本發(fā)明涉及一種用于橋梁樁柱防御船舶沖撞的方法及其構(gòu)造。

背景技術(shù)：

橋樁是支承橋梁的主要豎向結(jié)構(gòu)件，特別是跨江大橋的橋樁，往往是一根特別長(zhǎng)的獨(dú)立柱，長(zhǎng)細(xì)比很大，柱頂負(fù)載也很大，在大型船舶水平方向撞擊下，橋樁相對(duì)顯得脆弱。這些年，跨江大橋增多，船舶失控沖撞橋樁造成橋梁坍塌的事故屢有所聞，防不勝防。至今尚未出現(xiàn)有效的防御措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明提供了一種用于橋樁防撞的方法及其構(gòu)造。

本發(fā)明的技術(shù)方案包含強(qiáng)制導(dǎo)向技術(shù)和浮力抗沖擊技術(shù)。兩技術(shù)分別單獨(dú)實(shí)施或組合起來(lái)實(shí)施。強(qiáng)制導(dǎo)向技術(shù)也適用于道路旱橋橋樁防撞。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種用于橋樁防撞擊的方法，在橋樁側(cè)面安裝主要由軸承(或鏈條系統(tǒng)、履帶系統(tǒng))和導(dǎo)向構(gòu)件構(gòu)成的導(dǎo)向裝置，當(dāng)船舶撞向橋樁時(shí)，導(dǎo)向裝置將船體及其撞擊力的方向撥離橋樁。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，在橋樁側(cè)面安裝主要由軸承(或鏈條系統(tǒng)、履帶系統(tǒng))和導(dǎo)向構(gòu)件構(gòu)成的導(dǎo)向裝置，當(dāng)船舶撞向橋樁時(shí)，導(dǎo)向裝置將船體及其撞擊力的方向撥離橋樁。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向器件是一端固定在軸承外圈(或鏈條、履帶)上的懸臂桿件或構(gòu)件。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向器件是由四根桿件兩兩以鉸節(jié)點(diǎn)連接而成的鉸接平行四邊形。鉸接平行四邊形的一條邊固定在軸承外圈 (或鏈條、履帶)上，或固定在其他導(dǎo)向器件的外端，或固定在橋樁上。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，導(dǎo)向裝置的軸承內(nèi)圈是由內(nèi)、外兩道環(huán)組裝而成，兩道環(huán)能夠作相對(duì)旋轉(zhuǎn)和微量的徑向位移，兩道環(huán)之間填有粘滯性或粘彈性、彈性材料，典型的材料有瀝青、橡膠。或?qū)⒄场椥圆牧现苯犹畛湓跇驑杜c軸承內(nèi)圈之間。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，導(dǎo)向裝置在適當(dāng)部位設(shè)置了傳感器，傳感器能夠?qū)⒆矒魟偘l(fā)生時(shí)軸承(或鏈條、履帶)因撞擊而旋轉(zhuǎn)的初始方向等可利用的信息及時(shí)傳達(dá)給電腦，電腦根據(jù)信息指揮操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置的軸承作出順勢(shì)旋轉(zhuǎn)推動(dòng)等動(dòng)作，將船舶強(qiáng)制導(dǎo)向，驅(qū)離橋樁。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的方法，在橋樁外側(cè)安裝主要由浮箱(或浮球、氣囊等飄浮體)和傳力器件組成的浮力抗撞擊裝置。當(dāng)船舶撞向橋樁時(shí)，抗撞擊裝置首先阻擋船舶，船舶的沖擊力通過(guò)傳力器件使得漂浮在水面上的浮箱向水面下沉降，借助水對(duì)箱體的浮力來(lái)抵消船舶的沖擊力，從而減輕船舶撞擊對(duì)橋樁的影響。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，在橋樁外側(cè)安裝主要由浮箱(或浮球、氣囊、漂浮體)和傳力器件組成的浮力抗沖擊裝置。當(dāng)船舶撞向橋樁時(shí)，抗沖擊裝置首先阻擋船舶，船舶的沖擊力通過(guò)傳力器件使得飄浮在水面上的浮箱向水面下沉降，借助水對(duì)箱體的浮力來(lái)抵消船舶的沖擊力，從而減輕船舶撞擊對(duì)橋樁的影響。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，當(dāng)船舶撞擊力相當(dāng)大時(shí)，浮箱體積能夠自動(dòng)相應(yīng)增大，或者自動(dòng)啟動(dòng)備用飄浮體，使得浮力相應(yīng)增大。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的方法，用鋼絲繩或其他傳力構(gòu)件將多個(gè)抗撞擊裝置的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，形成“一個(gè)裝置受力，多個(gè)裝置聯(lián)動(dòng)”，分屬于不同橋樁的抗撞擊裝置共同分擔(dān)船舶撞擊力。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的構(gòu)造，用鋼絲繩或其他傳力構(gòu)件將多個(gè)抗撞擊裝置的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，形成“一個(gè)裝置受力，多個(gè)裝置聯(lián)動(dòng)”，分屬于不同橋樁的抗撞擊裝置共同分擔(dān)船舶撞擊力。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的方法，將已經(jīng)聯(lián)動(dòng)的兩個(gè)浮力抗沖擊裝置安裝于同一根橋樁，兩個(gè)傳力器件在橋樁上的支座反力作用點(diǎn)布置使得兩個(gè)反力接近于方向相反，作用線相同。取得兩個(gè)傳力器件在橋樁上的支座反力相互抵消的效果。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的方法，將已經(jīng)聯(lián)動(dòng)的兩個(gè)浮力抗沖擊裝置安裝于同一根橋樁，兩個(gè)傳力器件在橋樁上的支座反力作用點(diǎn)布置使得兩個(gè)反力接近于方向相反，作用線相同。

本發(fā)明一種用于橋樁防撞擊的方法，將強(qiáng)制導(dǎo)向方案和浮力抗沖擊方案組合應(yīng)用于同一根橋樁；將導(dǎo)向裝置和抗撞擊裝置應(yīng)用于同一橋樁。

采用了以下技術(shù)方案后，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)船舶撞向橋樁時(shí)，防撞裝置能夠?qū)⒋w及其撞擊力的方向撥離橋樁，也能夠?qū)⒋w對(duì)橋樁的沖擊能量轉(zhuǎn)化為浮箱下沉?xí)r為克服水的浮力所需的能量，乃至因?yàn)楹侠聿贾玫膬蓚€(gè)聯(lián)動(dòng)的浮力抗沖擊裝置的支座反力相互抵消，能夠?qū)⒋白矒魧?duì)橋樁的影響減弱到橋梁結(jié)構(gòu)能安全承受的范圍。軸承內(nèi)圈兩道環(huán)之間或與橋樁之間的粘滯性或粘彈性、彈性材料能夠耗散部分能量，減輕對(duì)橋樁的沖擊效應(yīng)。防撞裝置平時(shí)不耗能或很少耗能。防撞裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)控制，平時(shí)不需要值班操控。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明導(dǎo)向裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明鉸接平行四邊形導(dǎo)向器件安裝在軸承外圈的示意圖。

圖3為本發(fā)明齒輪鏈條或履帶代替軸承的示意圖。

圖4為本發(fā)明浮力抗沖擊裝置示意圖。

圖5為本發(fā)明鋼絲繩聯(lián)動(dòng)裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

根據(jù)圖1所示，本發(fā)明在橋樁1上安裝有滾珠軸承，滾珠軸承內(nèi)圈2固定在橋樁1上，滾珠軸承外圈3周邊有放射形挑出的導(dǎo)向器件4。當(dāng)船舶撞向橋樁1時(shí)，首先觸及導(dǎo)向器件4，由于滾珠軸承不能承受力矩，撞擊力只能推動(dòng)滾珠軸承外圈3圍繞橋樁1旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，船體及其沖擊力的指向也在導(dǎo)向器件4的撥轉(zhuǎn)下發(fā)生轉(zhuǎn)向，離開(kāi)橋樁。為了加強(qiáng)導(dǎo)向器件4撥轉(zhuǎn)船舶的效果，在導(dǎo)向裝置上安裝噴頭5，噴頭5或與導(dǎo)向裝置柔性連接，並與噴射系統(tǒng)相連接。當(dāng)滾珠軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，噴頭5的噴嘴朝向始終與滾珠軸承旋轉(zhuǎn)的方向相反，同時(shí)噴射水流或氣流，增大撥轉(zhuǎn)導(dǎo)向的力量。或者在導(dǎo)向裝置適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b感應(yīng)器，用電腦指揮系統(tǒng)根據(jù)軸承的初始轉(zhuǎn)向指示電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)向裝置加大旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的力度。或用電腦指揮系統(tǒng)控制噴頭5的動(dòng)作。

實(shí)施例2

根據(jù)圖2所示，本發(fā)明多個(gè)由四根桿件鉸接而成的鉸接平行四邊形6，其一條邊固定在滾珠軸承外圈3上，或固定在其他導(dǎo)向器件外端。當(dāng)船舶從正面撞向橋樁1時(shí)，首先觸及鉸接平行四邊形6。而鉸接平行四邊形6是一個(gè)不穩(wěn)定的構(gòu)造，它在不受力時(shí)由彈簧7約束成矩形，一旦受到大于彈簧約束力的外力，即刻根據(jù)力的作用方向產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和變形，從而放大船舶原有的不太明顯的方向趨向，促使導(dǎo)向裝置明確導(dǎo)向。

實(shí)施例3

根據(jù)圖3所示，本發(fā)明當(dāng)橋樁1的水平截面呈長(zhǎng)度與寬度相差較大的扁平的壁式柱時(shí)，在導(dǎo)向裝置中用鏈輪(鏈條)8或履帶9代替軸承，在鏈條或履帶9外側(cè)固定導(dǎo)向器件4。鏈輪支架10支撐鏈輪，使得導(dǎo)向裝置正對(duì)船舶撞擊的面呈現(xiàn)出有利于導(dǎo)向的弧線。

實(shí)施例4

根據(jù)圖4所示，本發(fā)明圖4中4-4a由四根桿件11通過(guò)鉸節(jié)點(diǎn)連接成鉸接平行四邊形桿件機(jī)構(gòu)作為傳力器件。桿件機(jī)構(gòu)通過(guò)固定點(diǎn)13固定在橋樁1上，並通過(guò)鉸節(jié)點(diǎn)與飄浮在水面上的浮箱14連接，桿件機(jī)構(gòu)與抗撞構(gòu)件15連接。抗撞構(gòu)件或設(shè)計(jì)成圖4中4-4b的構(gòu)造：撞構(gòu)件15的兩平板之間設(shè)置滾動(dòng)件22，借豎向滑動(dòng)消除豎直方向的傳力。當(dāng)抗撞構(gòu)件15受到水平外力16沖擊時(shí)，桿件機(jī)構(gòu)牽引浮箱14向江水平面17的下方沉降，沉降使得浮箱14所受到江水向上的浮力同步增大。該浮力經(jīng)過(guò)浮箱傳遞，作用于桿件機(jī)構(gòu)，桿件機(jī)構(gòu)在向上的浮力作用下將抗撞構(gòu)件15推向與水平撞擊力16相反的方向，從而抵消相應(yīng)的撞擊力。

為了彌補(bǔ)桿件機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因?yàn)楦∠湎驁D4的4-4a中左邊方向發(fā)生水平位移所帶來(lái)的彎矩?fù)p失，或?qū)⒏∠漤斆媾c桿件機(jī)構(gòu)聯(lián)系的鉸設(shè)計(jì)成能夠水平滑移的滑動(dòng)鉸連接，浮箱下沉過(guò)程中允許鉸節(jié)點(diǎn)沿著箱頂向圖4的4-4a中的箱頂左側(cè)滑移。或?qū)⑴c浮箱鉸連接的這一根桿件的下端設(shè)計(jì)成在浮箱下沉?xí)r能夠自動(dòng)變化增長(zhǎng)的可伸縮結(jié)構(gòu)，加快浮箱下沉的速度，亦即加快浮力增大的速度。

或以本發(fā)明圖4中4-4c所示的簡(jiǎn)單的杠桿代替桿件機(jī)構(gòu)，固定在橋樁1側(cè)面的鉸節(jié)點(diǎn)18支承杠桿19。

當(dāng)桿件機(jī)構(gòu)或杠桿的支承點(diǎn)在橋樁1側(cè)面時(shí)，水平力16對(duì)橋樁的彎曲和剪切效應(yīng)將轉(zhuǎn)變成主要是扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。一般情況下，鋼筋混凝土橋樁抗扭轉(zhuǎn)的能力要優(yōu)于抗彎曲、抗剪切能力。

當(dāng)與浮箱鉸連接的這一根桿件在水平力16推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)到接近豎直之前，抗撞擊裝置啟動(dòng)“止動(dòng)功能”， 止動(dòng)功能鎖定鉸節(jié)點(diǎn)使之成為剛性節(jié)點(diǎn)，或采取機(jī)械限位等措施，限制該桿件繼續(xù)向豎直的方位運(yùn)動(dòng)。在啟動(dòng)“止動(dòng)功能”的時(shí)間點(diǎn)之前或同時(shí)，啟動(dòng)與浮箱聯(lián)系成為浮力“調(diào)整系統(tǒng)”的氣嚢等備用飄浮體，對(duì)備用的氣嚢或直接附著在浮箱、與浮箱連成整體的備用的氣嚢進(jìn)行充氣，增加浮箱的浮力，抗衡水平外力16。就目前技術(shù)水平，采用普通的電氣控制技術(shù)或電腦控制技術(shù)就能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作。

實(shí)施例5

根據(jù)圖5所示，本發(fā)明鋼絲繩21兩端分別與橋梁兩側(cè)橋樁上的抗撞擊裝置的相關(guān)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)連接，當(dāng)右側(cè)的抗撞擊裝置上作用一個(gè)撞擊力16時(shí)，連接右側(cè)浮箱的這一根桿件拉動(dòng)鋼絲繩21，通過(guò)滑輪20的無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，拉動(dòng)左側(cè)抗撞擊裝置的浮箱向下沉降，以?xún)蓚€(gè)抗撞擊裝置分擔(dān)抵御撞擊力16。當(dāng)圖5兩個(gè)抗撞擊裝置對(duì)稱(chēng)地安裝在同一橋樁（即是令圖5所示的兩根橋樁合并成為一根橋樁）時(shí)，通過(guò)鋼絲繩聯(lián)動(dòng)裝置聯(lián)系兩個(gè)抗撞擊裝置，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)抗撞擊裝置的固定支座13在同一橋樁的同一高度布置合理時(shí)，所產(chǎn)生的水平方向的兩個(gè)支座反力將接近于：大小相等、方向相反、作用線相同。兩個(gè)支座反力對(duì)橋樁的影響將接近于相互抵消。

實(shí)施例6

將本發(fā)明的強(qiáng)制導(dǎo)向技術(shù)和浮力抗沖擊技術(shù)組合應(yīng)用于同一橋樁，組成多道防線防撞擊功能。