一种悬浮式防船撞耗能装置的制作方法

本实用新型涉及一种桥梁防船撞装置，特别是一种悬浮式防船撞耗能装置。

背景技术：

自上世纪八十年代起，我国在宽阔水域、外海深水环境下建设的桥梁日益增多，为公路、铁路交通事业的高速发展以及国民经济的增长起到了不可或缺的作用。然而，这些位于通航深水水域的桥梁结构，对水上运输的船舶而言却是人工构筑的障碍物，存在船撞风险，且这种风险在结构的全寿命内都客观存在。一旦发生船撞桥事故，桥梁结构可能需要承受巨大的侧向冲击荷载，在设计通航水域内的桥梁必须对船撞问题予以充分考虑。否则，将可能导致桥梁结构发生严重破坏，甚至完全倒塌，造成巨大的经济损失、人员伤亡以及消极负面的社会影响。

桥墩防撞装置大致可以分为两大类：适合高能量碰撞的独立式防撞结构，如桩承式防撞结构、人工岛等；适合中低能量碰撞的附着式防撞结构，如钢结构护舷防护系统等。目前国内运用最为广泛的防船撞装置是在防撞范围、减小船舶损伤程度、经济等方面都具有较为明显优势的钢结构护舷，但钢材本身易腐蚀，使得钢结构护舷在桥梁服役年限内维修成本居高不下，此时研发一种兼顾钢结构护舷优点，且耐久性好的新型防撞设备十分必要。

超高性能混凝土材料是最近在土木工程领域兴起的高性能材料，鉴于其强度高、韧性好以及优异的耐久性，研发设计能抵挡中等能量撞击而微损伤的一种经久耐用的悬浮式防船撞耗能装置成为可能。

技术实现要素：

本实用新型解决了船舶与桥墩发生刚性碰撞时难以保障船舶、桥墩的安全性，并且防撞装置易腐蚀的不足而提供一种被动避让卸能的方式减小船舶撞击力、保证船舶与桥墩发生刚性碰撞时船舶、桥墩的安全性，而且耐腐蚀性强的悬浮式防船撞耗能装置。

一种悬浮式防船撞耗能装置，设置在桥墩外侧迎水面或/和背水面上的转动卸能装置；与转动卸能装置连接、设置在转动卸能装置与桥墩之间、且悬浮在水中的缓冲装置；船头撞击在所述转动卸能装置上时，转动卸能装置用于拨转船体撞击部位卸力。本装置通过转动卸能装置在船撞击在桥墩之前拨转船头，配合导轨装置带动整体装置被动避让，从而降低桥墩承受的撞击力，在保障桥梁和船舶的安全的同时，最大程度地减小本装置的损坏。

进一步的，所述转动卸能装置包括安装在槽型外箱的最外侧上的、多个可绕轴旋转的滚动件，所述滚动件均匀布满槽型外箱的外侧，并且所述滚动件部分伸出槽型外箱。

进一步的，所述滚动件为滚筒，所述滚筒通过轴柱安装在槽型外箱上。

进一步的，所述槽型外箱、滚筒均为超高性能混凝土材料制作，所述轴柱采用重配筋制作，从而使得转动卸能装置具有优异抗冲击强度和耐久性。

进一步的，所述缓冲装置通过导浮装置与桥墩连接，所述转动卸能装置和缓冲装置通过导浮装置沿桥墩轴向运动，所述导浮装置在受到冲击力时与桥墩分离，使得转动卸能装置和缓冲装置可以绕桥墩转动。从而减缓船舶撞击，减小对防撞装置和桥墩的损伤。

进一步的，所述缓冲装置包括中部空心、设置在迎水面和背水面的耗能内箱和由多个中部空心的侧壁箱室连接构成的侧壁缓冲装置，所述耗能内箱的前侧与转动卸能装置连接，后侧与导浮装置连接，所述侧壁缓冲装置从桥墩的两侧将迎水面的耗能内箱与背水面的耗能内箱连接，形成一整体，并且侧壁缓冲装置与耗能内箱之间合围形成与桥墩大小相匹配的通道。

进一步的，所述耗能内箱设置有多块起缓冲和力传递作用的钢板，所述钢板的一端与耗能内箱的前侧连接，另一端与耗能内箱的后侧连接，并且相邻钢板首尾连接与耗能内箱内壁形成三角形。一方面，通过钢板将船体撞击在转动卸能装置上的力传递到导浮装置，使得导浮装置在受到冲击力时可以与桥墩分离，从而减缓船舶撞击，减小对防撞装置和桥墩的损伤，另一方面，如果撞击力很强，钢板通过变形起到吸收冲击的作用，提高了本装置最外侧迎船撞结构的抗撞性能。

进一步的，所述侧壁缓冲装置的侧壁箱室内布设有X型钢板，所述X型钢板的开口面向迎船撞方向。

进一步的，所述耗能内箱和侧壁箱室均为超高性能混凝土密封箱。

进一步的，所述导浮装置包括固定在桥墩上的多个卡槽和固定在耗能内箱上的与卡槽位置、数量相匹配的接触垫条，所述卡槽内沿桥墩轴向布设有多个钢珠，所述钢珠通过穿过钢珠中心的连接杆铰接在卡槽内，所述耗能内箱通过支撑在钢珠上的接触垫条与桥墩连接。

综上所述，本实用新型的转动卸能装置既能拨转船头，也能在收到较大冲击力时带动防撞装置发生转动，从而减缓船舶撞击，减小对防撞装置和桥墩的损伤；本实用新型迎水面的槽型外箱、滚筒和轴柱具有良好的耐久性，极大地提高了本装置最外侧迎船撞结构的抗撞性能，避免与船舶直接接触的过早破坏，具有高强度、高韧性和优异的抗冲击性能；本实用新型的导浮装置通过可转动钢珠与接触垫条接触的方式实现防撞装置上下浮动，同时通过二者在撞击力下的横向错位实现整体装置被动转向的避让卸能。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图。

图2为本实用新型的内部结构图。

图3为本实用新型导浮装置的结构示意图。

附图中，1、槽型外箱；2、滚筒；3、轴柱；4、耗能内箱；5、钢珠；6、卡槽；7、接触垫条；8、桥墩；9、侧壁箱室；10、X型钢板；11、钢板。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1至3所示，本实用新型的悬浮式防船撞耗能装置主要包括转动卸能装置、缓冲装置以及导浮装置三大部分。

转动卸能装置设置在桥墩外侧迎水面或/和背水面上；缓冲装置与转动卸能装置连接、悬浮在水中；导浮装置与缓冲装置连接、设置在缓冲装置与桥墩之间；船头撞击在所述转动卸能装置上时，转动卸能装置用于拨转船头，并配合导浮装置带动结构整体转动实现卸能。

转动卸能装置包括槽型外箱1、滚筒2、轴柱3，滚筒2通过轴柱3嵌入槽型外箱1内，滚筒2最外延超出槽型箱1，以便拨转撞击船头，减小对防撞装置及桥墩的撞击力。所述槽型外箱、滚筒均为超高性能混凝土材料制作，所述轴柱采用重配筋制作。

缓冲装置包括耗能内箱4和由多个中部空心的、密闭的侧壁箱室9通过高强螺栓连接构成的侧壁缓冲装置，所述耗能内箱4设置在迎水面和背水面，所述侧壁缓冲装置从桥墩的两侧将迎水面的耗能内箱与背水面的耗能内箱连接，形成一整体，并且侧壁缓冲装置与耗能内箱之间合围形成与桥墩大小相匹配的通道，耗能内箱4和侧壁箱室9为超高性能混凝土密封箱，便于后期维修的局部置换。

所述耗能内箱4为空心的密闭箱体，在室内布满斜向支撑的钢板11，所述钢板11的一端与耗能内箱的前侧连接，另一端与耗能内箱的后侧连接，并且相邻钢板首尾连接与耗能内箱内壁形成三角形，所述转动卸能装置的槽型外箱1和耗能内箱4通过共面形成整体，钢板11通过剪力钉或PBL剪力连接件与内箱面壁连接起来，可以将船舶撞击时的能量部分传替给导浮装置，使得防撞装置整体转动卸能。

所述侧壁箱室9内设置X型钢板10，X型钢板10的开口面向迎船撞方向，通过剪力连接件与内外面板连接，以实现累进压缩耗能，于此同时X型钢板10与套箱9侧壁没有连接，以期达到局部损坏区域控制在单个或两个独立箱范围。

所述转动卸能装置通过缓冲装置、导浮装置与桥墩连接，所述导浮装置不限制防撞装置整体与桥墩沿桥墩轴向的运动，所述导浮装置在受到冲击力时，垫条与钢珠分离使得防撞装置整体可以转动。

导浮装置分别设置在桥墩的迎水面和背水面，本实例是分别在两边设置两道沿高度放置的槽形卡槽6，槽形卡槽6固定在桥墩上作为一系列钢珠5的载体，钢珠5被穿过中心的连接杆铰接在卡槽上，限制其平移只允许转动。与钢珠5直接接触的是固定在转动卸能装置上的接触垫条7，保证防撞装置可以自由悬浮以及在出现较大撞击时通过接触垫条7与钢珠5的错位实现被动避让卸能。

上述为本实用新型的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式和细节上对本实用新型所作出的各种变化，都属于本实用新型的保护范围。