一种兼具水力发电功能的铝-UHPC组合桥墩防撞装置

本发明涉及桥梁防护，特别是涉及一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置。

背景技术：

1、随着经济社会的高速发展，公共基础设施也随之更新换代，一大批桥梁不断涌现，新建、在建的大桥数量也不断增多，这使得桥梁与过往通行船舶之间的矛盾以及安全隐患日益突出，船舶撞击桥墩的事故屡屡发生，轻则造成船舶破损，重则导致桥梁垮塌，造成了严重的安全隐患与巨大的经济损失。为使桥梁在船舶的撞击下不产生严重损坏从而影响桥梁的正常使用，需要在桥墩上设置防撞装置。

2、现有技术中采用的桥墩防撞装置普遍存在以下技术不足：一、装置大多数为钢材以及塑料材质，在流水中容易受到外界侵蚀，使用寿命普遍不长。二、装置结构形式复杂，难以大批量制造，实用性不强。三、装置为整体式结构，遭受撞击后需要整体更换，难以维修且防护成本较高。四、装置体积较大，造成桥墩承受的流水阻力增大。五、装置功能单调，不能合理利用水力资源。

3、为此，提出一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，包括：

3、若干吸能单元，围绕桥墩外壁环形布置；所述吸能单元包括第一外壳，所述第一外壳内腔由内到外依次设有第一强磁体组、第二缓冲层、波纹板、第一缓冲层和超高性能混凝土；

4、若干发电单元，围绕桥墩外壁环形布置，所述发电单元位于所述吸能单元的内侧；所述发电单元包括第二外壳和第二强磁体组，所述第二强磁体组安装在所述第二外壳内，所述第二强磁体组上绕设有电线；

5、滑动单元，包括若干环形导轨、若干水平滚轮和若干竖向滚轮；若干所述水平滚轮沿若干所述环形导轨滑动连接，若干所述竖向滚轮与桥墩接触；

6、固定组件，包括若干阻流板和若干紧固部；

7、其中，所述第二外壳的外壁安装有若干所述环形导轨，内壁安装有若干所述竖向滚轮；所述第一外壳的外壁安装有若干所述阻流板，内壁上安装有若干所述水平滚轮；相邻所述第一外壳、相邻所述第二外壳均通过所述紧固部可拆卸连接；所述第一外壳和所述第二外壳均采用铝合金材质。

8、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述第一外壳内腔通过三个分隔板分割为四个空腔，三个所述分隔板沿所述第一外壳内腔由内而外依次间隔设置；

9、所述第一强磁体组、所述第二缓冲层、波纹板、第一缓冲层和超高性能混凝土由内而外依次设置在四个空腔内，并且所述波纹板和所述第一缓冲层安装在同一所述空腔内；

10、所述波纹板焊接在所述空腔的内壁上，所述第二缓冲层采用发泡泡沫，所述发泡泡沫注入所述空腔与所述波纹板之间。

11、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述阻流板包括第一阻流板和第二阻流板，所述第一外壳的外壁两侧分别安装有所述第二阻流板，所述第一外壳的外壁中段安装所述第一阻流板，所述第二阻流板上开设有若干第一螺纹孔；所述第二外壳的顶部两侧和底部两侧均安装有铝合金块，所述铝合金块上开设有若干第二螺栓孔；

12、所述紧固部包括第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓与所述第一螺纹孔螺纹连接，相邻两所述第二阻流板通过若干所述第一螺栓可拆卸连接；所述第二螺栓与所述第二螺纹孔螺纹连接，相邻两所述铝合金块通过若干所述第二螺栓可拆卸连接。

13、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述超高性能混凝土浇筑在所述空腔内。

14、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，第一强磁体组包括若干间隔设置的第一人工强磁石；第二强磁体组包括若干间隔设置的第二人工强磁石；若干所述第一人工强磁石等间距安装在所述空腔内；所述间距不小于所述第一人工强磁石、第二人工强磁石的宽度；

15、若干所述第二人工强磁石等间距安装在所述第二外壳内，所述第二人工强磁石上绕设有所述电线，所述电线位于所述第二外壳内腔中，所述电线的两端从所述第二外壳的顶部伸出，并且所述电线与所述第二外壳的缝隙处采用树脂密封，相邻两所述发电单元的所述电线通过防水接头连接；所述防水接头包括公头和与所述公头相适配的母头。

16、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述第一阻流板的长度、所述第二阻流板的长度均与所述第一外壳的高度相同；

17、所述第一阻流板的宽度、所述第二阻流板的宽度均不小于15cm，所述第一阻流板的厚度、所述第二阻流板的厚度均不小于0.4cm；

18、所述第一阻流板、所述第二阻流板与所述第一外壳的外壁切线之间的夹角为0°～15°。

19、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，若干所述环形导轨沿所述二外壳的外壁由上至下等间距排布，若干所述竖向滚轮沿所述二外壳的内壁由上至下等间距排布，若干所述水平滚轮沿所述第一外壳的外壁由上至下等间距排布。

20、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述第二缓冲层包括若干橡胶颗粒，若干橡胶颗粒注入至所述空腔内。

21、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述水平滚轮采用铝合金或不锈钢材质，所述水平滚轮的直径为1.5cm～3cm；所述竖向滚轮的直径为3cm～5cm；所述铝合金块的厚度不小于6mm。

22、根据本发明提供的一种兼具水力发电功能的铝-uhpc组合桥墩防撞装置，所述水平滚轮焊接在所述第一外壳的外壁上；所述竖向滚轮、所述铝合金块、所述环形导轨均焊接在所述第二外壳上。

23、本发明公开了以下技术效果：

24、本发明在流水冲刷桥墩时，通过若干阻流板对水流进行引导，通过水平滚轮和环形导轨滑动连接，带动防撞装置沿着桥墩环向旋转，进而有效引导水流绕过桥墩，减少了静止桥墩产生的湍流，进而减小水流带来的阻力，同时也减小了水流经过桥墩对桥墩背面产生的波浪效应，进而减小了对桥墩的振动和压力；

25、本发明在承受中小型船舶撞击时，通过水平滚轮和竖向滚轮的转动特性，使得船舶撞击方向发生偏转而不是直接承受正面撞击，进而有效减少桥墩承受的冲击力；遭受撞击时，最外层的超高性能混凝土直接承受正面冲击，其超高强度和超高韧性可以有效地将冲击力均匀分散给波纹板和第一缓冲层，波形板与第一缓冲层同时坍缩变形吸收大量冲击能量；剩余的一部分冲击力通过传递给第二缓冲层，第二缓冲层压缩变形吸收一部分能量，剩余的冲击能量通过水平滚轮传递至发电单元，此时的能量难以对桥墩形成致命损害。

26、本发明可以有效减少桥墩承受的流水压力，同时显著降低桥墩被船舶撞击至严重损坏的风险，相比于传统水域用桥墩防撞装置，本发明具备功能多样、耗能效果突出、可适应性更强，使用寿命更长等优点；

27、本发明在水位上涨时可及时上浮调整防护高度，适应性强；使用时，根据桥墩尺寸和防撞需求选择合适尺寸的防撞装置；首先，将水平滚轮安装环形导轨上，使得发电单元和吸能单元形成整体；然后，将装配好的若干发电单元绕桥墩拼接对齐形成圆形，通过紧固部将若干发电单元和若干吸能单元安装在桥墩上，再将发电层单元伸出的电线连接到蓄电装置上；防撞装置在受到水流冲击旋转时，吸能单元中的第一强磁体组与发电单元中第二强磁体组相对运动产生电能，并通过电线导出电能，产生的电力被储存在蓄电装置中用于路灯的夜晚照明，进而减少耗能。