一种保护水中桥墩被撞的装置及其制作方法与流程

本发明涉及桥墩保护领域，具体涉及一种保护水中桥墩被撞的装置及其制作方法。

背景技术：

1、随着科学技术及社会经济的发展，大中小型桥梁正大规模的建设，其中不乏有很多跨越河流的桥梁，在这些桥梁当中，部分桥梁存在通航要求，作为通航孔边界的构筑物——桥墩起着重要的作用，一方面桥墩作为支撑桥梁上部结构的构造物需承受着上部结构的作用力，另一方面考虑到通航船只的防撞要求，为确保结构稳定，桥墩应能够承受船只的撞击力。

2、船只撞击水中桥墩不仅容易造成船只损毁的事故，而且在一定程度上对桥墩造成结构性的受损，影响桥墩的耐久性及承载力，若桥墩损毁程度较大时，还会引起上部结构的安全性，因此水中桥墩的防护是非常有必要的。

3、目前，对于水中桥墩的防护，一般较为常见的处理方法是桥墩上设置防撞护弦及相关消能设施，但由于防撞装置被船只撞毁坏后，通常都只能更换，不能重复使用，且相关设施结构不够稳固，整体刚度也不够，在承受较大撞击力时容易损坏，使得较大的冲击力还是由桥墩承受，导致防撞效果达不到预期效果。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种保护水中桥墩被撞的装置及其制作方法，利用uhpc作为防撞骨架，以非牛顿流体阻尼效应的性质，既实现了非牛顿流体的防撞装置的防撞性能，又可有效缓冲船只的冲击力，且当船只移离后，相关装置恢复原状，可多次重复使用。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种保护水中桥墩被撞的装置，包括环形防撞体、用于固定环形防撞体的钢绞线以及多个带滑轮的阻尼器；所述环形防撞体包括环形uhpc防撞骨架和气囊，uhpc防撞骨架的上部固定设置有高性能防腐防水材料囊体，该囊体内注入非牛顿流体填充物，该囊体从uhpc防撞骨架的上部向下延伸以覆盖uhpc防撞骨架的侧面，可以实现环形uhpc防撞骨架和高性能防腐防水材料囊体共同上下浮动；

4、所述uhpc防撞骨架为多段拼装的环形中空封闭结构；所述气囊设置于中空的uhpc防撞骨架内；uhpc防撞骨架是由超高性能混凝土材料制造，骨架根据需保护桥墩的外型分段预制，最终拼装成环形结构，每段骨架的竖向高度根据通航航道等级、水下深度综合考虑，相关长度必须满足船只能正常撞击到骨架及满足骨架随潮汐能上下自由浮动的要求。骨架采用囊内中空结构，骨架根据自重、需要承受外部重力、浮力及撞击力综合考虑囊内空间及骨架壁厚。

5、所述高性能防腐防水材料囊体上、下端口分别设置流体入口阀、流体出口阀，非牛顿流体从上部流体入口阀流入，当需要更换非牛顿流体物质时，从高性能防腐防水材料囊体下部流体出口阀排走所述流体；高性能防腐防水材料囊体迎撞侧设置橡胶条；

6、uhpc防撞骨架外侧设有预留钢丝孔洞，钢绞线穿过多段uhpc防撞骨架的预留钢丝孔洞，待多段uhpc防撞骨架拼装好，张拉钢绞线，使之形成一个整体。

7、进一步的，环形uhpc防撞骨架内侧设置多个带滑轮的阻尼器，水中桥墩外围固定设置有带凹槽的钢板或带导轨的钢板，阻尼器一端的滑轮嵌入凹槽内或滑轮在导轨上下自由移动，阻尼器的另一端与uhpc防撞骨架连接。

8、进一步的，阻尼器的另一端安装在uhpc防撞骨架内侧，uhpc防撞骨架内部预埋螺纹套筒，阻尼器的另一端连接到螺纹套筒中，当有外力撞击到uhpc防撞骨架上时，各个阻尼器共同作用，抵消部分撞击力；阻尼器与桥墩接触部分设有滑轮，目的是让uhpc防撞骨架随着潮汐涨退，uhpc防撞骨架跟随水位上下浮动的过程中，减少摩擦阻力。

9、进一步的，每段uhpc防撞骨架的两端均设有凹凸剪力键，使得多段uhpc防撞骨架在拼接时能够顺利对位。

10、进一步的，高性能防腐防水材料囊体内填充非牛顿流体物质，非牛顿流体物质填充量达到85％，待非牛顿流体物质填充85％时停止填充，通过真空泵对高性能防腐防水材料囊体抽真空后关闭流体入口阀门。

11、进一步的，待多段uhpc防撞骨架拼装好之后，对气囊进行充气并关闭气囊的气阀。

12、进一步的，非牛顿流体可以是聚已烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺、pvs、尼龙6、赛璐珞、橡胶溶液、涤纶、泥浆、陶瓷浆、水煤浆、纸浆、油墨、油漆、牙膏或蚕丝再生溶液。

13、进一步的，uhpc骨架的竖向高度根据通航航道等级、水下深度综合考虑，竖向高度应满足船只撞击到uhpc骨架及满足uhpc骨架随潮汐能上下自由浮动的要求，uhpc骨架内部结构每隔一定长度采用加劲肋形式进行加强。

14、本发明还提供一种制作上面所述的保护水中桥墩的装置的方法，包括如下步骤：

15、步骤一，根据水中桥墩外形，采用uhpc材料预制uhpc防撞骨架，uhpc防撞骨架根据施工方便进行分节段工厂预制，uhpc防撞骨架上、下均留有开口孔，所述开口孔的设置便于气囊能够顺利塞入uhpc防撞骨架内部的中空结构，以及便于uhpc防撞骨架能够在水中随着水位的变化而上下浮动，在uhpc防撞骨架的外侧预留钢丝孔洞，uhpc防撞骨架的节段的两端均设置有凹凸剪力键，弯曲的uhpc防撞骨架节段设置为外八字的契型形状；

16、uhpc防撞骨架的节段与节段之间通过凹凸剪力键对齐拼接，uhpc防撞骨架在工厂内预制并预拼装；

17、步骤二，利用船只将uhpc防撞骨架和水上平台运输到要保护的桥墩附近，在桥墩的侧面上安装带凹槽的钢板或带导轨的钢板；

18、步骤三，在uhpc防撞骨架的内侧安装多个带滑轮的阻尼器，然后将多个节段的uhpc防撞骨架环绕桥墩的外侧，通过凹凸剪力键对齐拼接，同时将钢绞线穿过多段uhpc防撞骨架的预留钢丝孔洞，待多段uhpc防撞骨架拼装好之后，张拉钢绞线，使多段uhpc防撞骨架形成一个整体；

19、步骤四，把气囊伸入uhpc防撞骨架内部的中空结构并充气，充气的气量根据最终骨架需沉入水中的高度进行计算确定；

20、步骤五，在uhpc防撞骨架上部固定安装高性能防腐防水材料囊体，该囊体从uhpc防撞骨架的上部向下延伸以覆盖uhpc防撞骨架的侧面，并向囊体中填充非牛顿流体，实现环形uhpc防撞骨架和高性能防腐防水材料囊体共同上下浮动；

21、步骤六，撤走水上平台，保护水中桥墩被撞的装置下沉并悬浮在水中，用于保护桥墩。

22、本发明的有益技术效果：

23、1、本发明所述的一种保护水中桥墩被撞的装置，设置有高性能防腐防水材料囊体和气囊，囊体和气囊带动整个保护水中桥墩被撞的装置可以根据潮汐自由调节高度，适应船只撞击位置，节约资源及造价。

24、2、本发明所述的一种保护水中桥墩被撞的装置，通过橡胶条，高性能防腐防水材料囊体中非牛顿流体、uhpc防撞骨架、uhpc防撞骨架内部的气囊以及与uhpc防撞骨架相连的带滑轮阻尼器等5重缓冲作用，能够较好的缓冲船舶对水中桥墩的撞击力作用，能够较好的保护水中桥墩。

25、3、本发明所述的一种保护水中桥墩被撞的装置由于具有5重缓冲作用，使得船舶撞击桥墩后，对本装置的破坏较少，使得本装置能重复利用，大幅减少了该装置的维护成本。