[发明专利]一种桥梁防撞关键结构及设计施工方法

说明书

本发明公开了一种桥梁防撞关键结构及设计施工方法，涉及桥梁工程技术领域，一方面，该结构包括子单元和框体，子单元间隔设有多个，用于浇筑在墩底上；框体包括外框和内隔板，上述内隔板设于上述子单元之间并与上述外框的内壁连接，上述外框设于所有上述子单元的外侧；另一方面，还提供一种设计施工方法，用于设计施工上述的桥梁防撞关键结构，根据防撞结构受力条件确定外框的预设长度、预设宽度及壁厚，从而确定子单元的设计位置，通过先浇筑子单元再浇筑框体，减少了混凝土在水化热作用下由于升温过程而对已浇筑结构的影响，增加防撞结构的耐久性，提高防撞结构的受力安全。

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种桥梁防撞关键结构及设计施工方法。

背景技术

随着水运交通运量的增加，内陆过江过河船只承载越来越大，跨越大江大河桥梁船撞风险增加，为更好的应对船撞，一般采用增加防撞设施或者结构加强方案。

目前传统的结构加强方案设计多采用填芯混凝土的结构形式，由于墩柱先施工，再后浇防撞填芯混凝土，混凝土浇筑后在水化热作用下会有一个升温过程，相当于给原结构增加温度梯度作用，在此作用下原结构通常产生开裂现象，影响结构耐久性，对结构受力形成了一定的安全隐患，影响结构的受力安全。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种桥梁防撞关键结构及设计施工方法，以解决现有技术中由于后浇混凝土而使塔壁开裂并影响防撞结构的强度和结构耐久性的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，提供一种桥梁防撞关键结构，包括：

子单元，其间隔设有多个，用于浇筑在墩底上；

框体，其包括外框和内隔板，上述内隔板设于上述子单元之间并与上述外框的内壁连接，上述外框设于所有上述子单元的外侧。

另一方面，还提供一种桥梁防撞关键结构的设计施工方法，用于设计施工上述的桥梁防撞关键结构，包括以下步骤：

根据防撞结构的预设长度、预设宽度和外框的预设壁厚，计算得到外框水平方向的弯曲截面系数、上述外框竖直方向的弯曲截面系数；

基于上述防撞结构受力条件，根据上述外框水平方向的弯曲截面系数和弯矩、上述外框竖直方向的弯曲截面系数和弯矩及上述防撞结构的材料容许应力和承受轴力进行迭代计算，得到上述防撞结构的设计长度、设计宽度及上述外框的设计壁厚；

根据上述外框的设计壁厚确定内隔板的设计壁厚并确定子单元的位置；

浇筑上述子单元；

浇筑框体。

在一些可选的实施例中，上述防撞结构的受力条件为：其中N为上述防撞结构的设计承受轴力，A_s为上述外框沿水平方向的截面积，M_x为上述外框水平方向的弯矩，M_y为上述外框竖直方向的弯矩，W_x为上述外框水平方向的弯曲截面系数，W_y为上述外框竖直方向的弯曲截面系数，σ_C为根据混凝土标号确定的材料容许应力。

在一些可选的实施例中，上述外框水平方向和竖直方向的弯曲截面系数分别为：上述外框沿水平方向的截面积A_s＝B·a+Aa，其中A为上述防撞结构的预设长度，B为上述防撞结构的预设宽度，a为上述外框的预设壁厚。

在一些可选的实施例中，基于上述防撞结构受力条件，根据上述外框水平方向的弯曲截面系数和弯矩、上述外框竖直方向的弯曲截面系数和弯矩及上述防撞结构的材料容许应力和承受轴力进行迭代计算，得到上述防撞结构的设计长度、设计宽度及上述外框的设计壁厚，包括：