障板展开后通孔配合的安装孔；所述通孔和安装孔对齐后也通过螺栓副彼此连接固定。

5.根据权利要求3所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板和下风障板的折叠/展开活动范围均位于背离迎风方向一侧。

6.根据权利要求1所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板和下风障板均为向迎风侧供起的1/4圆弧型结构。

7.根据权利要求1所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板和下风障板为轻质透明材料制成。

8.根据权利要求7所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板与上转轴接触面之间、下风障板与下转轴接触面之间均连接有转动套环。

9.根据权利要求1所述的方便调节透风率的桥梁用风屏障，其特征在于：所述上风障板的下端和下风障板的上端在背离迎风方向的一侧导有圆角。

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