一种吸水增重自稳定桥梁的制作方法

本发明涉及桥梁建筑领域，特别是一种吸水增重自稳定桥梁。

背景技术：

桥梁的稳定性是桥梁安全的保证，正常使用时桥梁的稳定性不会存在较大安全隐患，但是，在诸如强风或暴雨导致水位急剧上涨、水流湍急等类似的意外情况发生时，桥梁所受到的冲击力极有可能超出设计强度，使得桥梁发生坍塌危险，不仅影响车辆通行，还会带来较大经济损失，甚至会造成人员伤亡；尤其是强风和降雨多发地带或沿海地带，山洪、泥石流等地质性灾害以及河流水位上涨都会对桥梁安全产生威胁。

上述情况发生时，不仅会对桥墩部位产生冲击，水位较高时还会对梁体造成冲刷，使得桥身产生偏移或断裂，特别是对一些轻质桥梁如钢结构桥、浮桥等，影响尤为显著；而为了在上述情况发生时保持桥梁良好的稳定性，相关人员常采取重物压桥的方式对桥梁的整体稳定性进行紧急应对，如将多辆满载卡车或火车车厢等开到桥上，或在桥上堆积沙袋等，这种增加重量的方法可以使梁体与桥墩以及桥墩与地面之间的挤压力增大，一方面增加了彼此间的摩擦力，同时也迅速增加了桥梁本身的惯性势能，使其在受到冲击时可以更好地保持稳定，避免局部或整体产生位移。

尽管该方法尚不能从根本解决桥梁的安全问题，但是用于应对紧急情况，不失为一种简单快速的保障方法；而该方法存在的缺陷也较为明显：一是需要借助设备和人员进行辅助操作，二是需要耗费较长时间来完成实施过程，显然这对现场人员来说存在极大的安全隐患，一旦实施过程中发生意外，将会造成更多不必要的财产损失和人员伤亡；因此，应将这一方法与桥梁本身进行融合，以获得更安全、更快捷的应急使用效果。

技术实现要素：

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种吸水增重自稳定桥梁，以解决现有桥梁对冲击力抵御不足及无法安全、迅速应对紧急情况的问题。

其解决的技术方案是：包括桥墩和梁体，所述的桥墩上有支撑架，支撑架上有可转动的涡轮桨；所述的桥墩上有与涡轮桨传动连接的水泵，梁体上有储水池，水泵的泵出端与储水池连通；所述的梁体上有与储水池连通的排水孔，桥墩上有置于排水孔下方并与排水孔同轴对应的可滑动的推杆，所述的桥墩上有置于推杆下方并与推杆同轴设置的可滑动的伸缩杆，伸缩杆的下端连接有置于桥墩一侧的浮箱，伸缩杆的上端与推杆转动连接，伸缩杆的上端有与伸缩杆偏心设置并弹性铰接的挡止销，推杆上有与挡止销匹配的弹出槽，挡止销的活动端部置于弹出槽内，桥墩上有置于弹出槽上方并与推杆同轴设置的柱形卡槽，当伸缩杆带动推杆向上滑动使弹出槽与柱形卡槽位置对应时，挡止销的活动端部进入柱形卡槽内。

本发明通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而带动水泵运转将水源抽取至桥梁上以实现自动增重，有效解决了紧急情况下桥梁的稳定性问题，极大限度地保障了桥梁的稳定性；同时，利用本发明进行桥梁稳定不需要投入其他物资、设备和能源，节省了大量成本。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的a-a剖面示意图。

图3为本发明的图2的b-b剖面示意图。

图4为本发明的图2中c部分的放大图。

图5为本发明的图4的d-d剖面示意图。

图6为本发明的图2中c部分工作状态下的放大图。

图7为本发明的图6的e-e剖面示意图。

图8为本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图8给出，本发明包括带有圆柱形涵洞的桥墩1和安装于桥墩1上的梁体2，所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞内并与圆柱形涵洞同轴设置的支撑架3，支撑架3上经轴承连接有与支撑架3同轴设置的可转动的涡轮桨4；所述的桥墩1上有与涡轮桨4传动连接的水泵5，涡轮桨4带动水泵5同时转动，梁体2上有储水池6，水泵5的泵出端与储水池6连通；所述的梁体2上有与储水池6连通的竖向设置的排水孔7，桥墩1上有置于排水孔7下方并与排水孔7同轴对应的可沿自身轴线滑动的推杆8，当推杆8向上滑动时，推杆8的上端将排水孔7封闭，所述的桥墩1上有置于推杆8下方并与推杆8同轴设置的可沿自身轴线滑动的伸缩杆9，伸缩杆9的下端连接有置于桥墩1一侧的浮箱10，伸缩杆9的上端与推杆8同轴转动连接，构成推杆8随伸缩杆9同时滑动且二者可相对转动的结构，伸缩杆9的上端有与伸缩杆9偏心设置并弹性铰接的挡止销11，推杆8上有与挡止销11匹配的弹出槽12，挡止销11的活动端部置于弹出槽12内，挡止销11在弹性铰接的扭力作用下向伸缩杆9的圆周外侧转动使挡止销11的活动端部越过弹出槽12并与桥墩1挤压接触，桥墩1上有置于弹出槽12上方并与推杆8同轴设置的柱形卡槽13，当伸缩杆9带动推杆8向上滑动使弹出槽12与柱形卡槽13位置对应时，挡止销11在弹性铰接的扭力作用下继续向伸缩杆9的圆周外侧转动使挡止销11的活动端部进入柱形卡槽13内，从而将推杆8锁止在当前位置。

作为优选，所述的涡轮桨4与水泵5之间经齿轮副14传动连接。

作为优选，所述的涡轮桨4与水泵5之间经联轴器15或减速器或增速器传动连接。

作为优选，所述的桥墩1上有与涡轮桨4的轴线垂直设置并沿自身轴线转动的从动轴16，涡轮桨4与从动轴16经齿轮副14传动连接，所述的从动轴16与水泵5经联轴器15或减速器或增速器传动连接。

作为优选，所述的桥墩1上有与水泵5的吸入端连接的进水管17和与水泵5的泵出端连接的出水管18，所述进水管17的端部有滤网件19，所述出水管18的端部与储水池6连通。

作为优选，所述的推杆8的上端有密封垫20，当推杆8向上滑动将排水孔7封闭时，密封垫20受到挤压而产生形变，可有效防止泄漏。

作为优选，所述的伸缩杆9与推杆8之间经扭簧21同轴转动连接，扭簧21的扭力可使伸缩杆9与推杆8在不受外力时保持相对位置不变，从而保证挡止销11与弹出槽12的位置关系保持相对稳定，同时，扭簧21可使伸缩杆9与推杆8产生相对转动后能够迅速复位。

作为优选，所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞端部也即置于涡轮桨4端面外侧的滤筛，所述滤筛包括滤筛架22和安装于滤筛架22上的球面筛网23，通过滤筛的过滤筛除，可保证尺寸较大的物体不会进入圆柱形涵洞，从而避免将涡轮桨4卡死或受到撞击而损毁。

作为优选，所述的梁体2上有与储水池6上部连通的多个溢水孔24，当储水池6中的水量达到预设高度后，多余的水从溢水孔24溢出，从而使储水池6中的水量保持动态稳定。

作为优选，所述的梁体2与桥墩1之间经盖梁25连接，所述的推杆8和柱形卡槽13置于盖梁25上。

本发明正常使用时与普通桥梁无异，桥墩1用于支撑梁体2，梁体2用于车辆和行人的通行；安装时可将上述与涡轮桨4相关的各传动部件安装于箱体26中，而后根据实际需求选择合适的安装方式将箱体26安装于桥墩1上，如：1）将箱体26预装在桥墩1的钢筋架上，而后进行混凝土浇筑；2）采用钢结构与混凝土混合式桥墩，将箱体26或上述各传动部件直接安装于钢结构部分；3）采用薄壁空心式桥墩，将箱体26或上述各传动部件直接预装于空心桥墩内；4）为了便于后期维修维护，还可将箱体26悬挂固定于桥墩1的外侧；无论选择何种安装方式，只需保证水流可流经涡轮桨4且浮箱10可随水位升降即可；同理，推杆8与柱形卡槽13也可预装在一固定架上，而后将固定架安装于盖梁25上；根据河流宽度和实际使用需要设置恰当数量的多个桥墩1并将梁体2安装于多个桥墩1上，同时将水泵5上的进水管17的连接有滤网件19的端部置于水中。

在河流水位较低时，圆柱形涵洞位置高于水位，水流无法进入圆柱形涵洞内，因而涡轮桨4不会产生转动，且此时浮箱10也不与水面接触，故其余各部件均不会产生运动。

当河流水位上涨、河水流速加快后，水流进入圆柱形涵洞内对涡轮桨4产生推力，同时浮箱10受到浮力而上浮并经伸缩杆9带动推杆8向上滑动，推杆8向上滑动一定距离后其上端的密封垫20将排水孔7封堵，此时，推杆8滑动至弹出槽12与柱形卡槽13位置对应，因而挡止销11在弹性铰接的扭力作用下向伸缩杆9的圆周外侧转动使挡止销11的活动端部进入柱形卡槽13内，从而将推杆8锁止在当前位置；随着水位的不断上升，涡轮桨4受到水流逐渐增大的推力而产生转动并逐渐加速，进而经齿轮副14和联轴器15带动水泵5运转，水泵5运转后，经滤网件19过滤后的水经进水管17进入泵体内加压并经出水管18泵出至储水池6中；随着水流对涡轮桨4的不断推动，储水池6中的水量逐渐增大，其对排水孔7下方的推杆8产生向下的压力，但由于推杆8的竖向位置已被挡止销11锁定，故排水孔7不会产生泄漏，保证储水池6的中水量持续增加。

当储水池6中的水量增加至高于溢水孔24时，多余的水经溢水孔24排出，从而使得储水池6的水量保持动态稳定，避免不断增加的水量超出梁体2的额定荷载而将梁体2压坏。

另外，在强风状态下，即使河流水位没有上涨，但由于风力的推动作用，涡轮桨4也会产生转动而使梁体2增重，同样会起到稳定桥梁的作用。

同时，当水位较高后，水位的起伏会使浮箱10不断上下波动，而伸缩杆9的伸缩特性可对浮箱10的上下波动起到良好的缓冲作用，有效避免水位的上下冲击力对浮箱10和挡止销11产生破坏。

当上述外界状态解除后，河流水位降至原有高度或降至安全高度以下，或风力明显减弱，此时梁体2不再需要增重来维持稳定，可将储水池6中的水用于灌溉或其他用途，或转动浮箱10使伸缩杆9与推杆8之间产生转动，参考附图7，由于挡止销11与伸缩杆9偏心设置，因此当伸缩杆9顺时针转动时，挡止销11受到弹出槽12的槽口阻挡而向推杆8内侧转动使挡止销11从柱形卡槽13中脱离，从而完成推杆8的锁定解除，此时推杆8在储水池6中的水压作用下迅速下滑，排水孔7被打开，储水池6中的水经排水孔7排出使梁体2的重量减轻至初始重量；当排水孔7被打开后可回转浮箱10，在回转力与扭簧21的扭力作用下，伸缩杆9复位转动使挡止销11与弹出槽12之间恢复初始相对位置，便于下次使用时的自动锁定。

本发明结构巧妙，操作简单，通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而实现水泵的运转，将水源抽取至桥梁上以实现增重，不需要手动干预即可完成自动稳定操作，不仅有效解决了紧急情况下桥梁的稳定性问题，且有效替代了现有通过外部设备和人力进行压桥的操作方式，既极大限度地保障了桥梁的稳定性，又避免了现场操作存在的安全风险。

同时，本发明采用桥梁下方的现有水源作为增重物，不需要投入其他物资和设备，节省了大量成本，且实施过程中利用了水能和风能等自然资源来驱动水泵运转，不仅节省了电力，还可防止水流或强对流对电缆造成破坏而导致增重过程中断或带来更大的安全隐患。