一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法与流程

本发明属于桥墩防撞减振防护领域，尤其是涉及一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法。

背景技术：

随着我国内河航道和城市交通建设的快速发展，在内河航道上越来越多的桥梁建成并投入使用，船舶对桥墩的撞击事故时有发生。为预防和避免此类事故对桥梁产生严重影响，水运管理部门一般从法规上限定船舶安全通行距离；另外，工程上亦在桥墩设置安全防撞装置以减轻船舶的撞击力。

目前，桥墩安全防撞装置主要分为两类，一类是以钢套箱为代表的刚性装置；另一类是以高强复合材料为代表的柔性装置。前者利用钢结构变形吸收船舶的冲击能量，但由于自身刚度较大，无法有效减小船舶瞬间撞击产生的冲击力，且船体和钢箱在消能过程中产生较大的变形，易破损；后者利用复合橡胶材料减小了结构刚度，增大了阻尼和接触时间，有效减小冲击能量，但材料价格昂贵，安装过程比较复杂，且易脱落。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法，以实现有效减小船舶的冲击力，保护桥墩安全的功能，同时避免结构安装复杂，更换不易以及使用寿命短的缺点。。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置，包括预埋固定体系、自适应防撞减振体系和外层保护体系，所述的自适应防撞减振体系通过预埋固定体系与桥墩相连，所述的外层保护体系包围在自适应防撞减振体系外侧，且所述的外层保护体系与预埋固定体系相连；

所述的自适应防撞减振体系包括若干的连杆，所述的连杆的两端均设有转动轮，所述的转动轮均与连杆转动连接，且所述的转动轮均与所述的预埋固定体系滑动连接；

所述的连杆上均设有若干的弹簧，所述的弹簧固定在连杆与所述的外层保护体系之间。

进一步的，所述的转动轮上均设有轴承，所述的转动轮分别与连杆通过轴承转动连接，

进一步的，所述的外层保护体系包括保护钢板和第一橡胶垫，所述的保护钢板和预埋固定体系分别位于所述的连杆的两侧，所述的保护钢板与连杆之间通过弹簧相连，所述的第一橡胶垫首尾相连的包围在保护钢板的外侧，且第一橡胶垫的两侧分别与预埋固定体系相连。

进一步的，所述的预埋固定体系包括2个支撑单元，所述的支撑单元均固定在桥墩上，且所述的支撑单元镜像的位于所述的自适应防撞减振体系的两端。

进一步的，所述的支撑单元包括第一支撑件、第二支撑件和若干的固定件，所述的第一支撑件通过固定件与桥墩固定连接，所述的第二支撑件的一端与第一支撑件固定连接，且第二支撑件的另一端与和其相对应的转动轮滑动连接。

进一步的，所述的第一支撑件与桥墩之间均设有第二橡胶垫。

进一步的，所述的第一橡胶垫的两侧分别与和其相对应的第一支撑件固定连接。

进一步的，所述的转动轮均位于所述的第一支撑件之间。

进一步的，所述的第一支撑件为角钢。

进一步的，所述的第二支撑件为工字型钢。

一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置的安装方法，包括如下步骤：

步骤一：安装预埋固定体系，将第二橡胶垫铺设在第一支撑件与桥墩之间，并利用固定件将第一支撑件与桥墩固定连接，然后将第二支撑件焊接在第一支撑件上；

步骤二：安装自适应防撞减振体系，先将转动轮通过轴承固定在连杆的两端，再将弹簧焊接在连杆上，然后将转动轮分别套在和其相对应的第二支撑组件的端部，并与第二支撑件滑动连接；

步骤三：安装外层保护体系，先将保护钢板与弹簧相连，再将第一橡胶垫利用螺丝首尾相连的固定在保护钢板上，并将第一橡胶垫的两侧分别利用螺丝固定在和其相对应的第一支撑件上。

相对于现有技术，本发明所述的一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法具有以下优势：

(1)本发明所述的一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法，能够在船舶撞击到防撞装置时，利用转动轮在轨道上的滑动带动装置整体偏转，减少船舶正面瞬时冲击；同时，利用弹簧的压缩变形，消减冲击能量。

(2)本发明所述的一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法，施工速度快，所使用的部件除橡胶垫层和保护橡胶层需要人工进行加工外，其余部件均为成品部件，在工厂中进行加工拼接，在桥墩设计完成后即可进行实施，施工速度快。

(3)本发明所述的一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法，施工方法简单，所使用的部件均为现有工业成品，其主要工作量在于制作过程中预钻孔和切割，不涉及大型机械，施工方法简单。

(4)本发明所述的一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置及安装方法，节省工程造价，所采用的的方法简单方便，减少工期的同时，节省工程造价也十分明显。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的防撞减振装置的断面示意图；

图2为本发明实施例所述的防撞减振装置与桥墩连接关系的俯视图示意图；

图3为本发明实施例所述的第一支撑件的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的连杆与转动轮的连接关系示意图；

图5为本发明实施例所述的预埋固定体系安装示意图；

图6为本发明实施例所述的自适应防撞减振体系的安装示意图。

附图标记说明：

1、连杆；11、转动轮；111、轮片；112、轮轴；1121、钢销；12、轴承；13、弹簧；2、保护钢板；3、第一橡胶垫；4、支撑单元；41、第一支撑件；411、预留孔；42、第二支撑件；43、固定件；5、第二橡胶垫；6、螺丝；100、桥墩。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-6所示，一种自适应刚柔性桥墩防撞减振装置，包括预埋固定体系、自适应防撞减振体系和外层保护体系，所述的自适应防撞减振体系通过预埋固定体系与桥墩100相连，所述的外层保护体系包围在自适应防撞减振体系外侧，且所述的外层保护体系与预埋固定体系相连；

所述的自适应防撞减振体系包括若干的连杆1，所述的连杆1的两端均设有转动轮11，所述的转动轮11均与连杆1转动连接，且所述的转动轮11均与所述的预埋固定体系固定连接；所述的转动轮11上均设有轴承12，所述的转动轮11分别与连杆1通过轴承12转动连接，转动轮11的轮片111直径为10cm，轮轴112为中空钢管，外径8cm，壁厚4mm；轴承外径7cm，内径3cm，连杆1直径3cm，轴承12设置在轮轴112内部，并通过钢销1121进行固定，连杆1的端部固定在轴承12内部。

所述的连杆1上均设有若干的弹簧13，所述的弹簧13固定在连杆1与所述的外层保护体系之间；弹簧13长度为15cm，弹簧13的一端与连杆1焊接，另一端与保护钢板2利用挂钩连接成一整体。

所述的外层保护体系包括保护钢板2和第一橡胶垫3，所述的保护钢板2和预埋固定体系分别位于所述的连杆1的两侧，所述的保护钢板2与连杆1之间通过弹簧13相连，所述的第一橡胶垫3首尾相连的包围在保护钢板2的外侧，且第一橡胶垫3的两侧分别与预埋固定体系相连。第一橡胶垫3厚度为3mm，可采用废旧汽车轮胎切割而成，并通过预留孔411利用螺栓与保护钢板2以及固定角钢连接。

所述的预埋固定体系包括2个支撑单元4，所述的支撑单元4均固定在桥墩100上，且所述的支撑单元4镜像的位于所述的自适应防撞减振体系的两端。

所述的支撑单元4包括第一支撑件41、第二支撑件42和若干的固定件43，所述的第一支撑件41通过固定件43与桥墩100固定连接，所述的第二支撑件42的一端与第一支撑件41固定连接，且第二支撑件42的另一端与和其相对应的转动轮11滑动连接。第二支撑件42为工字型钢，转动轮11扣在第二支撑件42的端部，进而使得工字型钢卡在转动轮11的轮片111之间，转动轮11可沿着工字型钢滑动。

所述的第一支撑件41与桥墩100之间均设有第二橡胶垫5。

所述的第一橡胶垫3的两侧分别与和其相对应的第一支撑件41固定连接。

所述的转动轮11均位于所述的第一支撑件41之间。

所述的固定件43采用直径为20mm的螺杆。

所述的第一支撑件41为角钢。角钢边长为56mm，厚度为4mm。

所述的第二支撑件42为工字型钢。工字型钢型号为22#a。按照桥墩100截面性状和防撞设计固定件43位置，并在第一支撑件41上钻预留孔411，最后将角钢和工字型钢焊接。

一种自适应刚柔性桥墩100防撞减振装置的安装方法，包括如下步骤：

步骤一：安装预埋固定体系，将第二橡胶垫5铺设在第一支撑件41与桥墩100之间，并利用固定件43将第一支撑件41与桥墩100固定连接，然后将第二支撑件42焊接在第一支撑件41上；

步骤二：安装自适应防撞减振体系，先将转动轮11通过轴承12固定在连杆1的两端，再将弹簧13焊接在连杆1上，然后将转动轮11分别套在和其相对应的第二支撑件42的端部，并与第二支撑件42滑动连接；

步骤三：安装外层保护体系，先将保护钢板2与弹簧13相连，再将第一橡胶垫3利用螺丝6首尾相连的固定在保护钢板2上，并将第一橡胶垫3的两侧分别利用螺丝6固定在和其相对应的第一支撑件41上。

工作原理：在船舶撞击到防撞装置时，利用转动轮11在第二支撑件42上的滑动带动装置整体偏转，减轻船舶正面瞬时冲击；同时，利用弹簧13的压缩变形，消减冲击能量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。