专利名称：低桥位下降船过桥法的制作方法
技术领域：
本发明是关于低桥位下船舶过桥法，特别是低桥位下降船过桥法的发明，该方法用一种特制的至少可容纳一艘船的设施，上为敞口，两端设有双开式闸门，船在其中可降至低于正常航行水位，从而完成过桥的方法。
为了在低桥位下通行船舶，一般将桥的一孔梁设计为启闭式或升降式，但这种方式，使桥上或桥下的交通需中断运行特别在公铁两用桥或其行车密度大的情况下，这种方式甚至不能采用，而采取提高桥梁净空来解决，这样往往会增加大量工程投资，并在运营上，由于车辆往返均需爬高和制动，带来能源和费用的损失。当在既有线桥梁净空不能满足大型船舶通航而要求重建或改建桥梁及铁路、公路线路时，除了影响公路、铁路交通外，增加的工程投资更是巨大的。
本发明的任务是提供解决低桥位下船舶通行的方法。
所谓降船过桥法是个一系列的构想，就是采取多种多样的或分别或综合的措施将欲过桥的船舶降低至正常航行水位之下的方法，其上不能碰桥梁，其下不能碰河底，船体又不至为水所淹。这种降船过桥法的要点归纳如下表。
围堰式降船过桥法，就是在从桥的一跨为中心的上下一段航道，修建一围堰船闸。围堰船闸呈长条形，两端设开式弧状人字闸门。需通行的船舶驶入围堰船闸内，将两端闸门紧闭，然后降低围堰船闸内的水位，至船的最高点低于梁底标高时，将船缓缓驶过桥下，再向闸内充水至江面平，开船前进方向闸门，船即可驶离围堰船闸，完成整个过桥工作。
载体式降船过桥法，就是将要通过桥下的船舶，置于一载体内，调整载体内的水位，紧闭载体两端的闸门，然后加力使载体沉降，待船舶最高点低于梁底标高时，再驱动载体驶过桥下，徐徐撤掉加力，载体自动上浮，至载体内水位与江面平，开船前进方向的载体闸门，船舶即可驶离载体，自航于河道上。
浮力消减也可称克服浮力。对围堰式来说，是不需要的，对载体式来说，浮力消减及其加力的形式多种多样。
加力法就是当船舶进入载体内水被排至适量后，要使其沉降以便穿行于桥下，就必须加力来克服载体所受到的浮力。固定加力法就是载体两侧设有滑轮，在航道两端设趸座及转扬设备，用两束钢缆穿经载体两侧的滑轮，钢缆两端则与趸座与转扬设备相联接，收紧钢缆将载体强制沉降至船的最高点低于梁底，然后用固定牵引或载体自航牵引，将载体驶过桥下。随行加力，就是在载体两侧设若干对垂直螺旋桨及其动力装置，当船舶驶入载体后，螺旋桨向下推，载体上浮，调整好船舶与载体之间的水深，关闭载体两端的闸门，螺旋桨再朝上推，迫使载体沉降至船的最高点低于梁底，然后用固定牵引或载体自航牵引将载体驶过桥下。
负荷法就是在载体上附加一定的负荷，用来消减载体工作时受到的浮力全负荷，就是考虑空载船舶过桥时，载体受到的浮力最大，要克服这个浮力，也就需要最大附加负荷，这称之为全负荷。半负荷或称部分负荷，也就是考虑过往船舶不允许全空载，采取的相应措施。变负荷就是在载体设负荷悬挂装置，负荷的多少则按过往船舶的自重及载重量而定。需要时挂附到载体上，不需要时可将负荷卸放于航道旁。
减容法就是将载体两侧的上部(3～5米)设计成可调控的壳架和软盖。软盖下口与载体紧密衔接，软盖上口设有浮筒。根据船舶甲板上货物码放及设施情况，调整壳架高低，软盖覆于其上。当载体被强制沉降后，水可以淹及软盖，但不会进入载体内，从而使载体容积减小，载体所受的浮力也就被消减。
围堰式和载体式降船过桥法，都有水的排放问题，其方法也是多种多样的。其中在浮力消减使用随行加力时，螺旋桨使载体升降也可以完成水的排放工作。抽排水就是在船舶驶入围堰或载体内，关闭闸门后，使用数台大型抽水机迅速将闸内的水抽出，达到船舶能驶过桥下。气囊泄水，就是在围堰或载体内系若干个用高强柔性材料制成的气囊，用若干台大型压缩空气机向气囊内充气，待船舶驶入围堰或载体内关闭闸门后，将气放掉，则可使闸内水位迅速降低，浮筒升降排水，就是在载体两侧加挂一对或若干对可以升降的浮筒，在船舶进入载体后，将牵挂浮筒的钢丝绳，用卷扬机收紧，使载体拉向上，待船舶与载体间的水溶适当时，关闭两端的闸门，水的排放即告完成。充气调节排水，是指载体为双层空腔式结构，其腔下方可为敞口，上方设可启闭的孔，使用前载体腔内为水，待船舶进入载体后，关闭上孔并向腔内充气，载体则上浮，待船舶与载体间的水深适当时，关闭闸门，水的排放逐告完成。
上述水的排放方法，除独立使用抽水机排放法之外，其他各种排放均要配设辅助用抽水机，以备不时之需。
对于船的移动方式，其中自航，即船舶使用自身动力系统在围堰内行驶。牵引，则是在围堰两侧的端头设绞车来牵引船舶，在围堰内行驶。载体自航，就是在载体两侧的端头设动力系统以推动载体在桥下行驶。定位牵引就是在载体过桥的航道两端侧面或河岸上设置固定绞车，用钢缆的一端系于载体的一侧端头，另一端固定于绞车上，用动力机推动绞车将载体牵引驶过桥下。
实现降船过桥法的要点是当船的高度(船底至桅杆顶的垂直高度)等于或大于河底至梁底的高度时，应浚深该过桥航道段，直至满足船舶过桥的要求，并注意随时清淤，保持航道畅通。当船舶的高度小于河底至梁底的高度时，要注意平整该过桥航道段，以防船底或载体底触碰异物。要在围堰或载体内的底部，侧面，特别是端部设置防冲设备，并保证船与围堰或载体不出现硬接触，在围堰或载体侧面要设若干个系船带缆桩以稳定船舶，防止船舶前后左右幌动。当需要放水进闸内使船上浮时，要采用动力平衡输水系统，使水在闸室平面内均匀进入，使闸室中纵向和横向水流减为最小。以保障船舶安全。实现降船过桥法，还必须设有完备的现代化的测控设备，包括电子计算、雷达、电视、激光等技术装备，保证船舶准确无误，迅速安全进出闸并完成过桥工作。
实现围堰式降船过桥法的要点是围堰船闸的长度应满足通行最长船舶的要求，保证从上、下游方面进入围堰的船舶，其任何部位不能触碰桥梁其总长度为L＝2(l1+l2+l3)+b式中l1-最高水位时，船头部与梁底等高处至船尾的长度;
l2-最高水位时，船头部与梁底等高处的安全距离;
l3-船尾至闸门的安全距离;
b-梁底宽度。
围堰船闸的宽度，应保证该航道范围内通行各吨位船舶中最宽者的需要。围堰的高度则应满足最高水位加波浪侵袭高度。
围堰船闸的横截面可设计成整体U形状，或者其周边用管桩打入至基岩构成骨架，用钢筋水泥裹包管桩联成墙体。无论是何种结构形式或使用何种材料，两边闸门框架都应有足够的刚度，以防堰内外压差过大而发生形变。因此U形门框的顶部最好再设一紧密配合的双开式横梁。
在设计围堰船闸时，还应特别注意当围堰内船闸水位抽排至通航最低点时，围堰内水的重量(含船舶及其载重量)加围堰船闸的自重(含围堰埋入床内形成的摩擦力折合成围堰的自重)之和，应大于围堰所受到的浮力。达不到这种要求时，要用砼加厚周边，以增加围堰的自重。
由于船舶在过桥时，桥下流水断面突然变窄，这会使桥的上游出现壅水，桥下水流加速，围堰两侧以及桥墩处受到较大冲刷。这样造成的冲刷深度有的可达到10米以上。因此，设计围堰船闸时，要考虑其埋藏深度，必要时应对围堰船闸及桥墩采用防冲刷的措施。
实现载体式降船过桥法的要点是载体的外形大致如同一艘船的壳体，但两端是双开弧状人字闸门。载体的长度及宽度应满足通过最长与最宽的船舶的要求，载体的高度要与采取前述表列主要措施相配合，总的原则应满足最高水位时通行最高船舶的要求。载体宜采用两层钢板制造以增加其刚度，特别在两端闸门处要保证其形变不得影响闸门的密闭性。当采用加力法来消减载体浮力时，在过桥航道两端所设的趸座其重量之和(减去其排开的水重)应大于载体所受到的最大浮力。
发明所使用的围堰式降船与载体式降船，前者比较简易，后者比较复杂，但均非高难技术。在适用条件下，前者用于单一桥处较理想，而后者在30公里范围内有两座桥以上的情况使用是比较有利的。
本发明的使用，对国家工程建设具有非常大的经济效益。由于长江要与海洋沟通航行万吨级船舶，但受到现有几座桥的净空所限，故南京长江大桥需重建一座比既有桥增高16米的桥，仅此一项就需投资55亿元。而长江从吴淞口到宜昌除现有5座桥外，在建的有江阴、铜陵、长江大桥，拟建中的尚有京沪高速铁路桥及其他数座大桥，如都考虑通航万吨级船舶，这些既有的桥都需改建或重建，拟建的则需增高，其总投资约在200亿元以上。如采用本发明，长江与海洋沟通，基本不受船的吨位及其高度的限制，即长江能航行什么吨位的船舶，既有桥下就能通过什么吨位的船舶，新建桥时也无需增高。
附图描述了围堰式降船法的一个实施例。
附
图1一个钢筋砼围堰平面图附图2钢筋砼围堰纵剖图附图3钢筋砼围堰横剖1描述了降船过桥法采用钢筋砼结构的围堰〔1-1〕，〔1-2〕围堰两壁与〔6-1〕、〔6-2〕两座弧状人字闸门构成围堰的主体。〔7-1〕～〔7-14〕是桩基承台，支撑并固锁围堰，也是围堰施工时作支架承台的。〔8-1〕～〔8-8〕为系船带缆桩，〔6-2′〕是闸门开启后的位置。〔9〕为控制中心，是完成船舶过桥任务时的司令部所在地。〔4-1〕、〔4-2〕为既有桥墩，〔5〕为桥梁。
附图2描述了钢筋砼围堰纵剖面及船舶在围堰内的状态Hs为历史最高水位，Hm为闸门底标高。Hz为河底标高HQ为在历史最高水位时，船舶进闸时桅杆顶的标高，它高出梁底标高HL。Hd为船舶进闸时船底标高，在历史最低水位时，它必须高于Hm。HJ为降低过桥时的闸内水位标高。Hd1为船舶降低过桥时桅杆顶的标高，它必须低于HL。〔Z〕为船舶进闸时的状况，这时HQ高于HL，〔Z′〕为船舶驶过桥下后的状态，这时Hd1低于HL，HJ低于Hs。
图3描述了钢筋砼围堰横剖面呈U形状，它位于桥的一孔之中。当桥跨距较大时，也可以将其偏向一侧，使另一侧能通航其它船只。
权利要求
1.低桥位下的船舶过桥法，特别是降船过桥法，其特征是在桥的一孔航道使用特制的其上为敞口，中可容船舶，两端设有双开式人字闸门的降船过桥设施，船舶在该设施中被降至低于正常航行水位，使船的最高点低于桥梁底，再经过桥下，然后使船回复到正常航行水位。
2.根据权项1所述的低桥位下的船舶过桥法，其特征是围堰式降船过桥法，即在桥下的一段航道构筑一长条形围堰，两端设有闸门，船舶驶入堰内，关闭两端闸门，使围堰内的水位降低至船的最高点低于桥梁底时，将船缓缓驶过桥下，再充水至与江面平，开前进方向的闸门，船舶驶离围堰。
3.根据权项2所述的围堰式降船过桥法，其特征是围堰内水位的降低，采用气囊法，即在船进闸前向囊内充气，船进闸并关闭闸门后放气，并辅以抽水机来实施。
4.根据权项2所述的围堰式降船过桥法，其特征是当船舶的高度(船底至桅杆顶的垂直高度)等于或大于河底至桥梁底高度时，应浚深围堰内的河床，直至满足船舶过桥要求。
5.根据权项1所述的低桥位下的船舶过桥法，其特征是载体式降船过桥法，即一个类似船的壳体，两端设有闸门，当需要过桥的船舶进入载体内后，调整船与载体间的水深至适度，关闭闸门，然后使载体连同船舶沉降，至船的最高点低于桥梁底时，驱动载体驶过桥下，再使载体连同船舶上浮，至正常航行水位，开船前进方向载体闸门，船舶驶离载体。
6.根据权项5所述的载体式降船过桥法，其特征是使载体沉降的一种固定加力法，即在过桥航道段的两端设趸座和转扬设备，用两束钢缆将载体与其相联，加力收紧钢缆而迫使载体连同船舶沉降，放松钢缆则载体连同船舶上浮。
7.根据权项5所述的载体式降船过桥法，其特征是使载体沉降的是一种随行加力法，即在载体两侧设有若干对垂直螺旋桨及其动力装置，螺旋桨向上推水，载体连同船舶向下沉降，螺旋桨向下推水，则载体连同船舶上浮。
8.根据权项5所述的载体式降船过桥法，其特征是使载体连同船舶沉降的是附加在载体上的负荷，而使载体及船舶上浮的是附挂在载体上可升降的浮筒。
9.根据权项5所述的载体式降船过桥法，其特征是消减载体部分浮力的是减容法，即在载体上部(3-5米)，设可调控、升降的壳架和软盖。
全文摘要
本发明是关于在低桥位下的降船过桥法，分围堰式和载体式。围堰式适用于一处一桥，载体式用于1～30公里范围内有两座桥及以上时最理想。采用本法可以使长江中下游各既有桥不经改建或重建，新建桥时也无需增高，就能保证长江与海洋沟通时能航行大型船舶相适应。即拟重建的南京长江大桥就成为不必要，这可节省国家投资55亿元，推及整个长江中下游则可节约资金达200亿元以上。
文档编号E02C1/04GK1110351SQ94103720
公开日1995年10月18日 申请日期1994年4月8日 优先权日1994年4月8日
发明者李方程, 庞显才 申请人:李方程, 庞显才