一种桥梁防船撞系统

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，尤其是一种桥梁防船撞系统。

背景技术

为促进区域经济发展，桥梁的建成便利了陆上交通运输，但同时也对船舶通航和水上交通运输造成了不同程度的不利影响，由于水流流速、风速、弯道、冲刷等各种因素的影响，船舶经常会与桥梁的桥墩发生撞击，严重的甚至会造成桥梁倒塌，因此防止桥墩被撞击是不可避免的。

现有技术中的防船撞方法通常是采用独立的分离式防撞结构或者是浮围式防撞装置，在主墩发生撞击时受到撞击的分离式防撞结构单独受力，故需加固分离式防撞结构，而针对于两孔三墩的桥梁通航结构，若在每个桥墩处均设置相同的防撞结构会大幅增加施工成本，同时增加施工时间，且会导致后期需维护的工程量较大。

鉴于此有必要提出一种桥梁防船撞系统以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种桥梁防船撞系统，以解决现有技术中针对于两孔三墩的桥梁通航结构，若在每个桥墩处均设置相同的防撞结构会大幅增加施工成本，同时增加施工时间的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种桥梁防船撞系统，包括主墩防撞结构以及沿纵桥向相对设置于所述主墩防撞结构两侧的两个侧墩防撞结构；其中，

所述主墩防撞结构包括主墩、沿横桥向相对设置于所述主墩两侧的两个中间防船撞机构以及沿纵桥向相对设置于所述主墩两侧的两个中间防侧撞构件，所述中间防侧撞构件沿横桥向布设并连接于两个所述中间防船撞机构之间；

所述侧墩防撞结构包括边侧墩、边侧防船撞机构、边侧防侧撞构件以及支护结构，所述边侧防船撞机构设于所述边侧墩的驶入侧并处于所述边侧墩的横桥向，所述支护结构设于所述边侧墩的驶出侧并处于所述边侧墩的斜向方向，所述边侧防侧撞构件的第一端与所述边侧防船撞机构固定连接，所述边侧防侧撞构件的第二端沿顺桥向延伸设置并与所述支护结构固定连接。

优选地，每个所述中间防船撞机构均包括中间防船撞本体、中间支撑单元以及多个主护舷，其中，

所述中间防船撞本体固定于所述中间支撑单元上，所述中间防侧撞构件连接于两个所述中间防船撞本体之间，所述中间防船撞本体远离所述主墩的一端呈凸设的圆弧状，多个所述主护舷环绕并间隔设置于所述中间防船撞本体的侧壁上。

优选地，所述中间支撑单元包括沿横桥向间隔设置于所述中间防船撞本体底部的中间垂直桩基组以及倾斜桩基组，多个所述中间垂直桩基组沿横桥向间隔排布，所述倾斜桩基组设置于靠近所述主墩的一侧；其中，

每个所述中间垂直桩基组均包括两个沿纵桥向相对设置的中间垂直桩基；

所述倾斜桩基组包括两个沿纵桥向相对设置的倾斜桩基，所述中间防船撞本体固定于所述中间垂直桩基和所述倾斜桩基的顶端，所述倾斜桩基的底端自顶端沿朝所述主墩的方向倾斜设置。

优选地，两个所述侧墩防撞结构沿所述主墩的中心点呈中心对称设置。

优选地，所述边侧防船撞机构包括边侧防船撞本体、多个沿横桥向间隔排布的边侧桩基组以及多个边侧护舷，其中，

每个所述边侧桩基组包括多个沿纵桥向相对设置的边侧桩基，所述边侧防船撞本体固定于所述边侧桩基上，所述边侧防侧撞构件连接于两个所述边侧防船撞本体之间，所述边侧防船撞本体远离所述边侧墩的一端呈凸设的圆弧状，多个所述边侧护舷环绕并间隔设置于所述边侧防船撞本体的圆弧状端壁上。

优选地，所述支护结构包括四根呈矩阵分布的钢管桩、多根连接于相邻两根所述钢管桩之间的横撑以及多根倾斜连接于所述钢管桩之间的斜撑，所述边侧防侧撞构件的第二端沿顺桥向延伸设置并与所述钢管桩固定连接。

优选地，所述边侧防侧撞构件包括倾斜延伸段及顺向延伸段，所述倾斜延伸段的第一端固定连接于所述边侧防船撞本体上，所述倾斜延伸段的第二端向外悬挑设置，所述顺向延伸段连接于所述倾斜延伸段的第二端与所述钢管桩之间。

优选地，所述边侧防船撞本体的宽度大于所述中间防船撞本体的宽度。

优选地，所述中间防侧撞构件以及所述边侧防侧撞构件均采用钢桁架结构。

优选地，所述倾斜桩基的轴心线与水平面之间的夹角为60°～70°。

与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：

本发明所提供的一种桥梁防船撞系统，包括主墩防撞结构以及沿纵桥向相对设置于主墩防撞结构两侧的两个侧墩防撞结构，主墩防撞结构包括主墩、沿横桥向相对设置于主墩两侧的两个中间防船撞机构以及沿纵桥向相对设置于主墩两侧的两个中间防侧撞构件，中间防侧撞构件沿横桥向布设并连接于两个中间防船撞机构之间，侧墩防撞结构包括边侧墩、边侧防船撞机构、边侧防侧撞构件以及支护结构，边侧防船撞机构设于边侧墩的驶入侧并处于边侧墩的横桥向，支护结构设于边侧墩的驶出侧并处于边侧墩的斜向方向，边侧防侧撞构件的第一端与边侧防船撞机构固定连接，边侧防侧撞构件的第二端沿顺桥向延伸设置并与支护结构固定连接。通过如此设置的系统对于主墩可实现包围式的防护，而对于两侧的侧墩部分可仅在需要围护的范围设置刚需的侧墩防撞结构进行有效防护，以在保证防护效果的同时节约施工成本，减少后期围护工作量；同时结构均采用防船撞机构与防侧撞构件组合的防护形式，通过协同受力，在增加了防护范围的同时相比于相互独立的防护结构提高了结构的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中的整体结构的应用场景平面示意图；

图2为本发明一个实施例中的整体结构的应用场景立面示意图；

图3为本发明一个实施例中的中间防船撞机构的立面示意图；

图4为本发明一个实施例中的支护结构的平面示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

10、主墩防撞结构；110、主墩；120、中间防船撞机构；121、中间防船撞本体；122、中间支撑单元；1221、中间垂直桩基；1222、倾斜桩基；123、主护舷；130、中间防侧撞构件；20、侧墩防撞结构；210、侧墩；220、边侧防船撞机构；221、边侧防船撞本体；222、边侧桩基；223、边侧护舷；230、边侧防侧撞构件；231、倾斜延伸段；232、顺向延伸段；240、支护结构；241、钢管桩；242、横撑；243、斜撑。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅附图1-4，本发明提供的一实施例中的一种桥梁防船撞系统，包括主墩防撞结构10以及沿纵桥向相对设置于所述主墩防撞结构10两侧的两个侧墩防撞结构20。首先，需要说明的是，本申请中纵桥向是指主墩110至侧墩210上铺设桥面(图未示出)的长度延伸方向，而横桥向是指铺设桥面的宽度方向，为便于本领域技术人员理解，在附图中标示说明。具体如下：

所述主墩防撞结构10包括主墩110、沿横桥向相对设置于所述主墩110两侧的两个中间防船撞机构120以及沿纵桥向相对设置于所述主墩110两侧的两个中间防侧撞构件130，所述中间防侧撞构件130沿横桥向布设并连接于两个所述中间防船撞机构120之间。

具体的，所述主墩防撞结构10为主墩110区域范围内的防护体系，其包括主墩110、两个中间防船撞机构120以及两个中间防侧撞构件130，为全方位地保护所述主墩110避免其受到船舶撞击，因此需围护于所述主墩110的外侧，通过沿横桥向相对设置于所述主墩110两侧的两个中间防船撞机构120以防止来自沿船舶航线方向的撞击，通过沿纵桥向相对设置于所述主墩110两侧的两个中间防侧撞构件130以防止船舶航行过孔时因偏移造成的撞击，所述中间防侧撞构件130沿横桥向布设并连接于两个所述中间防船撞机构120之间，如此可使得分离的两个所述中间防船撞机构120通过所述中间防侧撞构件130连为一体，协同受力，共同承受撞击，从而提高结构稳定性。

所述侧墩防撞结构20包括边侧墩210、边侧防船撞机构220、边侧防侧撞构件230以及支护结构240，所述边侧防船撞机构220设于所述边侧墩210的驶入侧并处于所述边侧墩210的横桥向，所述支护结构240设于所述边侧墩210的驶出侧并处于所述边侧墩210的斜向方向，所述边侧防侧撞构件230的第一端与所述边侧防船撞机构220固定连接，所述边侧防侧撞构件230的第二端沿顺桥向延伸设置并与所述支护结构240固定连接。

详细地，所述侧墩防撞结构20为两个侧墩210区域范围内的防护体系，其包括边侧墩210、边侧防船撞机构220、边侧防侧撞构件230以及支护结构240，本申请中，针对两孔三墩的桥下通行情况，由于位于侧墩210远离主墩110的一侧不存在另一通孔或者处于闭孔不通航的情况，因此将所述边侧防船撞机构220设于所述边侧墩210的驶入侧并处于所述边侧墩210的横桥向，以从船舶的驶入方向保护所述边侧墩210；所述支护结构240设于所述边侧墩210的驶出侧并处于所述边侧墩210的斜向方向，以避免船舶驶出时船尾发生偏移撞击所述边侧墩210，如此所述边侧防侧撞构件230的两端分别与所述边侧防船撞机构220和所述支护结构240连接后，使得所述防侧撞构件只需设置于所述主墩110与所述边侧墩210之间，而所述侧墩210的另一侧则无需增设防侧撞构件，如此可节约施工成本，同时减少后期维护量。

其中，由于所述侧墩防撞结构20中仅需一侧的边侧防侧撞构件230即可，因此无需设置两个边侧防船撞机构220，而由于船舶不会从驶出侧逆行，在驶出侧设置所述支护结构240用于供所述边侧防船撞机构220支撑连接即可，如此不仅节约边侧防侧撞构件230的施工成本同时还节约了边侧防船撞机构220的施工成本。

作为本发明一优选的实施方式，每个所述中间防船撞机构120均包括中间防船撞本体121、中间支撑单元122以及多个主护舷123，其中，所述中间防船撞本体121固定于所述中间支撑单元122上，所述中间防侧撞构件130连接于两个所述中间防船撞本体121之间，所述中间防船撞本体121远离所述主墩110的一端呈凸设的圆弧状，多个所述主护舷123环绕并间隔设置于所述中间防船撞本体121的侧壁上。

需要说明的是，所述中间防船撞机构120均包括中间防船撞本体121、中间支撑单元122以及多个主护舷123，所述中间支撑单元122用于支撑所述中间防船撞本体121，同时供所述中间防船撞本体121安装，所述中间支撑单元122的底部可嵌入于持力层，以将承受的撞击能量传递至持力层中；所述中间防船撞本体121作为承受撞击的主体，其固定于所述中间支撑单元122上，同时可供所述中间防侧撞构件130连接，以使得所述中间防侧撞构件130连接于两个所述中间防船撞本体121之间；所述主护舷123用于缓冲消能，以减少船舶撞击后产生的能量，再向下经由所述中间支撑单元122传递至岩层中，而所述中间防船撞本体121远离所述主墩110的一端呈凸设的圆弧状，如此可减少波流力，船舶发生撞击后经由圆弧状的表面可减少撞击所产生的损害，同时迅速调拨船艏方向，因此将多个所述主护舷123环绕并间隔设置于所述中间防船撞本体121的圆弧状端壁上以用作承受撞击时的首要接触点。

作为本发明一较优的实施方式，所述中间支撑单元122包括沿横桥向间隔设置于所述中间防船撞本体121底部的中间垂直桩基1221组以及倾斜桩基1222组，多个所述中间垂直桩基1221组沿横桥向间隔排布，所述倾斜桩基1222组设置于靠近所述主墩110的一侧；其中，每个所述中间垂直桩基1221组均包括两个沿纵桥向相对设置的中间垂直桩基1221；所述倾斜桩基1222组包括两个沿纵桥向相对设置的倾斜桩基1222，所述中间防船撞本体121固定于所述中间垂直桩基1221和所述倾斜桩基1222的顶端，所述倾斜桩基1222的底端自顶端沿朝所述主墩110的方向倾斜设置。

需要注意的是，所述中间垂直桩基1221用于支撑所述中间防船撞本体121，同时可支撑所述中间防船撞本体121至足够高度，在保证足够结构强度的同时以提高沿竖向的防护范围；而所述倾斜桩基1222设置于靠近所述主墩110的一侧，并朝向所述主墩110倾斜设置，倾斜桩基1222可根据倾斜角度的不同，将水平桩基力分解成垂直于倾斜桩的剪力和平行于倾斜桩的轴力；和垂直桩基相比，倾斜桩基1222在受到撞击力产生的弯矩会大幅度减小的同时，产生的轴向的分力，可以提高桩基的抗剪承载力和抗弯承载力，充分利用混凝土材料性能，基于此原理，可以降低桩基纵筋和箍筋的标号或含量，节省材料，充分发挥现有材料性能，因此将其中的一组中间桩基组替换设置为倾斜桩基1222组，从而在保证结构强度的同时进一步节约施工成本。

作为本发明一较佳的实施方式，两个所述侧墩防撞结构20沿所述主墩110的中心点呈中心对称设置。

应当理解的是，由于所述主墩110两侧的航线方向不同，因此驶入侧和驶出侧的方向位置不同，但结构相同，因此两个所述侧墩防撞结构20沿所述主墩110的中心点呈中心对称设置。

作为本发明一优选的实施方式，所述边侧防船撞机构220包括边侧防船撞本体221、多个沿横桥向间隔排布的边侧桩基222组以及多个边侧护舷223，其中，每个所述边侧桩基222组包括多个沿纵桥向相对设置的边侧桩基222，所述边侧防船撞本体221固定于所述边侧桩基222上，所述边侧防侧撞构件230连接于两个所述边侧防船撞本体221之间，所述边侧防船撞本体221远离所述边侧墩210的一端呈凸设的圆弧状，多个所述边侧护舷223环绕并间隔设置于所述边侧防船撞本体221的圆弧状端壁上。

值得注意的是，所述边侧防船撞机构220的结构与所述中间防船撞机构120的结构类似，故不再做详细赘述，其中，所述边侧护舷223和所述主护舷123均可采用橡胶护舷、钢覆复合材料护舷中的一种，其均是缓冲消能效果较好的防撞装置，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

作为本发明一较优的实施方式，所述支护结构240包括四根呈矩阵分布的钢管桩241、多根连接于相邻两根所述钢管桩241之间的横撑242以及多根倾斜连接于所述钢管桩241之间的斜撑243，所述边侧防侧撞构件230的第二端沿顺桥向延伸设置并与所述钢管桩241固定连接。

值得说明的是，所述钢管桩241采用钢管混凝土组合桩的结构，钢管混凝土组合桩具有承载能力高的优点，其塑性和韧性好，因此其抗震性更好，适合作为所述边侧防侧撞构件230一端的连接结构，为使得四根呈矩阵分布的钢管桩241连为整体，增设多根横撑242以连接于相邻两根所述钢管桩241之间，以增强横向及纵向的结构稳定度，同时增设多根斜撑243以倾斜连接于所述钢管桩241之间，以增强沿对角方向的结构稳定度，所述边侧防侧撞构件230的第二端则通过焊接与所述钢管桩241固定连接。

作为本发明一较佳的实施方式，所述边侧防侧撞构件230包括倾斜延伸段231及顺向延伸段232，所述倾斜延伸段231的第一端固定连接于所述边侧防船撞本体221上，所述倾斜延伸段231的第二端向外悬挑设置，所述顺向延伸段232连接于所述倾斜延伸段231的第二端与所述钢管桩241之间。

应当说明的是，所述边侧防侧撞构件230包括倾斜延伸段231及顺向延伸段232，所述倾斜延伸段231用于与所述边侧防船撞本体221连接，同时供所述顺向延伸段232连接，其中，所述倾斜延伸段231的第二端向外悬挑设置如此可使得所述顺向延伸段232和所述边侧墩210之间形成一段间隔的保护距离，避免撞击时发生挤压损坏所述边侧墩210，且倾斜部分在船舶撞击接触时可起到导向的作用，以帮助船舶迅速调拨航行方向；而所述顺向延伸段232则用于作为防护船舶撞击的防护段，因此所述顺向延伸段232的长度需与所述边侧墩210对应，而所述顺向延伸段232的末端则连接于所述钢管桩241上，形成对于航道侧的防撞击保护。

其中，在一个优选的实施例中，由于此航道下一个相邻的墩台之间不存在桥下通孔或者闭孔不通航，因此所述支护机构设于所述边侧墩210的驶出侧并处于所述边侧墩210的斜向方向，以使得所述防侧撞构件只需设置于所述主墩110与所述侧墩210之间，而所述侧墩210的另一侧则无需增设防侧撞构件，如此可节约施工成本，同时减少后期维护量，可以理解的是，由于所述防侧撞构件的减少，所需的结构强度也可减少，因此无需两个所述边侧防船撞机构220，协同连接一个边侧防船撞机构220和一个支护机构即可，具体请参阅附图1-2。

值得一提的是，所述中间防侧撞构件130也可设置为具有倾斜延伸段231和顺向延伸段232的结构形式，由于所述中间防侧撞构件130的两端连接的均是所述中间防船撞本体121，因此可将每个所述中间防侧撞构件130设置为由一段顺向延伸段232和两段倾斜延伸段231组成，两端倾斜延伸段231分别对应连接在两个中间防船撞本体121上。

进一步地，所述边侧防船撞本体221的宽度大于所述中间防船撞本体121的宽度。

应当注意的是，由于所述主墩防撞结构10中具有两个所述中间防船撞机构120，而所述侧墩防撞结构20中仅具有一个所述边侧防船撞机构220，另一端靠支护结构240连接，如此相比于所述主墩防撞结构10一侧所需要的结构强度需求更大，因此需加宽所述边侧防船撞本体221的宽度，以使得所述边侧防船撞本体221的宽度大于所述中间防船撞本体121的宽度；同时所述边侧防船撞机构220的桩基数量大于所述中间防船撞机构120的桩基数量，以进一步提高结构的稳定性，具体请参阅附图3；在一较优的实施例中，根据所述中间防船撞本体121的宽度，可将所述中间支撑单元122采用三组所述中间垂直桩基1221组以及一组所述倾斜桩基1222组，每个所述中间垂直桩基1221组包括两个沿纵桥向相对设置的中间垂直桩基1221，每个所述倾斜桩基1222组包括两个沿纵桥向相对设置的倾斜桩基1222；而可将所述边侧桩基222组的数量同设置为三组，但每组所述边侧桩基222组的数量为三个，三个边侧桩基222沿纵桥向间隔设置。

进一步地，所述中间防侧撞构件130以及所述边侧防侧撞构件230均采用钢桁架结构。

需要说明的是，钢桁架结构具有可提前预制、方便加工的优点，如此可在施工防船撞结构的同时先预制钢桁架结构，待防船撞结构施作完工后，直接通过吊装钢桁架结构后进行焊接连接，完成防侧撞构件的安装施工。

进一步地，所述倾斜桩基1222的轴心线与水平面之间的夹角为60°～70°。

需要注意的是，所述倾斜桩基1222的倾斜程度越大由于需延伸到持力层其桩身长度越长，如此成本较大且结构稳固性能降低，而所述倾斜桩基1222的倾斜程度越小则抗剪承载力和抗弯承载力的提升幅度较小，因此优选地，所述倾斜桩基1222的轴心线与水平面之间的夹角为60°～70°，其具体角度本领域技术人员可以根据实际情况设定。

以上仅为本发明的优选实施例，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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。