一种水运航道的桥墩防撞弹性装置的制作方法

1.本实用新型属于桥梁安全设施技术领域，尤其涉及一种水运航道的桥墩防撞弹性装置。


背景技术：

2.在水运航道中，对航道上桥梁设施的桥墩进行防护以避免船舶行驶时对桥墩产生直接撞击一直是个重要的研究方向。随着桥梁工程的发展以及航运的繁荣，桥梁日益增多，水运航道上的船舶设施也日益增多，因此桥梁的桥墩发生船舶碰撞的事故也多发起来，此类事故轻则造成船舶和桥梁受损，重则造成船沉桥塌的严重后果。
3.因此，为了有效避免前述严重事故，降低船舶与桥墩碰撞时产生严重后果的几率，需要从管理和技术两个层面上进行切入，给出具体的解决措施。管理层面上，水运管理部门一般从法规上限定船舶与桥梁桥墩之间的安全通行距离，并且对船舶经行桥墩时的操作事项以及注意的问题进行规定，必要时对经行桥墩的船舶进行指引，令其顺利通过危险区。技术层面上，主要通过为桥墩设置防撞装置来降低碰撞导致的损失。
4.现有的桥墩防撞装置存在如下问题：首先，现有的桥墩防撞装置通常为整体式装置，导致转运以及安装操作十分繁琐费力，甚至需要采用辅助的工程机械进行辅助转移和辅助安装；其次，通常情况下，船舶与桥墩发生碰撞时作用力很大，碰撞位置的防撞装置会发生变形甚至脱落等问题，事故处理完成后需要对这些位置进行修复处理，现有的桥墩防撞装置在发生碰撞问题后不易于进行此类修复或者复位作业；再者，现有的桥墩防撞装置缓冲作用较差，在碰撞发生的时候会产生比较强烈的振动。因此，需要对桥墩防撞装置的结构进行优化设计，以解决前述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种便于转移和安装、碰撞缓冲效果好、事故发生后便于修复复位的水运航道的桥墩防撞弹性装置。
6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水运航道的桥墩防撞弹性装置包括安装固定在桥墩表面的壁挂支架，在壁挂支架上安装有多个弹性缓冲单元；壁挂支架的截面为u形形状，弹性缓冲单元包括落入壁挂支架内且固定连接的安装基座，在安装基座的中部通过压块压持固定有安装基板，在安装基板的左端和右端分别安装有第一导向柱和第二导向柱，在压块的中部设有第三导向柱，还包括带有左中右三个柱孔且在中部柱孔上安装有导向套管的支撑骨架，第一导向柱的端部位于左侧的柱孔内并且在端部设有第一锁母、第二导向柱的端部位于右侧的柱孔内并且在端部设有第二锁母，第三导向柱位于导向套管内；在第一导向柱、第二导向柱和第三导向柱上各设有多组碟簧，在支撑骨架上设有橡胶弹性块，在橡胶弹性块上设有将第一锁母露出的第一通孔、将第二锁母露出的第二通孔和将导向套管露出的第三通孔。
7.本实用新型的优点和积极效果是：
8.本实用新型提供了一种结构设计合理的水运航道的桥墩防撞弹性装置，与现有的整体式防撞装置相比，本实用新型中的防撞装置在非组装状态下呈现拆分的状态，拆分后多个壁挂支架和多个弹性缓冲单元便于进行转移，转移至现场后将壁挂支架逐个向桥墩上进行安装，将弹性缓冲单元逐个向壁挂支架上进行安装。相较于大型的构件而言，本实用新型中的壁挂支架和弹性缓冲单元均较为轻量化，因此易于在现场进行安装布置，降低对人力的需求。此外，在壁挂支架上安装弹性缓冲单元的方式，令本实用新型中的防撞弹性装置易于在不同表面形状桥墩的外立面上进行安装，而无需像现有防撞装置那样需要预先根据桥墩的截面形状进行适配性设计，因此通用性强，降低了开发设计的难度。
9.通过设置弹性缓冲单元由安装基座、安装基板、多组碟簧以及支撑骨架、橡胶弹性块等构成，在船舶与弹性缓冲单元发生碰撞时，由橡胶弹性块与船舶直接接触，在进一步碰撞的过程中，多组碟簧发生形变吸收碰撞的能量，因而提供了良好的碰撞缓冲功能。另一方面，在各组碟簧形变后作弹性复位的过程中，会给船舶提供一定的侧向推力，有助于船舶调整行驶方向，促进船舶离开桥墩一定距离，有利于避免船身与桥墩之间后续发生持续碰撞。碰撞缓冲完成后，部分弹性缓冲单元可能被损坏(如主体部分变形、橡胶弹性块在摩擦力作用下撕裂、碟簧被过量压缩而无法正确复位等情况)，本实用新型中弹性缓冲单元的结构形式以及与壁挂支架之间可拆装的结构形式令防撞弹性装置易于进行修复和复位，令防撞弹性装置能够长期处于可靠、稳定的有效工作状态。
10.优选地：在支撑骨架的两侧各设有多个加强支杆，橡胶弹性块在支撑骨架与加强支杆构成的组合体上一体注塑成型得到。
11.优选地：每组碟簧包括相对扣合的两个碗形的簧片，在簧片的中部设有供导向柱穿过的中心孔。
12.优选地：在安装基板的左端和右端分别设有一个螺纹连接孔，在第一导向柱和第二导向柱的后端均设有螺纹部，第一导向柱的后端与安装基板螺纹连接，第二导向柱的后端与安装基板螺纹连接；第三导向柱与压块为一体成型结构。
13.优选地：安装基板的中部为平底v形形状，在安装基座的中部设有阶梯形的凹槽，安装基板的中部平底部分位于该凹槽内，压块的侧部为阶梯形状，压块落入该凹槽并且采用固定螺钉与安装基座固定连接，压块的中部压持在安装基板的中部上。
14.优选地：在安装基座上设有横向贯通的安装孔，在壁挂支架上的相应位置设有装载孔，安装基座落入壁挂支架的槽内时安装孔与装载孔对正，安装基座与壁挂支架采用安装螺栓固定连接。
15.优选地：壁挂支架采用膨胀螺栓安装固定在桥墩的外立面上；在安装基座的端部设有用于容纳膨胀螺栓的螺帽部分的容纳凹槽。
16.优选地：支撑骨架为c型钢，支撑骨架与安装基板两者的长度方向互相平行，安装基板的长度方向与安装基座的长度方向垂直；壁挂支架在桥墩的外立面上纵向安装。
17.优选地：橡胶弹性块、支撑骨架和安装基板三者的长度相等；安装基座与压块的宽度相等。
附图说明
18.图1是本实用新型的主视结构示意图；
19.图2是本实用新型的俯视结构示意图；
20.图3是图1中弹性缓冲单元的主视透视结构示意图；
21.图4是图1中弹性缓冲单元的立体结构示意图；
22.图5是图1中弹性缓冲单元的剖视结构示意图；
23.图6是图1中弹性缓冲单元的侧部透视结构示意图；
24.图7是图4中弹性缓冲单元的内部结构示意图；
25.图8是本实用新型在方形桥墩上的安装结构示意图；
26.图9是本实用新型在圆形桥墩上的安装结构示意图。
27.图中：
28.1、壁挂支架；2、膨胀螺栓；3、弹性缓冲单元；3-1、安装基座；3-2、安装基板；3-3、碟簧；3-4、支撑骨架；3-5、加强支杆；3-6、橡胶弹性块；3-7、第一通孔；3-8、第三通孔；3-9、第二通孔；3-10、固定螺钉；3-11、第一锁母；3-12、第一导向柱；3-13、第三导向柱；3-14、导向套管；3-15、第二锁母；3-16、第二导向柱；3-17、容纳凹槽；3-18、安装孔；3-19、压块；4、安装螺栓；5、桥墩。
具体实施方式
29.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
30.请参见图1和图2，本实用新型的水运航道的桥墩防撞弹性装置包括安装固定在桥墩5表面的壁挂支架1，在壁挂支架1上安装有多个弹性缓冲单元3。壁挂支架1直接与桥墩5固定连接，弹性缓冲单元3直接向壁挂支架1上安装固定，多个壁挂支架1上的多个弹性缓冲单元3在桥墩5的外立面外侧构成了防撞弹性平面，实现对船舶的碰撞防护功能，碰撞时船舶撞击到前述防撞弹性平面上，与其中的多个弹性缓冲单元3发生碰撞接触并在继续行驶的过程中与更多的弹性缓冲单元3之间发生刮擦作用。
31.壁挂支架1的截面为u形形状，壁挂支架1采用膨胀螺栓2安装固定在桥墩5的外立面上。具体地，在壁挂支架1上设置预制安装孔，也就是在加工壁挂支架1的时候已经将预制安装孔加工好，相邻两个预制安装孔之间等间距布置。在安装前先根据设计要求，在桥墩5的外立面上测量、标记并钻设用于容纳膨胀螺栓2的埋置孔，将膨胀螺栓2置入各埋置孔内，之后将壁挂支架1贴靠在桥墩5的外立面上并且令各纳膨胀螺栓2的外端穿过相应的预制安装孔，之后安装并旋紧膨胀螺栓2的螺母部分，完成壁挂支架1向桥墩5外立面上的安装。
32.弹性缓冲单元3作为标准单元使用，在每个壁挂支架1上沿着长度方向顺次安装多个弹性缓冲单元3，多个壁挂支架1及其弹性缓冲单元3共同构成对桥墩5的防撞弹性装置。
33.请参见图3至图5，可以看出：
34.弹性缓冲单元3包括落入壁挂支架1内且固定连接的安装基座3-1，在安装基座3-1的中部通过压块3-19压持固定有安装基板3-2，在安装基板3-2的左端和右端分别安装有第一导向柱3-12和第二导向柱3-16，在压块3-19的中部设有第三导向柱3-13。
35.其中，安装基座3-1用于与壁挂支架1进行固定连接，本实施例中，在安装基座3-1上设有横向贯通的安装孔3-18，在壁挂支架1上的相应位置设有装载孔，安装基座3-1落入壁挂支架1的槽内时安装孔3-18与装载孔对正，安装基座3-1与壁挂支架1采用穿过安装孔3-18和装载孔的安装螺栓4固定连接。
36.考虑到在壁挂支架1的槽内存在膨胀螺栓2的螺帽部分，因此为了避免弹性缓冲单元3的安装受到影响，本实施例中，在安装基座3-1的端部设有用于容纳膨胀螺栓2的螺帽部分的容纳凹槽3-17。因此，安装基座3-1的长度等于壁挂支架1上相邻两个预制安装孔之间的距离，相邻两个弹性缓冲单元3在壁挂支架1上顺次安装时，两个安装基座3-1在端部对接，则两者之间的膨胀螺栓2的螺帽有一半落入其中一个安装基座3-1上的容纳凹槽3-17内、另一半落入另一个安装基座3-1上的容纳凹槽3-17内。
37.安装基板3-2作为第一导向柱3-12和第二导向柱16两者的支撑板，压块3-19作为第三导向柱3-13的底座。本实施例中，在安装基板3-2的左端和右端分别设有一个螺纹连接孔，在第一导向柱3-12和第二导向柱3-16两者的后端均设有螺纹部，第一导向柱3-12的后端与安装基板3-2之间螺纹连接，第二导向柱3-16的后端与安装基板3-2之间螺纹连接；第三导向柱3-13与压块3-19为一体成型结构，即第三导向柱3-13与压块3-19两者采用同一金属块在加工中心上一体加工成型得到，保证结构的整体强度。
38.如图中所示，安装基板3-2的中部为平底v形形状，在安装基座3-1的中部设有阶梯形的凹槽，安装基板3-2的中部平底部分位于该凹槽内，压块3-19的侧部为阶梯形状，压块3-19落入该凹槽并且采用固定螺钉3-10与安装基座3-1固定连接，压块3-19的中部压持在安装基板3-2的中部上。
39.请参见图6和图7，可以看出：
40.还包括带有左中右三个柱孔且在中部柱孔上安装有导向套管3-14的支撑骨架3-4，第一导向柱3-12的端部位于左侧的柱孔内并且在端部设有第一锁母3-11、第二导向柱3-16的端部位于右侧的柱孔内并且在端部设有第二锁母3-15，第三导向柱3-13位于导向套管3-14内。因此，支撑骨架3-4能够沿着三个导向柱的长度方向作平移移动，其中第三导向柱3-13与导向套管3-14之间的配合作用保证了前述平移移动的稳定性。
41.在第一导向柱3-12、第二导向柱3-16和第三导向柱3-13上各设有多组碟簧3-3，各位置的碟簧3-3提供弹性作用。第一导向柱3-12和第三导向柱3-16上的各组碟簧3-3位于支撑骨架3-4与安装基板3-2之间，第三导向柱3-13上的各组碟簧3-3位于支撑骨架3-4与压块3-19之间。本实施例中，每组碟簧3-3包括相对扣合的两个碗形的簧片，在簧片的中部设有供导向柱穿过的中心孔，则第一导向柱3-12、第三导向柱3-13和第二导向柱3-16三者分别位于左中右三组碟簧3-3的中心孔内。在支撑骨架3-4作前述平移移动时，当支撑骨架3-4朝向安装基板3-2移动，各组碟簧3-3被压缩，反之当支撑骨架3-4远离安装基板3-2移动，各组碟簧3-3伸展开。
42.在支撑骨架3-4上设有橡胶弹性块3-6，在橡胶弹性块3-6上设有将第一锁母3-11露出的第一通孔3-7、将第二锁母3-15露出的第二通孔3-9和将导向套管3-14露出的第三通孔3-8。支撑骨架3-4与橡胶弹性块3-6构成一个组合体，设置第一通孔3-7和第二通孔3-9的作用是为操作锁母的工具提供置入的通道同时在前述组合体作前后平移移动时为导向柱的端部和锁母提供空间，设置第三通孔3-8的作用是为第三导向柱3-13的端部提供空间。
43.本实施例中，支撑骨架3-4选取为c型钢，在支撑骨架3-4的两侧各设有多个加强支杆3-5，橡胶弹性块3-6在支撑骨架3-4与加强支杆3-5构成的组合体上一体注塑成型得到，各加强支杆3-5的作用是提升支撑骨架3-4与橡胶弹性块3-6之间的结合强度。具体地，在支撑骨架3-4的两侧各焊接安装多个加强支杆3-5，之后将这个组合体置入注塑成型的模具
内，将橡胶材料热熔并挤压进入模腔内，冷却后脱模，即可得到支撑骨架3-4、加强支杆3-5和橡胶弹性块3-6构成的组合体。
44.本实施例中，支撑骨架3-4与安装基板3-2两者的长度方向互相平行，安装基板3-2的长度方向与安装基座3-1的长度方向垂直；壁挂支架1在桥墩5的外立面上纵向安装。这样，支撑骨架3-4、加强支杆3-5和橡胶弹性块3-6构成的组合体以及安装基板3-2就是横向的。纵向安装的优点是：桥墩5的截面轮廓通常有多种样式，如矩形形状、多边形形状和圆形形状等，纵向安装的方式能够令本防撞弹性装置能够在任何截面形状的桥墩5的外立面上进行安装，横向安装的方式则需要考虑桥墩5的截面轮廓形状，因此纵向安装的方式能够提升本防撞弹性装置与桥墩5之间的适配性。
45.本实施例中，橡胶弹性块3-6、支撑骨架3-4和安装基板3-2三者的长度相等；安装基座3-1与压块3-19的宽度相等。
46.安装方式：
47.将壁挂支架1和弹性缓冲单元3转运到安装现场；根据设计要求，在桥墩5的外立面上测量、标记并钻取埋置孔，在各埋置孔内设置膨胀螺栓2，之后将各壁挂支架1抵靠在桥墩5的外立面上，令膨胀螺栓2的外端穿入壁挂支架1上的预制安装孔内，之后锁紧膨胀螺栓2的螺母，完成多个壁挂支架1向桥墩5上的安装固定；
48.在每个壁挂支架1上安装多个弹性缓冲单元3，一般情况下，应先安装最下方的弹性缓冲单元3，具体地，将弹性缓冲单元3的安装基座3-1置入壁挂支架1的凹槽内，令安装孔3-18与壁挂支架1上的装载孔横向对正，之后穿入安装螺栓4并锁紧(考虑到弹性缓冲单元3具备一定的宽度，因此为了提升安装操作的便利性，应采用具有较长操作臂的辅助工具辅助安装螺栓4的安装和锁紧)，完成当前弹性缓冲单元3的安装，之后再安装上一个弹性缓冲单元3，直至完成全部弹性缓冲单元3的安装工作，在桥墩5的表面构建得到了本实用新型的防撞弹性装置；
49.图8和图9中分别给出了在两种截面形状的桥墩5上安装本防撞弹性装置的方式，其中图8中的桥墩5的截面为矩形形状，图9中的桥墩5的截面为圆形形状，其它截面形状的桥墩5上本防撞弹性装置的安装方式相同，不赘述。
50.工作过程：
51.船舶撞击到本防撞弹性装置上时，船舶本体与多个弹性缓冲单元3接触，具体地，是弹性缓冲单元3的橡胶弹性块3-6与船舶接触，橡胶弹性块3-6自身发生一定的形变；弹性缓冲单元3受到碰撞后，橡胶弹性块3-6与支撑骨架3-4构成的组合体向后方移动，各组碟簧3-3被压缩，在压缩的过程中吸收碰撞产生的能量，之后各组碟簧3-3在自身弹力的作用下重新展开，对船舶提供一定的侧向推力，有助于船舶调整航向，令船舶与桥墩5之间形成一定的安全距离，因此本防撞弹性装置有效避免了船舶与桥墩5之间的刚性碰撞，有效地提供了碰撞缓冲作用，对桥墩5提供了碰撞保护；
52.碰撞发生后，直接受到碰撞冲击作用的多个弹性缓冲单元3可能产生损坏，如主体部分的安装基板3-2变形、橡胶弹性块3-6在摩擦力的作用下撕裂脱落、碟簧3-3被过量压缩而无法正确复位等情况，损坏的弹性缓冲单元3需要及时进行修复，令本防撞弹性装置长期保持稳定、可靠的碰撞防护功能；
53.修复和复位操作包括但不限于以下：对于轻微的损坏，如橡胶弹性块3-6被撕裂/
脱落但是其它部件并未发生明显变化的情况，可以将橡胶弹性块3-6与其支撑骨架3-4整体拆卸下来，之后更换新的橡胶弹性块3-6与支撑骨架3-4组合体；当碟簧3-3碰撞后发生异常，可以将橡胶弹性块3-6与其支撑骨架3-4整体拆卸下来，之后更换有问题的碟簧3-3，再重新安装橡胶弹性块3-6与支撑骨架3-4组合体或者更换新的橡胶弹性块3-6与支撑骨架3-4组合体；当安装基板3-2等部件发生形变时，可以将安装基座3-1上的全部部件拆卸下来，并更换新的部件；一般情况下，壁挂支架1与安装基座3-1之间具有较高的结合强度并且安装基座3-1自身结构强度较大而难以损坏，因此基本上不涉及安装基座3-1从壁挂支架1上拆卸的情况；极端情况下，壁挂支架1与弹性缓冲单元3均发生损坏，则需要对防撞弹性装置进行局部或者整体修复，此时可以将原装置从桥墩5上拆卸下来，重新选择位置进行打孔安装。