[发明专利]一种基于仿生设计原理的桥墩减震抗冲防撞综合附属结构

说明书

本发明为一种基于仿生设计原理的桥墩减震抗冲防撞综合附属结构，涉及桥墩保护装置。该装置包括桥附结构外壳、减震弹簧系统、调节系统和防撞护垫。桥附结构外壳为基于仿生原理而设计，在水流来临时可以有效地减小旋涡与下降流的形成，进而起到抵抗桥墩局部冲刷的效果。桥附结构外壳迎水面布置防撞护垫，与桥附结构外壳形成对桥墩的双重保护。调节系统用于连接桥附结构外壳和桥墩，使桥附结构外壳可以随水流自适应调整角度。整个弹簧减震系统可以连接桥墩与桥附结构外壳，多方向布置的弹簧系统可实现其减震效果。通过上述各部件间相互协作，桥附结构可以同时实现减震、抗冲和防撞的效果。

技术领域

本发明涉及一种桥墩减灾装置，尤其是涉及一种基于仿生设计原理的桥墩减震抗冲防撞综合附属结构。

背景技术

近年来，随着工业、农业、国防和科学技术现代化的逐步实现，许多公路、铁路和桥梁在我国修建起来，其中越来越多的桥梁建设在水深流急，河段复杂且存在地震风险的地区。这些地区桥梁受到多重灾害共同作用而导致的事故众多，使国民经济遭受了重大损失，如何有效地对地震，冲刷以及撞击这三类主要威胁桥梁安全的灾害形式进行防护，已成为土木工程建设领域亟待解决的难点问题。然而目前国内外还停留在应对单一灾害防护的阶段，防护手段比较粗糙，无法高效而经济地实现全方位综合防护。为弥补现有方法的局限性，尤其对于重要工程，提出基于仿生原理而设计的多功能综合防护结构，而目前尚未发现有关该问题的报道。

发明内容

本发明专利的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于仿生原理，能够实现桥墩减震抗冲防撞的综合附属结构。

本发明专利的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于仿生设计原理的桥墩减震抗冲防撞综合附属结构，该装置安装在桥墩(11)上，包括桥附结构外壳(1)、防撞护垫(4)、自我调节系统和减震弹簧系统(2)；

桥墩(11)呈竖向布置在桥附结构外壳(1)中；

采用仿生设计原理，所述桥附结构外壳(1)为头大尾小的流线型结构，该流线型结构以纵轴对称，且头部和尾部均为弧形，用于减少对水流的阻碍；

所述防撞护垫(4)布置在桥附结构外壳(1)头部的迎水面位置用于对桥墩(11)起到保护作用；

所述自我调节系统用于保证该结构随水流以桥墩(11)为中心旋转至适当的角度，包括三维限位滑轮(5)、销轴(3)和连接支架(6)；

所述的三维限位滑轮(5)固定在桥附结构外壳(1)的两侧，且三维限位滑轮(5)的滚轮与桥墩(11)滚动接触，用于保证结构的稳定性；

所述销轴(3)有前后两组，分别安装在桥墩(11)头尾两侧，所述两组销轴的连线(3)与桥附结构外壳(1)的纵向对称轴同轴；

每个销轴(3)对应一个连接支架(6)，连接支架(6)的一端通过销轴(3)以铰接的方式与桥墩(11)连接，另一端固定在与该销轴(3)相对的桥附结构外壳(1)的头部或者尾部；

所述的减震弹簧系统2布置于桥附结构外壳(1)的尾部区域，以桥附结构外壳(1)的纵向轴对称，沿着连接支架(6)的长度方向布置多组减震弹簧(10)，每个减震弹簧(10)的一端与连接支架(6)固定，另一端固定在桥附结构外壳(1)上，用于吸收桥墩(11)的振动能量以减少桥墩(11)因振动造成的损伤。

所述的桥附结构外壳(1)主体由轻型不锈钢制成，外层涂抹防水材料，并在外侧附着高弹性聚合材料(8)，增强其稳定性及耐久性。

本方案的有益效果为：

桥附结构外壳基于仿生原理而设计，在水流来临时可以有效地减小旋涡与下降流的形成，进而起到抵抗桥墩局部冲刷的效果。