[发明专利]浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基础设施，尤其是水中桥梁的防护结构，具体地说是一种浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置。

背景技术

众所周知，随着交通运输事业的不断发展，大量跨海、跨江桥梁不断兴建。对于跨越航道的桥梁，不可避免地要承担着船舶撞击的风险。这类事件往往引起桥梁结构、使用寿命、安全性及抗震能力的损失，严重的更会造成桥毁人亡等灾难性后果，重建桥梁和疏通航道的费用也十分惊人。现有的通航桥梁防撞装置多采用在桥墩外围套上钢套箱，防撞钢套箱的主要功能是在船舶撞击时，设施破损消能，减少对桥墩的碰撞力，同时减少船舶破损长度，避免船舶前伸部分触及桥墩上部结构，并保护桩基。

钢套箱一个最显著的问题是其在具有腐蚀环境的海洋和近海、通航河流中耐久性会大大缩减，使用寿命有限。在强腐蚀介质和高应力的共同作用下，钢套箱很快生锈、断裂，最终导致防撞装置失效。钢套箱的尺寸根据防撞等级、桥墩尺寸确定，对于通航等级高的特大桥，钢套箱体积也很庞大，钢套箱多采用分体型式，比如分成前后左右四个半体，但吊装重量依然不小，如果拆分过细，各部分钢套箱的连接处需特别处理。

发明内容

本发明的目的是针对现有的桥梁防撞钢套箱存在的重量大、耐腐蚀能力差、维修更换不便的问题，设计一种利用复合材料制造的重量轻、耐腐蚀性好、重量轻、更换方便的浮动式复合材料桥墩消能防撞装置。

本发明的技术方案是：

一种浮动式复合材料桥墩消能组合防撞装置，其特征是它至少包括一圈沿桥墩布置的内层防撞圈16，该内层防撞圈16由若干个沿桥墩周向布置的复合材料格构套箱17组成，所述的格构套箱17的格构层14中填充有缓冲材料12，格构套箱17的箱体中安装有复合材料斜向支撑9；各复合材料格构套箱17通过沿桥墩长度方向的纵向复合材料预应力筋6及沿桥墩宽度方向的横向复合材料预应力筋7连接成一个整体结构，所述的纵向复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7均通过锚头10锚固在格构套箱17上，每个格构套箱17的上、下表面上均预埋有与相邻格构套箱17相连的预埋件11；所述的组成内层防撞圈16的部分或全部格构套箱17连接有与桥墩1上的沟槽相配的滑轮13；在相邻的格构套箱17的接缝处均设置有密封体；在格构套箱17接触水的一面上设有消浪孔15。

本发明的防撞装置可以根据实际需要，沿着桥墩高度设置多层内防撞圈16，上、下层内防撞圈16的格构套箱17之间通过竖向复合材料预应力筋8相连，竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱17上。

本发明的防撞装置可由单层或多层内防撞圈16及相应层数的外防撞圈18组成，各格构套箱17之间通过纵向复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8相连，各复合材料预应力筋6和横向复合材料预应力筋7及竖向复合材料预应力筋8通过锚头10锚固在格构套箱17上，此时，所述的消浪孔15位于组成最外层防撞圈18的格构套箱17的表面，且所述的外层的格构套箱17的迎水面呈弧形结构或带有倒角的矩形结构。

所述的相邻格构套箱17接缝处的密封体为环氧树脂密封胶和胶粘的复合材料布4。

所述的预埋件11和锚头10的表面涂覆有环氧密封胶并覆盖有复合材料布4。

本发明的最基本的单元由复合材料拉挤成型，形成一个个由内、外围壁，支撑架组成的小型格构套箱结构，通过复合材料高强筋后张法在竖向、横向和纵向连成整体。如果防撞要求高，还可以在内层箱体外挂新箱体，新箱体之间通过复合材料高强筋连接，新箱体和内箱体通过预埋钢板连接，每一道接缝外均外包一层复合材料布，以保护预埋件和接缝免受有害物质侵蚀。拉挤成型的格构复合材料骨架内填充缓冲吸能材料，每个箱体内均设置斜向支撑，以加强箱体的减振吸能作用，并提高整体刚度。最外层套箱与河水或海水接触的表面设置有多个消浪通孔，在桥墩施工时，在外侧先预留竖向沟槽，防撞箱体通过滚轮组件与桥墩塔柱表面接触，形成可随水位上下浮动的浮式消浪防撞装置。

本发明的结构特点也在于所述套箱组合结构的截面形式可以根据现有桥墩的截面形式和防撞等级变换，如果发生碰撞，只需修复受损的小套箱。

本发明的有益效果：

1.本发明利用拉挤成型的混杂复合材料格构箱体作为桥墩的防撞套箱，在套箱格构层内填充缓冲材料，利用套箱结构及缓冲材料自身恢复弹性变形的能力转化并释放撞击能量，可以延长撞击时间，从而减小撞击力，达到保护船舰及桥梁的作用，而且避免了钢套箱在海水环境中易腐蚀的缺点；