一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及柱式桥墩防撞技术领域，尤其涉及一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置及其施工方法。

背景技术

近年来，随着我国综合国力的不断提升以及国民经济的高速发展，我国的交通运输行业也越来越发达。而在我国的交通运输行业中，水路运输一直是我国主要交通运输方式之一，成为了我国交通运输行业的重要组成部分。但水陆交通运输带来方便的同时，也带来了一系列的关于船舶撞击桥梁的安全问题，由于自然环境的不断变化，如水位高低的变化和水流快慢的变化，以及船舶驾驶者操作失误等原因，使得船舶撞击桥梁的灾难性事故频频发生。

而每当船舶撞击桥梁时，不仅会给船舶带来一定损坏，还会对桥梁桥墩带来巨大损伤，甚至因此导致桥梁断裂等更加重大的事故，不但会导致交通运输线瘫痪，还会带来社会经济和人员安全的巨大损失。

而由于大部分桥梁桥墩的形状为圆柱形，因此，如何发明一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置，既能减小桥梁桥墩损毁的概率，又能使行驶的船舶减小损失以及更好的保障人员的生命安全，是本领域技术人员当前迫切需要解决的问题。

正是基于上述考虑，本发明设计了一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置及其施工方法，缓冲了船舶对于桥梁桥墩的碰撞，能够在较大冲击力下对桥墩进行保护，从而防止桥梁桥墩断裂，同时使船舶能够获得一定动能远离桥墩。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

本发明公开了一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置，包括设置于承台上的装置本体，其特征在于：所述装置本体包括防撞钢块、钢挡块、斜向钢弹簧、内钢块基底、外钢块基底、环形外钢板、环形中钢板、环形内钢板、环形钢板、钢球、泡沫混凝土和钢筋混凝土柱，

所述环形内钢板呈环形结构，其内壁与桥墩的外壁之间通过若干所述钢筋混凝土柱相连；所述环形中钢板呈环形结构，其内壁与所述环形内钢板的外壁之间通过泡沫混凝土浇筑连接；

所述内钢块基底呈环形结构，其内壁与所述环形中钢板的外壁固定连接，所述外钢块基底内壁与所述内钢块基底的外壁焊接；

若干所述钢球放置于所述内钢块基底的顶部；所述环形钢板呈环形结构放置于所述外钢块基底的顶部，其外壁与所述环形外钢板内壁之间通过若干第一钢弹簧连接，所述环形外钢板的外壁与所述防撞钢板的内壁之间通过若干第二钢弹簧连接，所述环形外钢板的内壁通过斜向钢弹簧与所述钢球相连；

所述防撞钢板呈半圆环形结构，两个所述防撞钢板的端部之间设有用于所述钢挡块穿过的间隙；所述钢挡块的内端连接于所述环形外钢板上。

所述钢挡块呈鱼尾形结构，其外端的宽度大于两个所述防撞钢板之间的间隙，其内端的宽度小于两个所述防撞钢板之间的间隙；所述钢挡块的外端的内壁与所述防撞钢板之间设有与之连接的第三钢弹簧。

所述环形外钢板、环形钢板、环形中钢板和环形内钢板为共轴且外径逐渐减小的环形结构，所述环形外钢板、环形中钢板和环形内钢板的高度相等；所述环形钢板的高度为所述环形外钢板高度的一半。

所述斜向钢弹簧呈倾斜设置，其轴线经过所述钢球的中心。

所述承台底部设有若干固定于水底的桩基础。

一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：用泡沫混凝土与钢筋组成钢筋混凝土柱来将桥墩与环形内钢板连接固定；

步骤二：通过浇筑泡沫混凝土将环形中钢板与环形内钢板固定连接，接着在环形中钢板的外测依次焊接内钢块基底、外钢块基底，并将四个钢球放置在内钢块基底上，将环形钢板放置在外钢块基底上，且将斜向钢弹簧的两端分别焊接在钢球与环形钢板上从而使二者连接；

步骤三：通过将若干个第一钢弹簧的两端分别焊接在环形钢板与环形外钢板上来将二者连接；而后通过将若干个第二钢弹簧的两端分别焊接在环形外钢板和防撞钢块上来将二者进行连接；

步骤四：将两个钢挡块焊接在环形外钢板的外侧，并通过焊接第三钢弹簧来与防撞钢块外侧进行连接。

本发明的有益效果在于：

1.本发明可以较好地缓冲水路交通运输时船舶对桥墩撞击时产生的巨大冲击力，保护桥梁桥墩的稳固与安全，同时使撞击船舶获得自复位的动能，从而远离桥梁桥墩，因此可有效减少对于水路运输时船舶撞击桥墩的交通事故发生后产生的社会经济、人员伤亡的损失。

2.本发明中的泡沫混凝土具备低弹减震性：泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。且本发明中的大量钢弹簧和钢球可较好地缓冲船舶撞击产生的巨大能量。因此泡沫混凝土、钢弹簧、钢球三者相辅相成，将船舶撞击对于桥梁桥墩产生的巨大冲击力而引发的灾害成本降低。

3.本发明的各项结构均使用耐用材料，使用寿命较长。

附图说明

图1为本发明整体三维示意图；

图2为图1中剖面图；

图3为图1中俯视图；

图4为结构分离三维示意图；

图5为钢筋混凝土柱剖面图；

图6为该装置运用在桥梁桥墩示意图。

图中，1、防撞钢块，2、第二钢弹簧，3、环形外钢板，4、第一钢弹簧，5、环形钢板，6、外钢块基底，7、内钢块基底，8、钢球，9、斜向钢弹簧，10、环形中钢板，11、泡沫混凝土，12、环形内钢板，13、钢筋混凝土柱，14、桥墩，15、钢挡块，16、第三钢弹簧，17、泡沫混凝土，18、钢筋，19、装置本体，20、梁体，21、支座，22、桥梁挡块块体，23、承台，24、桩基础。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参见图1-图6。

本发明公开了一种适用于柱式桥墩的自复位防撞装置，包括防撞钢块1、共轴且外径逐渐减小的环形外钢板3、环形钢板5、环形中钢板10、环形内钢板12、第二钢弹簧2、第一钢弹簧4、斜向钢弹簧9、外钢块基底6、内钢块基底7、钢球8、泡沫混凝土11、17、钢筋混凝土柱13、钢挡块15。

如图3所示，两个防撞钢块1外侧与两个钢挡块15分别通过第三钢弹簧16连接，内侧与环形外钢板3通过若干个第二钢弹簧2连接，环形外钢板3内侧与环形钢板5通过若干个第一钢弹簧4连接，环形钢板与四个钢球8通过斜向钢弹簧9连接。当装置自然放置时，钢球位于内钢块基底7上，斜向弹簧9悬空于外钢块基底6之上。内钢块基底7内侧依次为环形中钢板10、泡沫混凝土11、环形内钢板12。桥梁桥墩14与环形内钢板12通过由泡沫混凝土17与钢筋18组成的钢筋混凝土柱13相连接。

如图2所示，环形外钢板3、环形钢板5、环形中钢板10、环形内钢板12为共轴且外径逐渐减小的环形结构。其中环形外钢板3、环形中钢板10、环形内钢板12为高度相等的环形钢板，而环形钢板5的高度为环形外钢板3、环形中钢板10和环形内钢板12的一半。

如图2所示，当装置自然放置时，环形钢板5放置于外钢块基底6上，斜向钢弹簧9悬空于外钢块基底6之上，钢球8放置于内钢块基底7上。

本发明的施工方法为：用泡沫混凝土17与钢筋18组成钢筋混凝土柱13来将桥墩14与环形内钢板12连接固定，然后通过浇筑泡沫混凝土11来将环形中钢板10与环形内钢板12固定连接。接着在环形中钢板10的外测依次焊接内钢块基底7、外钢块基底6，并将四个钢球8放置在内钢块基底7上，将环形钢板5放置在外钢块基底6上，且将斜向钢弹簧9的两端分别焊接在钢球8与环形钢板5上从而使二者连接，保证斜向钢弹簧9的方向相对于钢球8圆心到环形钢板5的最近点所形成的轴线至少偏移角度45°，使斜向钢弹簧9压缩后便于钢球8在内钢块基底7上做逆时针旋转运动。之后通过将若干个第一钢弹簧4的两端分别焊接在环形钢板5与环形外钢板3上来将二者连接。而后通过将若干个第二钢弹簧2的两端分别焊接在环形外钢板3和防撞钢块1上来将二者进行连接。接着将两个鱼尾形钢挡块15焊接在环形外钢板3的外侧，并通过焊接第三钢弹簧16来与防撞钢块1外侧进行连接，鱼尾形钢挡块15及第三钢弹簧16可防止防撞钢块1向外侧运动过大。

本发明的工作原理是：当船舶撞击防撞钢块1时，防撞钢块1向内侧移动、第二钢弹簧2收缩、第三钢弹簧16拉伸，从而带动环形外钢板3移动、第一钢弹簧4收缩，并因此带动环形钢板5受冲击力的一侧在外钢块基底6上向内移动以及斜向钢弹簧9收缩，从而使钢球8在内钢块基底7上做逆时针旋转运动，此时车辆撞击带来的动能基本转化为第二钢弹簧2、4、16、斜向钢弹簧9的弹性势能和钢球8的动能。

同时，由于泡沫混凝土11具有低弹减震性，钢球8运动时撞击环形中钢板10产生的冲击力可被泡沫混凝土11吸收。

之后，第二钢弹簧2、4恢复原状，最终使得防撞钢块1向外侧运动，从而为撞击船舶带来动能，使船舶向远离该装置的方向移动，达到自复位的效果。

同时鱼尾形钢挡块15及第三钢弹簧16可防止防撞钢块1向外侧运动过大。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。