CN214245600U - 一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，包括钢质壳体、隔板、防撞护舷、螺栓一、桥墩、弹性体、钢质波纹夹层、安装座、滑槽、滑杆、滑套、U型块、废旧轮胎、螺栓二和缓冲弹簧本实用新型的有益效果是：本实用新型首次采用了钢质波纹夹层结构为主要缓冲耗能元件，结构简单、制造、安装、实用、维护方便，撞击过程无任何的崩裂或溅洒物，可减少撞击事故导致的二次事故概率，能够更好地保护桥墩和船舶的安全，具有缓冲耗能效果好、综合造价低、免维护、环保等优点，具有很好实际应用价值和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种桥梁防船撞装置装置，具体为一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，属于桥梁工程建设中防船撞装置技术领域。
背景技术
随着我国基础建设及航运业的迅猛发展，桥梁数量及航道通航密度逐年增加，桥梁与船舶之间的矛盾日益突出。船舶撞击桥梁事故屡见不鲜且呈上升趋势，由船撞事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏令人触目惊心，其他间接损失如航道阻塞、列车停运、公众心理冲击等更是难以估量。
船撞分析表明，桥梁事故发生部位主要是由于桥梁桥墩结构受到破坏，因此需要提高桥墩的抗撞性能。国内已应用多种类型的防撞设施，其基本原理是基于能量吸收、动量缓冲而设计，根据自身特点和适用范围进行分类。
目前常用的是钢箱型防船撞装置，该装置利用钢材塑性变形进行消能。当船舶撞击钢套箱防船撞装置时，防撞钢板发生大变形，吸收碰撞能量并且延长接触时间，使撞击力峰值得以降低，同时由于结构变形和相互作用，可拨动船头方向回到正确航道，从而减少船舶与防撞装置之间的能量交换。
由于钢套箱形式的防撞措施有着良好的适用性与经济性，在我国近年建设的大型桥梁中也主要采用了钢套箱形式的防撞措施。
然而，对于传统的钢套箱，现有研究已表明：由于采用薄钢板作为面板，抗冲击性能非常有限，在船舶撞击下(尤其是球首撞击时)钢面板将过早地被刺穿，使得参与耗能的构件非常有限，导致防撞结构整体的耗能效率非常低。另一方面，钢套箱中主要耗能的水平和竖向钢板构成的结构，大多具有各向同性的刚度，竖向和水平向刚度差异不大，在船撞作用下既可能发生失稳破坏，也可能发生累进的压弯破坏，两种破坏模式耗能效率相差较大，使得钢套箱耗能性能不稳定，无法预计其在实际工程中的效果。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，包括钢质壳体、隔板、防撞护舷、螺栓一、桥墩、弹性体、钢质波纹夹层、安装座、滑槽、滑杆、滑套、U型块、废旧轮胎、螺栓二和缓冲弹簧；所述钢质壳体、隔板和防撞护舷构成该装置的主体结构，所述钢质壳体为薄壁钢板制造，且钢质壳体之间通过螺栓一进行连接，所述钢质壳体内部布置钢质波纹夹层，所述钢质波纹夹层相邻位置设置有隔板，且钢质波纹夹层的结构空隙中填充有弹性体，所述钢质壳体环绕在桥墩外侧四周，且钢质壳体的内侧与桥墩外侧之间的空隙中固定设置有防撞护舷，所述钢质壳体的外侧四周固定连接有安装座，所述安装座的两侧内壁上开设有滑槽，所述滑槽内固定安装有滑杆，所述滑杆上滑动套接有滑套，所述滑套的一侧延伸至滑槽的外侧，并固接有U型块，所述U型块的上表面通过螺栓二固定连接有废旧轮胎，所述U型块与安装座之间固定设置有缓冲弹簧。
优选的，为了能够将垂直波长方向的撞击力转化为钢质波纹夹层沿波长方向即横向的张紧力，使得钢质波纹夹层在横向具有类似“弹簧”的效果，能够储存大量的弹性势能来耗散船舶撞击力，所述钢质波纹夹层弹性大、储能高，截面形状为圆弧截面尺寸及波纹夹层的层数根据防撞等级选择，各层波纹夹层之间不进行焊接。
优选的，为了便于减少隔板对波纹夹层的弹性造成的影响，所述隔板将各层波纹夹层互相隔开，不与波纹夹层连接，隔板应做相应的减轻处理。
优选的，为了便于起到一定防腐蚀、防刮擦和缓冲吸能的作用，所述钢质壳体的外表面涂装有FRP,且FRP材料为纤维增强复合材料。
优选的，为了便于提高防撞护舷的使用寿命，同时橡胶材料能够起到一定的缓冲作用，所述防撞护舷为橡胶制作，与桥墩接触面安装有耐磨板。
优选的，为了便于提高钢质波纹夹层的缓冲能力，所述弹性体采用聚氨酯发泡制作的弹性缓冲吸能材料，填充在结构内部的空隙。
优选的，为了便于分散船舶的撞击力，从而提高该装置的使用寿命，所述U型块的两侧下端均设置有防撞凸起，且该防撞凸起采用的是橡胶材料。
本实用新型的有益效果是：该种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置设计合理，钢质波纹夹层弹性大、储能高，截面形状为圆弧截面尺寸及波纹夹层的层数根据防撞等级选择，各层波纹夹层之间不进行焊接，能够将垂直波长方向的撞击力转化为钢质波纹夹层沿波长方向即横向的张紧力，使得钢质波纹夹层在横向具有类似“弹簧”的效果，能够储存大量的弹性势能来耗散船舶撞击力，隔板将各层波纹夹层互相隔开，不与波纹夹层连接，隔板应做相应的减轻处理，便于减少隔板对波纹夹层的弹性造成的影响，钢质壳体的外表面涂装有FRP,且FRP材料为纤维增强复合材料，便于起到一定防腐蚀、防刮擦和缓冲吸能的作用，防撞护舷为橡胶制作，与桥墩接触面安装有耐磨板，便于提高防撞护舷的使用寿命，同时橡胶材料能够起到一定的缓冲作用，弹性体采用聚氨酯发泡制作的弹性缓冲吸能材料，填充在结构内部的空隙，便于提高钢质波纹夹层的缓冲能力，U型块的两侧下端均设置有防撞凸起，且该防撞凸起采用的是橡胶材料，便于分散船舶的撞击力，从而提高该装置的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型平面结构示意图；
图2为本实用新型侧视结构示意图；
图3为本实用新型钢质波纹夹层局部剖面结构示意图；
图4为本实用新型缓震结构示意图。
图中：1、钢质壳体，2、隔板，3、防撞护舷，4、螺栓一，5、桥墩，6、弹性体，7、钢质波纹夹层，8、安装座，9、滑槽，10、滑杆，11、滑套，12、U型块，13、废旧轮胎，14、螺栓二和15、缓冲弹簧。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～4，一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，包括钢质壳体1、隔板2、防撞护舷3、螺栓一4、桥墩5、弹性体6、钢质波纹夹层7、安装座8、滑槽9、滑杆10、滑套11、U型块12、废旧轮胎13、螺栓二14和缓冲弹簧15；所述钢质壳体1、隔板2和防撞护舷3构成该装置的主体结构，所述钢质壳体1为薄壁钢板制造，且钢质壳体1之间通过螺栓一4进行连接，所述钢质壳体1内部布置钢质波纹夹层7，所述钢质波纹夹层7相邻位置设置有隔板2，且钢质波纹夹层7的结构空隙中填充有弹性体6，所述钢质壳体1环绕在桥墩5外侧四周，且钢质壳体1的内侧与桥墩5外侧之间的空隙中固定设置有防撞护舷3，所述钢质壳体1的外侧四周固定连接有安装座8，所述安装座8的两侧内壁上开设有滑槽9，所述滑槽9内固定安装有滑杆10，所述滑杆10上滑动套接有滑套11，所述滑套11的一侧延伸至滑槽9的外侧，并固接有U型块12，所述U型块12的上表面通过螺栓二14固定连接有废旧轮胎13，所述U型块12与安装座8之间固定设置有缓冲弹簧15。
所述钢质波纹夹层7弹性大、储能高，截面形状为圆弧截面尺寸及波纹夹层的层数根据防撞等级选择，各层波纹夹层之间不进行焊接，能够将垂直波长方向的撞击力转化为钢质波纹夹层7沿波长方向即横向的张紧力，使得钢质波纹夹层7在横向具有类似“弹簧”的效果，能够储存大量的弹性势能来耗散船舶撞击力，所述隔板2将各层波纹夹层互相隔开，不与波纹夹层连接，隔板2应做相应的减轻处理，便于减少隔板2对波纹夹层的弹性造成的影响，所述钢质壳体1的外表面涂装有FRP,且FRP材料为纤维增强复合材料，便于起到一定防腐蚀、防刮擦和缓冲吸能的作用，所述防撞护舷3为橡胶制作，与桥墩5接触面安装有耐磨板，便于提高防撞护舷3的使用寿命，同时橡胶材料能够起到一定的缓冲作用，所述弹性体6采用聚氨酯发泡制作的弹性缓冲吸能材料，填充在结构内部的空隙，便于提高钢质波纹夹层7的缓冲能力，所述U型块12的两侧下端均设置有防撞凸起，且该防撞凸起采用的是橡胶材料，便于分散船舶的撞击力，从而提高该装置的使用寿命。
工作原理：在使用该种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置时，实际使用中，防船撞装置具有浮力，安装时通过调节水压载使防船撞装置露出水面的高度匹配船舶撞击高度，当运动船舶撞击防撞装置时，船舶首先与废旧轮胎13相接触，此时废旧轮胎13被挤压发生弹性变化，船舶继续挤压时，废旧轮胎13压缩带动U型块12压缩，从而实现第二次缓冲，带FRP材料的壳体延展撞击区域面积，使多个弹性体(6)参与变形消能，弹性体(6)首先发生变形延长撞击时程，缓冲撞击能量，随后挤压钢质波纹夹层发生变形耗能，钢质波纹夹层由内向外一级一级变形消能，逐渐抵消船舶动能，通过采用钢质波纹夹层(7)作为耗能构件的主体结构，能够将垂直波长方向的撞击力转化为钢质波纹夹层(7)沿波长方向(即横向)的张紧力，钢质波纹夹层(7)在横向具有类似“弹簧”的效果，能够储存大量的弹性势能来耗散船舶撞击力，同时沿着撞击深度方向，多层钢质波纹夹层(7)结构具有多级消能效果，这不仅具有稳定可控的抗力-位移光滑曲线和变形模式，而且使整个耗能构件有了稳定的破坏模式及高效耗能能力，从而能够准确地估计和预测实际工程中该桥梁防船撞装置的耗能能力。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：包括钢质壳体(1)、隔板(2)、防撞护舷(3)、螺栓一(4)、桥墩(5)、弹性体(6)、钢质波纹夹层(7)、安装座(8)、滑槽(9)、滑杆(10)、滑套(11)、U型块(12)、废旧轮胎(13)、螺栓二(14)和缓冲弹簧(15)；所述钢质壳体(1)、隔板(2)和防撞护舷(3)构成该装置的主体结构，所述钢质壳体(1)为薄壁钢板制造，且钢质壳体(1)之间通过螺栓一(4)进行连接，所述钢质壳体(1)内部布置钢质波纹夹层(7)，所述钢质波纹夹层(7)相邻位置设置有隔板(2)，且钢质波纹夹层(7)的结构空隙中填充有弹性体(6)，所述钢质壳体(1)环绕在桥墩(5)外侧四周，且钢质壳体(1)的内侧与桥墩(5)外侧之间的空隙中固定设置有防撞护舷(3)，所述钢质壳体(1)的外侧四周固定连接有安装座(8)，所述安装座(8)的两侧内壁上开设有滑槽(9)，所述滑槽(9)内固定安装有滑杆(10)，所述滑杆(10)上滑动套接有滑套(11)，所述滑套(11)的一侧延伸至滑槽(9)的外侧，并固接有U型块(12)，所述U型块(12)的上表面通过螺栓二(14)固定连接有废旧轮胎(13)，所述U型块(12)与安装座(8)之间固定设置有缓冲弹簧(15)。
2.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述钢质波纹夹层(7)弹性大、储能高，截面形状为圆弧截面尺寸及波纹夹层的层数根据防撞等级选择，各层波纹夹层之间不进行焊接。
3.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述隔板(2)将各层波纹夹层互相隔开，不与波纹夹层连接，隔板(2)应做相应的减轻处理。
4.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述钢质壳体(1)的外表面涂装有FRP,且FRP材料为纤维增强复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述防撞护舷(3)为橡胶制作，与桥墩(5)接触面安装有耐磨板。
6.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述弹性体(6)采用聚氨酯发泡制作的弹性缓冲吸能材料，填充在结构内部的空隙。
7.根据权利要求1所述的一种弹性波纹夹层柔性桥梁防船撞装置，其特征在于：所述U型块(12)的两侧下端均设置有防撞凸起，且该防撞凸起采用的是橡胶材料。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114875856A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-09 | 许卓刚 | 一种用于船舶码头的吸能型防撞装置及防撞缓冲方法 |
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- 2020-12-01 CN CN202022850608.7U patent/CN214245600U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN114875856A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-09 | 许卓刚 | 一种用于船舶码头的吸能型防撞装置及防撞缓冲方法 |
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