一种可适应流冰撞击的桥梁加固用水上施工平台

1.本发明属于桥梁施工技术领域，尤其涉及一种可适应流冰撞击的桥梁加固用水上施工平台。


背景技术：

2.位于中国北方的江河湖海，冬季水面都会因低温而结冰。每年的春季回暖，冰面开裂，冰块在水流作用下快速运动，与水中的构造物发生碰撞。桥梁因跨江河湖海，在其出现病害后对其进行加固期间，搭设的施工平台受流冰撞击的危害更大，流冰对施工平台的撞击不仅影响结构安全，还会对平台上作业的技术人员人身安全造成威胁。
3.而目前，水上施工平台采用导管架围堰法虽然可以增强抗撞能力，但是没有任何减隔震措施，流冰直接撞击平台的管桩，长期的撞击会对管桩本身和钢结构的焊接点造成危害，给施工作业留下安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种可适应流冰撞击的桥梁加固用水上施工平台，平台主体连接的外加平台上设置可升降的破冰机构和排冰机构，破冰机构将流冰破碎后，通过流冰机构中的排冰机构滚轮叶片获得动力驱动破冰机构进行碎冰的桥梁加固用水上施工平台，解决流冰频繁撞击对水上施工平台造成损坏的问题。
5.为了实现此目标，发明采取了以下技术方案：一种可适应流冰撞击的桥梁加固用水上施工平台，其特征在于：包括水上施工平台主体1、管桩2、缓冲装置3、外加平台5、排冰机构、 破冰机构、控制系统8，所述的水上施工平台主体1固定在若干个管桩2的上端，所述的管桩2上套设有缓冲装置3，缓冲装置3的高度可调节，用以低于流冰对管桩2的撞击；所述的施工平台主体1前侧固定外加平台5，外加平台5下方悬吊排冰机构，所述的排冰机构包括左侧轮排结构、右侧轮牌结构、支架603，所述的外加平台5呈左右对称结构，左侧轮排结构与右侧轮排结构6关于外加平台5的左右对称平面对称设置，所述的右侧轮排结构6包括滚轮601、滚轮叶片602、第一链轮604、第二链轮611、转动轴612、固定轴624， 所述的滚轮601外侧沿着圆周方向固定连接有若干滚轮叶片602，若干个固定轴624固定在支架603上，固定轴624均沿着竖直方向平行设置，右侧轮排结构6若干个固定轴624从外加平台5的前侧中间位置依次向后侧和右侧排列，支架603转动安装转动轴612的中部，转动轴612下端固定第二链轮611，第二链轮611与若干个第一链轮604通过链条610形成链传动；所述的破冰机构包括左侧粉碎组件和右侧粉碎组件7，左侧粉碎组件与右侧粉碎组件7关于外加平台5的左右对称平面对称设置，右侧粉碎组件7包括夯架梁702、夯锤709，所述的转动轴612通过锥齿轮传动和两级带传动结构带动输出带轮703转动，输出带轮703为质量偏心结构，输出带轮703转动安装再第三轴701上，第三轴701的左侧和右侧分别固定一根夯架梁702的前端，夯架梁702的后端转动安装在支架603上，第三轴701通过钢丝绳悬挂夯锤709，夯架梁702后部通过弹簧711安装在支架603上，支架603的高度可调节。
6.优选地，转动轴612上端固定横向齿轮613，横向齿轮613与纵向齿轮614啮合，横向齿轮613与纵向齿轮614均为圆锥齿轮，横向齿轮613中心轴线与纵向齿轮614的中心轴线正交，所述的纵向齿轮614固定在第一轴618右端，第一轴618中部固定第一带轮620，第一轴618左端转动安装在支架603上，第一带轮620通过第二传动带623与第二带轮621形成带传动，第二带轮621和第三带轮622转动安装在第二轴619上，第二带轮621固定第三带轮622，第二轴619转动安装在支架603上，第三带轮622通过第一传动带704与输出带轮703形成带传动。
7.优选地，第三轴701两端转动安装在夯锤支架707的u形两竖直边端部，夯锤支架707的u形下侧边固定夯锤连接线上端，夯锤连接线下端固定夯锤709，所述的偏心块705前侧边缘固定偏心块705的后端，偏心块705向前伸出，夯锤支架707的u形两竖直边端部分别固定一个夯架梁702的前端，夯架梁702的后端转动安装在第二轴619的两端，每个夯架梁702后端均滑动安装一个滑块710，一个滑块710固定一个弹簧711的上端，弹簧711的下端固定在支架603上，每个夯架梁702的中部固定一个连接杆708的一端，连接杆708另一端固定在夯锤支架707的u形竖直边下端。
8.优选地，所述的外加平台5下方后侧左端和后侧右端均设置一个竖向滑轨501，竖向滑轨501为右侧轮排结构6高度调节进行导向，支架603下方后侧左端和后侧右端均转动安装滑轮617，滑轮617在竖向的滑轨501内上下滚动。
9.优选地，所述的外加平台5上两侧分别固定一个双筒的卷扬机502，右侧卷扬机502的两个卷筒的钢丝绳分别绕过一个外加平台5右侧固定的定滑轮504后固定一个连接座615，连接座615固定在支架603上，座侧卷扬机502的两个卷筒的钢丝绳分别绕过一个外加平台5左侧固定的定滑轮504后固定一个连接座615，连接座615固定在支架603上；所述的卷扬机502通过线路连接控制系统8。
10.优选地，所述的缓冲装置3包括滚珠轴承301、弹性轴305、防撞板306、橡胶垫307、缓冲弹簧308、气囊309，滚珠轴承301的内圈302沿着上下方向滑动安装在管桩2上，滚珠轴承301的外侧沿着圆周方向固定有若干向外伸出的弹性轴305，弹性轴305外神端固定防撞板306，防撞板306设置有多个端开的缺口，为相互不连接的多弧段组成的一个圆形结构，防撞板306外侧固定橡胶垫307，橡胶垫307外侧固定气囊309，且位于气囊309内侧与橡胶垫307连接的部位沿着圆周方向均布设置有若干个缓冲弹簧308。
11.优选地，每个管桩2外侧上部套设有中空的电动伸缩杆4，电动伸缩杆4上端固定在水上施工平台主体1下端面，电动伸缩杆4下端铰接滚珠轴承301的内圈302上端，电动伸缩杆4的伸缩使缓冲装置3可沿着竖直方向调整位置，一个电动伸缩杆4下端与一个缓冲装置3同轴且柔性连接，或者缓冲装置3沿着圆周方向通过多个均布的铰链与电动伸缩杆4下端铰接，所述的电动伸缩杆4通过线路连接控制系统8。
12.优选地，每个固定轴624上均通过一个棘轮结构605固定一个第一链轮604，用以第一链轮604单向转动，所述的固定轴624固定主动摆杆607一端，主动摆杆607另一端转动连接棘爪608一端，滚轮601转动安装在固定轴624上，滚轮601固定棘轮609，滚轮601与棘轮609同轴设置，棘爪608另一端插入到棘轮609的齿槽中，且棘爪608一端与主动摆杆607的铰接轴上设置有扭力弹簧，用以棘爪608另一端始终与棘轮609外轮廓接触。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.在管桩与防撞板之间设置滚珠轴承，减少了内圈与管桩的摩擦力，从而使装置运行的更加稳定。流冰撞击力在滚珠轴承的作用下，一部分能量转化为缓冲装置转动的动能，以消耗流冰的撞击能量，实现对管桩的保护。在防撞板与滚珠轴承之间用弹性轴连接，防止防撞板与管桩的刚性碰撞，以减小对管桩的碰撞损伤。防撞板外粘结一层橡胶垫，橡胶垫外侧设置气囊，气囊内侧固定连接若干缓冲弹簧，可吸收撞击力，避免管桩承受较大的冲击力，实现对管桩的保护。
14.2.在平台外设置滚轮排，一方面通过v字形布置角度可以起到对流冰等漂浮物的疏导作用以使流冰向两边排开，另一方面当流冰撞击轮排，流冰的撞击使滚轮转动，带动第一链轮转动，输出带轮转动使偏心块摆动，偏心块摆动提供的力使重锤下落破碎流冰，避免大体积浮冰在管桩周围流动对管桩撞击的威胁，保障了施工平台的安全。
15.3.电动伸缩杆的伸缩可使轴承竖向移动而带动缓冲装置，控制系统控制卷扬机使其卷起钢丝绳拉动轮排结构。可根据水位以及冰情调整缓冲装置在管桩外的位置以及轮排结构在滑轨上的位置，提高了装置的灵活性和使用率。
16.附图说明：图1是本发明的总体结构示意图.图2是本发明的缓冲装置结构图。
17.图3是本发明的右侧轮排结构图。
18.图4是图3中的a处局部放大图。
19.图5是本发明的右侧粉碎组件结构图。
20.图6是本发明的棘轮结构图。
21.图7是本发明的右侧轮排结构示意图。
22.图8是本发明的轮盘装置结构图。
23.图中：1、水上施工平台主体；2、管桩；3、缓冲装置；301、滚珠轴承；302、内圈；303、滚珠；304、外圈；305、弹性轴；306、防撞板；307、橡胶垫；308、缓冲弹簧；309、气囊；4、电动伸缩杆；5、外加平台；501、滑轨；502、卷扬机；503、钢绳索；504、定滑轮；6、轮排结构；601、滚轮；602、滚轮叶片；603、支架；604、第一链轮；605、棘轮结构；607、主动摆杆；608、棘爪；609、棘轮；610、链条；611、第二链轮； 612、转动轴；613、横向齿轮；614、纵向齿轮；615、连接座；617、滑轮；618、第一轴；619、第二轴；620、第一带轮；621、第二带轮；622、第三带轮；623、第二传动带；624、固定轴； 7、粉碎组件；701、第三轴；702、夯架梁；703、输出带轮；704、第一传动带；705、偏心块；706、通孔；707、夯锤支架；708、连接杆；709、夯锤；710、滑块；711、弹簧；8、控制系统。
24.具体实施方式：下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.若在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述，则其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方
案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：参考图1-图8，一种可适应流冰撞击的桥梁加固用水上施工平台，包括水上施工平台主体1、管桩2、缓冲装置3、电动伸缩杆4、外加平台5、排冰机构、 破冰机构、控制系统8，以观察者站在水上施工平台主体1上面向外加平台5的上下、前后、左右方向来定义本技术的上下、前后、左右方向，以便描述本技术，所述的水上施工平台主体1固定在若干个管桩2的上端，每个管桩2外侧上部套设有中空的电动伸缩杆4，电动伸缩杆4上端固定在水上施工平台主体1下端面，电动伸缩杆4下端为伸缩端，一个电动伸缩杆4下端与一个缓冲装置3同轴且柔性连接，或者缓冲装置3沿着圆周方向通过多个均布的铰链与电动伸缩杆4下端铰接，缓冲装置3活套在管桩2上，水上施工平台主体1迎冰面方向设有外加平台5，外加平台5左侧和右侧分别设置左侧轮排结构和右侧轮排结构6，外加平台5左侧和右侧分别设置一个竖向滑轨501，左侧粉碎组件和右侧粉碎组件7分别设置于外加平台5上方的左侧和右侧，右侧轮排结构6通过悬吊方式安装在外加平台5下方，右侧轮排结构6后侧与竖向滑轨501滑动连接，右侧轮排结构6与右侧粉碎组件7通过齿轮传动机构连接，外加平台5上设置有控制系统8。
27.所述的缓冲装置3包括滚珠轴承301、弹性轴305、防撞板306、橡胶垫307、缓冲弹簧308、气囊309，所述的内圈302与外圈304之间设置滚珠303,以减小缓冲装置3转动时的摩擦阻力；滚珠轴承301包括内圈302、滚珠303、外圈304，滚珠轴承301外侧沿着圆周方向设有若干向外伸出的弹性轴305，弹性轴305外神端固定防撞板306，用以降低防撞板306向内侧运动的速度，消减冰直接撞击管桩2产生的冲击力和震动，使水上施工平台主体1安全和稳定，防撞板306设置有多个端开的缺口，为相互不连接的多弧段组成的一个圆形结构，防撞板306外侧固定橡胶垫307，橡胶垫307外侧固定气囊309，且位于气囊309内侧与橡胶垫307连接的部位沿着圆周方向均布设置有若干个缓冲弹簧308，以增强管桩2抵抗流冰撞击的能力。电动伸缩杆4下端铰接滚珠轴承301的内圈302上端，有利于缓冲装置3受到流冰撞击时发生转动，电动伸缩杆4的伸缩使缓冲装置3可沿着竖直方向调整位置，根据实际冰情调整缓冲装置3的竖向位置。当流冰临近管桩2，缓冲装置3外侧的气囊309率先抵御流冰的撞击，同时气囊309内侧的缓冲弹簧308压缩，橡胶垫307缓冲撞击力，防撞板306内移，弹性轴305被压缩，缓冲装置3转动，装置通过吸收撞击能量，进而使流冰撞击管桩2产生的危害降低。
28.所述的排冰机构包括左侧轮排结构和右侧轮牌结构，所述的外加平台5呈左右对称结构，左侧轮排结构与右侧轮排结构6关于外加平台5的左右对称平面对称设置，所述的右侧轮排结构6包括滚轮601、滚轮叶片602、支架603、第一链轮604、主动摆杆607、棘爪608、棘轮609、链条610、第二链轮611、转动轴612、横向齿轮613、纵向齿轮614、连接座615、轮盘装置616、滑轮617、第一轴618、第二轴619、第一带轮620、第二带轮621、第三带轮622、第二传动带623、固定轴624， 所述的滚轮601外侧沿着圆周方向固定连接有若干滚轮叶片602，若干个固定轴624固定在支架603上，固定轴624均沿着竖直方向平行设置，右侧轮排结构6若干个固定轴624从外加平台5的前侧中间位置依次向后侧和右侧排列，每个固定轴624上均通过一个棘轮结构605固定一个第一链轮604，用以第一链轮604单向转动，外加平台5下
方后侧左端和后侧右端均设置一个竖向滑轨501，竖向滑轨501为右侧轮排结构6高度调节进行导向。支架603下方后侧左端和后侧右端均转动安装滑轮617，滑轮617在竖向的滑轨501内上下滚动。
29.支架603后端右部转动安装转动轴612的中部，转动轴612下端固定第二链轮611，第二链轮611与若干个第一链轮604通过链条610形成链传动，第二链轮611与若干个第一链轮604转向相同。
30.所述的固定轴624固定主动摆杆607一端，主动摆杆607另一端转动连接棘爪608一端，滚轮601转动安装在固定轴624上，滚轮601固定棘轮609，滚轮601与棘轮609同轴设置，棘爪608另一端插入到棘轮609的齿槽中，且棘爪608一端与主动摆杆607的铰接轴上设置有扭力弹簧，用以棘爪608另一端始终与棘轮609外轮廓接触。
31.所述的纵向齿轮614固定在第一轴618右端，第一轴618中部固定第一带轮620，第一轴618左端转动安装在支架603上，第一带轮620通过第二传动带623与第二带轮621形成带传动，第二带轮621和第三带轮622转动安装在第二轴619上，第二带轮621固定第三带轮622，第二轴619转动安装在支架603上，第三带轮622通过第一传动带704与输出带轮703形成带传动。
32.所述的破冰机构包括左侧粉碎组件和右侧粉碎组件7，左侧粉碎组件与右侧粉碎组件7关于外加平台5的左右对称平面对称设置，所述的右侧粉碎组件7包括第三轴701、夯架梁702、输出带轮703、第一传动带704、偏心块705、通孔706、夯锤支架707、连接杆708、夯锤709、滑块710、弹簧711，所述的输出带轮703转动安装在第三轴701上，所述的输出带轮703上设置有多个分部不均匀的径向通孔706，用以输出带轮703质量分布不均匀，所述的夯锤支架707呈u形结构，第三轴701两端转动安装在夯锤支架707的u形两竖直边端部，夯锤支架707的u形下侧边固定夯锤连接线上端，夯锤连接线下端固定夯锤709，所述的偏心块705前侧边缘固定偏心块705的后端，偏心块705向前伸出，夯锤支架707的u形两竖直边端部分别固定一个夯架梁702的前端，夯架梁702的后端转动安装在第二轴619的两端，每个夯架梁702后端均滑动安装一个滑块710，一个滑块710固定一个弹簧711的上端，弹簧711的下端固定在支架603上，每个夯架梁702的中部固定一个连接杆708的一端，连接杆708另一端固定在夯锤支架707的u形竖直边下端。
33.所述的外加平台5上两侧分别固定一个双筒的卷扬机502，右侧卷扬机502的两个卷筒的钢丝绳分别绕过一个外加平台5右侧固定的定滑轮504后固定一个连接座615，连接座615固定在支架603上，座侧卷扬机502的两个卷筒的钢丝绳分别绕过一个外加平台5左侧固定的定滑轮504后固定一个连接座615，连接座615固定在支架603上。
34.转动轴612上端固定横向齿轮613，横向齿轮613与纵向齿轮614啮合，横向齿轮613与纵向齿轮614均为圆锥齿轮，横向齿轮613中心轴线与纵向齿轮614的中心轴线正交。
35.所述的电动伸缩杆4和卷扬机502通过线路连接控制系统8。
36.控制系统8控制卷扬机502，卷扬机502卷起钢绳索503，通过定滑轮504拉起连接座615以使右侧轮排结构6沿滑轨501上下移动。
37.流冰与滚轮601接触产生的推力使滚轮叶片602转动，将流冰向施工平台左右两侧排开，同时滚轮601随滚轮叶片602转动，带动四个第一链轮604转动，第一链轮604与链条610啮合传递的动力使第二链轮611转动，然后转动轴612转动并带动固定连接在转动轴612
上端的横向齿轮613转动，横向齿轮613转动驱动纵向齿轮614，使第一带轮620转动，第一带轮620通过第二传动带623使第二带轮621转动，并驱动第三带轮622转动，第三带轮622通过第一传动带704使输出带轮703转动，当滚轮601出现反方向转动时，棘爪608便插入棘轮609齿以阻止第一链轮604转动，当输出带轮703转动时，偏心块705随输出带轮703转动，在偏心块705的离心作用下，夯锤支架707绕第二轴617上下摆动，夯锤709固定安装在夯锤支架707上，当夯锤支架707向下摆动时，产生摆动力使夯锤709上下运动，进行锤击破冰作业。夯锤709的上端呈圆柱体，下端呈圆锥体，有利于夯锤709粉碎流冰，提高粉碎效率。
38.当流冰顺流而下，右侧轮排结构6受到流冰的推力，滚轮叶片602转动，将流冰向水上施工平台两侧排开，实现排冰的目的；滚轮601单向转动，带动滚轮601上端的第一链轮604转动，输出带轮703带动偏心块705转动，产生摆动力使夯锤709粉碎流冰；当流冰靠近管桩2时，气囊309和缓冲弹簧308率先抵挡流冰的撞击，橡胶垫307和弹性轴305被压缩，防撞板306内移，进一步缓冲流冰撞击力，同时由于滚珠轴承301，流冰的能量转化为装置的动能，进而可减小流冰的撞击力，增强防撞效果。
39.本发明可根据水位和冰情调整缓冲装置3和右侧轮排结构6的位置，提高了装置的灵活性和使用率；当流冰顺流而下，本发明可通过排冰、破冰、防撞三个方面对流冰进行处理，有利于平台适应流冰的撞击。
40.以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。