[发明专利]自浮式复合材料桥梁压水防撞装置有效

专利信息
申请号: 200910213083.1 申请日: 2009-11-10
公开(公告)号: CN101709574A 公开(公告)日: 2010-05-19
发明(设计)人: 庄勇;刘伟庆;张广;王应良;方海;陆伟东 申请(专利权)人: 南京工业大学;中铁大桥勘测设计院有限公司
主分类号: E01F15/14 分类号: E01F15/14;E01D19/02
代理公司: 南京天华专利代理有限责任公司 32218 代理人: 徐冬涛;瞿网兰
地址: 210009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 复合材料 桥梁 压水防撞 装置
【说明书】:

本发明日同日申请了实用新型专利

技术领域

本发明涉及一种桥梁防撞装置,尤其是一种强度高、耗能好、耐腐蚀、自浮式且采用绿色环保材料制造的复合材料桥梁压水防撞装置,具体地说是一种适用于各类桥梁的桥墩以及码头、水上(海洋)建筑减轻船舶(浮冰)撞击灾害的自浮式复合材料桥梁压水防撞装置。

背景技术

众所周知,船撞桥事故在世界各地一直在不断地发生,船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元,重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计,大量的间接损失更是难以计算。因此对桥梁采取防撞措施尤为必要,其根本目的是:防止桥梁因船舶撞击力超过桥墩的设计承载力,而造成结构毁坏,同时尽可能地保护船舶,将损失减小到最低程度。防撞设施的型式不同,其工作机理就不同,或阻止船舶撞击力传到桥墩,或通过缓冲消能延长船舶撞击时间、减小船舶撞击力,最终达到保护桥梁安全的目的。现有的通航桥梁防撞装置多采用在承台或桥墩周围套上钢结构套箱,该消能设施利用钢材塑性变形破损消能,当船舶撞击钢套箱防撞装置时,防撞结构外层非连续(间断的)结构钢板发生大的变形,吸收了部分碰撞能量,并且延长了接触时间,使撞击力峰值得以降低,同时由于结构变形和相互作用,从而拨动船头方向,减少了船舶与结构间的能量交换。但钢套箱通常承受单次撞击,撞损后维修较困难;同时碰撞时船体易受损伤;另外钢材常年在水中易锈蚀,维护费用较高,故采用新材料设计开发新型防撞系统迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对为了适应桥梁在遭受船舶撞击时,实现桥梁、船舶和防撞系统损伤最小以及防撞系统可随水位上、下自浮等要求,设计一种利用水的运动耗能减轻撞击灾害程度的耐腐蚀性好的自浮式复合材料桥梁压水防撞装置。

本发明的技术方案是:

一种自浮式复合材料桥梁压水防撞装置,其特征是它由壳体部分12和喷水耗能部分13组成,喷水耗能部分13紧贴桥梁安装,壳体部分12安装在喷水耗能部分13的外侧,所述的壳体部分12由复合材料面层1、夹芯材料层2和填充材料体3组成,夹芯材料层2夹装在复合材料面层1中并形成壳壁14,填充材料体3装填在壳壁14形成的空间中;所述的喷水耗能部分13由装满水10的帆布水袋6、沿帆布水袋6的横向每隔一定距离布置一圈的横向柔性树脂骨架8和沿水袋的纵向布置的纵向柔性树脂骨架9组成,在帆布水袋6上规则布置有排水孔7;在所述的壳体部分12上还安装有栏杆11。

所述的壳体部分12的壳壁14为完整的整体结构或由通过法兰结构4连接的分体式结构,其断面形状呈D形、箱形或其结合。

所述的壳体部分12由两个或两个以上相同部分通过法兰结构5相连成圆环状或椭圆环状结构。

所述的夹芯材料层2为泡桐木、聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或强芯毡夹芯材料层。

所述的夹芯材料层2为树脂基纤维复合材料格构体。

所述的填充材料体3为毛竹、聚氨酯泡沫、泡沫铝或橡胶粒。

所述的填充材料体3为整体式复合材料空腹格构结构。

所述的复合材料面层1由玻璃纤维布与树脂固化而成,玻璃纤维布为双轴向布、多轴向布、网格布、纤维毡或碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布中的一种,树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或无机树脂。

所述的帆布水袋6为PVC帆布、PVDF帆布或Teflon帆布袋;帆布水袋6上开的排水孔7为圆形、矩形、正方形或椭圆形,排水孔7在位于帆布水袋6的顶部、底部或侧部;排水孔7上加装有圆形帆布盖并通过尼龙毡扣或塑料封口封住,在遭受船撞时,帆布盖自动被水冲开。

所述的横向骨架8为柔性聚氨酯树脂骨架、竹藤骨架或钢绞线骨架;横向骨架8沿水袋的横向间隔,且呈圆形或椭圆形;所述的纵向骨架9为柔性聚氨酯树脂骨架、竹藤骨架或钢绞线骨架;它沿纵向布置。

本发明的有益效果:

1)本发明的外壳采用了强耐腐蚀、力学特性优越的纤维增强复合材料,可适应江水、海水等各种恶劣环境,减小了维护费用;

2)创新性地利用排水消能机理,使在发生船只撞击桥墩事故时,通过大量的水从水袋顶部(底部或侧部)的排水孔以较快速度喷出,吸收大部分撞击能量;

3)压水防撞系统具有“多级设防”的功能,当撞击力较小时,内层水袋排水耗散能量,当撞击力稍大时,箱型复合材料圈以桥墩相邻棱角为支点发生整体弹性弯曲变形,当撞击力很大时,船舶挤压箱型复合材料圈,毛竹压碎耗能;

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