一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥的制作方法

本发明涉及一种水上应急通行装备，具体涉及一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，属于道路桥梁工程材料领域。

背景技术：

1、现代浮桥的主体称为浮筒（水上浮筒），是由高分子聚乙烯通过大型机械设备加工而成。浮桥的构造和老式浮桥类似，但是在特点和功能上有很大区别:

2、1、浮筒主体之间无缝连接，稳定性好。

3、2、浮筒表面花纹设计，防滑。

4、3、材料稳定性好，防腐蚀、抗冲击性强等特点，适于常年置于室外水域中。

5、4、浮桥建成后无需保养维护。

6、5、现代浮桥主要功能不再是人们渡水的重要工具，更多的用于景区浮桥，观光走廊等。

7、随着近年来温室效应的加剧，各种自然灾害频发，对我们的公共安全应急处理提出了很大的挑战，在发生诸如地震、山洪、暴雨、泥石流等灾害时，如何尽快地打开一条生命通道，将救援力量运送至受灾地区、将受灾群众转移至安全地方，保障人民生命财产安全，是我们首要面临的重大问题，也对我们的道路通行保障能力提出了考验，如2020年高考期间，安徽受暴雨影响，安徽歙县境内多条河流水位上涨，为让歙县高三学子能全部参加高考，当地武装部连夜搭建浮桥，让考生正常参加考试，因此有必要快速对遭受破坏的道路、桥梁进行补救措施，保障道路基本通行能力。

8、针对道路、桥梁受损问题，目前普遍采用的方法是铺设临时填充物、搭建浮桥等措施，而此类方式存在填充物及浮桥质量大、应急施工速度慢等问题，且普遍需要大型器械开道，然后由运输车辆运至受损道路，因此在应急装备的材料选择、结构设计上还存在很大优化空间。

技术实现思路

1、为解决现有应急水上浮桥存在单节桥体质量大、拼装速度慢、承载力不足的技术问题，本发明提供一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥。

2、本发明所采用的技术方案为：所述浮桥包括多节桥体，其中相邻两节桥体锚固拼接，每节桥体设有桥体控制装置；

3、每节桥体由多个预制单元体固接构成，其中每个预制单元体包括上部盖板、下部承载板和多个浮筒，其中每个浮筒为中空六棱柱体，多个浮筒设置在上部盖板和下部承载板之间且三者可拆卸连接，多个浮筒等间距排列设置，相邻预制单元体的对应的浮筒紧密连接；其中上部盖板、下部承载板和每个浮筒为碳纤维复合材料制成。

4、进一步的，碳纤维复合材料由以碳纤维为增强体，以树脂为基体形成的复合材料，其中树脂基体选用热固性双组分聚氨酯体系，即异氰酸酯组分和多元醇组分，其中碳纤维复合材料组成原料各组分按体积份数配比如下：碳纤维60~70份，热固性双组份聚氨酯体系30~40份。

5、进一步的，上部盖板的长细比范围在1.2~2.8，沿板体垂直于行车道方向可手风琴式折叠；下部承载板由碳纤维复合材料组成，内部为中空体结构，边界厚度范围在3~8cm，并与一组浮筒紧密连接。

6、进一步的，每个浮筒的顶部与底部均为碳纤维复合材料密封，浮筒高度范围在20~50cm，每个浮筒的顶部与底部的厚度范围在5~15cm。

7、进一步的，每节桥体控制装置包括充气泵、空气管和两个电机，电机和充气泵安装于每节桥体双侧侧边的中部浮筒中，空气管呈t字型布置，其中水平段设在桥体的一侧且与预制单元体垂直设置，竖直段的一端设置在每节桥体位于中心相邻预制单元体的连接处，电机驱动充气泵为空气管充气或者抽气，从而实现桥体的折叠或者展开。

8、进一步的，每节桥体接触面上侧预留旋转套环，将桥体推入水面上后，通过人工定位的方式旋转套环，插入无螺纹螺栓，固定桥体结构。

9、进一步的，在浮桥外侧折叠开口端内侧两节桥段下底面预留螺孔，空气通道与对应的电机和充气泵连通，当桥体折叠时推动活塞推出螺栓进入螺孔，进行折叠接触面的固定。

10、进一步的，内侧折叠接触面直接通过螺栓锚固拼接，在浮桥内侧折叠开口端上顶面预留锯齿状拼接结构，当桥体横向展开时插入无螺纹螺栓，固定桥体结构。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、1、本发明采用碳纤维复合材料预制浮桥桥体，其主要浮体结构由上部盖板、中部蜂窝状浮筒、下部承载板三部分组成，采用真空灌注的工艺成型桥体，其中上部盖板与中部浮筒、中部浮筒与下部承载板均在接触面密封，中部浮筒之间沿桥体横向留有空隙，供水流通过，减小水流对铺设桥体的冲击力，在每节桥体两侧安装电机、充气泵以及空气管，通过空气在空气管中的充放气，实现桥体横向自动展开与折叠，每节桥体之间由螺栓锚固拼接。在发生紧急事故时，可作为临时应急装备，快速组成通道，供车辆、行人通行，由于碳纤维复合材料自身的材料优越性，增强了桥体的承压能力，同时本水上浮桥可重复拆卸使用，降低了使用过程中的碳排放；

13、2、采用碳纤维作为增强体复合聚氨酯、以树脂为基体形成的复合材料作为浮桥主体材料，材料质量轻，耐腐蚀不生锈，在复杂水质环境中使用寿命比钢制件长得多，稳定性好，力学性能优异，密度低，具有良好的断裂韧性，抗疲劳性，抗蠕变性；

14、3、应急救援速度快，每节桥体都是预制生产，无需再进行其他的加工制作，直接就可投入使用；

15、4、拼接工艺简单，每节桥体都可沿桥体横向气压自动展开，只需在现场完成每节桥体间的拼接工作即可投入使用。占据空间小、方便运输，每节桥体都可沿桥体横向气压自动折叠，便于装车运输。绿色环保，全桥不采用钢材等其他材料，全部由碳纤维复合材料组成，且在完成工作后可将浮桥拆卸收装，重复使用。

技术特征：

1.一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于：所述浮桥包括多节桥体，其中相邻两节桥体锚固拼接，每节桥体设有桥体控制装置；

2.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，碳纤维复合材料由以碳纤维为增强体，以树脂为基体形成的复合材料，其中树脂基体选用热固性双组分聚氨酯体系，即异氰酸酯组分和多元醇组分，其中碳纤维复合材料组成原料各组分按体积份数配比如下：碳纤维60~70份，热固性双组份聚氨酯体系30~40份。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，上部盖板的长细比范围在1.2~2.8，沿板体垂直于行车道方向可手风琴式折叠；下部承载板由碳纤维复合材料组成，内部为中空体结构，边界厚度范围在3~8cm，并与一组浮筒紧密连接。

4.根据权利要求3所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，在浮桥外侧折叠开口端内侧两节桥段下底面预留螺孔，空气通道与对应的电机和充气泵连通，当桥体折叠时推动活塞推出螺栓进入螺孔，进行折叠接触面的固定。

8.根据权利要求7所述的一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，其特征在于，内侧折叠接触面直接通过螺栓锚固拼接，在浮桥内侧折叠开口端上顶面预留锯齿状拼接结构，当桥体横向展开时插入无螺纹螺栓，固定桥体结构。

技术总结
一种新型碳纤维复合材料应急水上浮桥，涉及道路桥梁工程材料技术领域。所述浮桥包括多节桥体，其中相邻两节桥体锚固拼接，每节桥体设有桥体控制装置；每节桥体由多个预制单元体固接构成，其中每个预制单元体包括上部盖板、下部承载板和多个浮筒；其中上部盖板、下部承载板和每个浮筒为碳纤维复合材料制成。所述浮桥结构承载力强，在发生紧急事故时，可作为临时应急装备，快速组成通道，供车辆、行人通行，中部浮筒间留有一定间距，可供水流通过，减小水流对铺设桥体的冲击力，每节桥体两侧安装电机、充气泵与空气管，通过空气在空气管中的充放气，实现桥体横向自动展开与折叠，方便运输，达到快速铺装的效果。

技术研发人员：朱有伟,孙洪鹏,李升亮,刘明,陈博学,张利先,曹珊珊,安国峰,高歌,邰云野
受保护的技术使用者：黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13