一种可滚动式分级耗能防船撞缓冲装置的制作方法

本技术主要涉及桥梁防船撞，特指一种可滚动式分级耗能防船撞缓冲装置。

背景技术：

1、随着碰撞防护需求的提升，如今需要大量的能够有效防护桥梁结构的防船撞结构。因此，在设计通航水域桥梁时，必须考虑船撞问题。否则，将可能导致桥梁结构发生破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失、人员伤亡以及非常负面的社会影响。

2、目前，在桥梁防船撞领域内，存在各类防撞结构与防护方案。如：桩承式防撞结构、木结构护舷、橡胶护舷、frp材料护舷、钢结构护舷等。对标其他类别护舷结构，钢结构护舷具有较高的强度、延性等优异的耗能特点，以及具有良好的经济性与施工简便的特点。钢结构护舷近年来在我国深水桥梁的防船撞中得到广泛的运用，如近年修建的苏通大桥、金塘大桥和上海长江大桥等都有所运用。公开文献也报道了一些钢结构防船撞装置，例如：

3、1、中国专利：桥梁的缓冲消能的防撞装置，申请号：201310290280.x，申请日：2013.06.28，申请人：杨光华，地址：315010浙江省宁波市白云街15弄20号301室，发明人：杨光华，摘要：本发明涉及一种桥梁的缓冲消能的防撞装置，包括在桥梁桥墩或防撞墩或航道墩承台的外围套装着具有长滑槽的防撞构架，防撞构架的长滑槽与桥墩或防撞墩或航道墩承台的二头之间布设着缓冲器，防撞构架的长滑槽与桥墩或防撞墩或航道墩承台的二侧之间布设着缓冲装置，防撞构架的头部呈现流线形或山形头部，在桥梁前和航道二侧的防撞构架上设置防船撞的限高架。该技术优点，当船撞防撞构架头部和防船撞的限高架时，防撞构架的长滑槽移动，压迫缓冲器作功，消耗船只动能，同时，在防撞构架头部的山形斜面或流线形导向面的导引下，船只被纠偏，限高架挡住超高船只，保护桥梁桥架，当船侧撞防撞构架，防撞构架的长滑槽的缓冲装置保护了桥墩或防撞墩。

4、2、中国专利：一种应用于桥梁结构的被动防船撞节段及防船撞缓冲装置，申请号：202110453707.8，申请日：2021.04.26，申请人：湖南大学，地址：410000湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号，发明人：樊伟、宿华祥、邵旭东，摘要：本发明公开了一种应用于桥梁结构的被动防船撞节段及防船撞缓冲装置，包括防撞箱体，防撞箱体为由钢-uhpc组合面板围设而成的封闭腔体结构，钢-uhpc组合面板包括相互固接的钢板层和uhpc层，uhpc层设置在防撞箱体的外侧，防撞箱体内设置有用于抵消船体撞击力的消能钢管。本发明的防船撞缓冲装置内部采用的消能钢管，可极大提高结构的耗能效果，从而有效增强桥梁结构的抗撞击能力；与外界水和空气接触部位采用uhpc覆盖，由于uhpc具有极好的耐久性，可保证防船撞装置在全寿命周期中的工作性能并降低成本。uhpc的耐久性好使其能够适用于各种水域环境。而消能钢管内贯通的空心孔使得所提出的防船撞装置具有良好的消波和减小浮力的作用。

5、3、中国专利：一种悬浮式防船撞耗能装置，申请号：201810566651.5，申请日：2018.06.05，申请人：中南大学，地址：410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号，发明人：卫军、黄敦文、刘康、张强、卫俊、董荣珍，摘要：一种悬浮式防船撞耗能装置，包括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、悬浮在水中的缓冲装置；设置在缓冲装置与桥墩之间的悬浮导轨；船体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，并配合悬浮导轨带动防撞装置整体转动。本发明通过转动卸能装置在船撞击在桥墩之前，拨转船头、配合悬浮导轨实现被动避让，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。

6、4、中国专利：一种钢箱-混凝土组合式防船撞装置，申请号：202120310476.0，申请日2021.02.03，专利权人：湖南大学，地址：410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路28号，发明人：樊伟、谢瑞洪、孙文彪、邵旭东，摘要：本实用新型公开了一种钢箱-混凝土组合式防船撞装置，其特征在于，包括围成环状的若干个箱体结构，相邻两个箱体结构固定连接；所述箱体结构包括钢箱(2)和固定设置于所述钢箱(2)外侧面上的混凝土层(1)；所述钢箱(2)未设置混凝土层(1)的表面设置有防水涂层(7)；所述钢箱(2)内设置有耗能结构。本实用新型防船撞装置具有高的强度、耐久性、抗冲击性能，能够在船舶撞击下分布荷载至钢箱，使更多的耗能元件能够参与受力，提升耗能效率；克服了传统钢结构护舷所存在的不足，具有耗能效率高、各构件功能明确、耐腐蚀性好、自重较轻、施工简便、成本低等优点。

7、5、中国专利：一种新型组合式多级耗能防船撞结构，申请号：202120575350.6，申请日2021.03.19，专利权人：中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司，地址：430074湖北省武汉市东湖新技术开发区高新六路97号，专利权人：中铁大桥局集团有限公司，发明人：向兴军、赵棚、都恩伯、魏骞、黄鹏、张皓冬、杨正平、王敬、旷云飞、丁香林、芦亮、吴芳，摘要：本实用新型公开了一种新型组合式多级耗能防船撞结构，防船撞结构设置有多层防护装置包裹桥墩设置，包括若干复合材料护舷、钢复组合结构和闭孔芯材，复合材料护舷设置于防撞结构迎撞面外壁，钢复组合结构包括由x夹层结构、y夹层结构及闭孔芯材组成的三角形结构，x夹层结构和y夹层结构的舱室内填充有高饱和度闭孔缓冲芯材，钢复组合结构环绕桥墩设置。本实用新型，能够减小传递至桥墩上的作用力，保护桥梁免受损伤，降低船舶的损伤，钢复组合结构内填充有高饱和度闭孔缓冲芯材，使其具有良好的缓冲吸能特性，同时能在破舱状态下提供浮力，避免防撞结构沉没的问题，提升防船撞结构的稳定性与可靠性，提升用户体验。

8、经研究发现，不同结构的防撞装置的防撞效果及安装维护便捷程度都不同。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种可滚动式分级耗能防船撞缓冲装置，该装置防撞效果好，且安装维护方便。

2、采用的技术方案为：

3、一种可滚动式分级耗能防船撞缓冲装置，其包括多块中空外钢壳和多块中空内钢壳，所述的中空内钢壳用于保护桥梁墩台，刚度不能过大，以免被撞击时对墩台造成过大的拍击力，钢腔内可填充细砂或泡沫类材料、柔性泡沫橡塑，多块中空内钢壳通过插销式连接件连接形成内钢壳圈圈围在桥墩的四周，即中空内钢壳的连接端面设置有连接耳，两块中空内钢壳的连接耳通过插销栓接；所述的中空外钢壳用于传递撞击力，需要较大的刚度，钢腔内可填充普通混凝土、hupc或其他密实刚性材料。多块中空外钢壳通过插销式连接件连接形成外钢壳圈圈围在内钢壳圈的外部，即中空外钢壳的连接端面也设置有连接耳，两块中空外钢壳的连接耳通过插销栓接；内钢壳圈和外钢壳圈之间可转动布置有多个钢桶ⅰ，多个钢桶ⅰ呈环状布置，钢桶ⅰ的上下两端分别通过上限位板和下限位板限位在内钢壳圈和外钢壳圈之间的空腔内，钢桶ⅰ内填充有柔性材料。

4、进一步优选的：所述的柔性材料为细砂或泡沫类柔性材料。

5、进一步优选的：所述的中空内钢壳的外壁安装有用于与桥墩固定连接的固定式连接螺栓。

6、进一步优选的：所述的中空内钢壳的外壁固定有橡胶护舷。橡胶护舷能发挥很好的缓冲作用，增加撞击接触时间，减小初始撞击力。

7、进一步优选的：所述的上限位板和下限位板分别固定在钢桶ⅰ的上下两端或分别固定在内钢壳圈和外钢壳圈的上下两端，将钢桶ⅰ限位在内钢壳圈和外钢壳圈之间。

8、进一步优选的：所述的内钢壳圈的外部圈围设置有由多块中空钢壳通过插销式连接件连接形成的中间钢壳圈，中空钢壳内填充有混凝土，中间钢壳圈设置在内钢壳圈和外钢壳圈之间，钢桶ⅰ的两端分别通过上限位板和下限位板限位在内钢壳圈和中间钢壳圈之间的空腔内，中间钢壳圈和外钢壳圈之间可转动布置有多个钢桶ⅱ，多个钢桶ⅱ呈环状布置，钢桶ⅱ的上下两端分别通过上限位板和下限位板限位在中间钢壳圈和外钢壳圈之间的空腔内，钢桶ⅱ内填充有半刚性材料。所述的半刚性材料为砂石。

9、进一步优选的：所述的上限位板和下限位板分别固定在钢桶ⅱ的上下两端或分别固定在中间钢壳圈和外钢壳圈的上下两端，将钢桶ⅱ限位在中间钢壳圈和外钢壳圈之间。

10、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

11、1、防撞缓冲装置整体为类似轴承构造，钢桶ⅰ及钢桶ⅱ作为滚子，可实现外钢壳相对内钢壳的转动，达到导向的作用，在船舶撞击相互作用时，能有效的使船舶转向，保留大部分的船舶动能，减小撞击力，达到四两拨千斤的效果。实际应用时可根据防撞能力多层布置，通过内外耗能元件的刚度区别达到分级耗能的效果。

12、2、防撞缓冲装置内部耗能元件结构简单，内中外钢壳通过限位板和钢桶ⅰ及钢桶ⅱ的耗能元件在竖向相互制约，使得内外钢壳不需要横向方向的连接，成为独立的壳体，可以实现相互之间的转动，能做到抗撞能力可量化。

13、3、整个防撞装置安装简单，耗能元件及内外钢壳均为预制构件，且钢壳间采用齿口销钉连接，构件损坏后更换方便。

14、4、中空外钢壳内填充混凝土，能起到很好的抗冲击、抗穿刺效果，能使更多的耗能元件同时参与受力，更好的发挥装置的耗能能力，由外到内，由刚变柔，达到分级耗能的目的。