一种自浮式复合防撞设施.pdf

针对现有桥墩防撞装置的不足，本发明提供一种新型的自浮式复合防撞设施，包括防撞单元和消能元件。其中，所述防撞单元包括柱体防撞单元和弯头防撞单元。所述柱体防撞单元包括柱体外壳、柱体架立板、柱体集束管、柱体填充块、柱体凸接头、和柱体凹接头。有益的技术效果：本发明在对桥墩进行防船撞保护的同时，兼有占有面积小、强度高、易于加工、组装、维修的特点。

1.  一种自浮式复合防撞设施，包括防撞单元和消能元件（2）；其中，所述防撞单元包括柱体防撞单元（11）和弯头防撞单元（12）；其中，所述柱体防撞单元（11）呈圆柱状；弯头防撞单元（12）为L形，且有4个；弯头防撞单元（12）布置在桥墩的四角；在相邻的2个弯头防撞单元（12）端部之间设有1个以上的柱体防撞单元（11）；即由柱体防撞单元（11）和弯头防撞单元（12）共同围成一个“口”字形的防撞圈；在防撞圈的内侧设有消能元件（2）；其特征在于：
柱体防撞单元（11）包括柱体外壳（111）、柱体架立板（112）、柱体集束管（113）、柱体填充块（114）、柱体凸接头（115）、和柱体凹接头（116）；其中，柱体外壳（111）为中空的圆柱体；柱体外壳（111）的一个径向端面向外突出，形成柱体凸接头（115）；柱体外壳（111）的另一个径向端面向内凹陷，形成柱体凹接头（116）；在柱体凸接头（115）和柱体凹接头（116）上分别设有一个销钉孔；在柱体外壳（111）的腔体内设有2个以上的柱体架立板（112）；所述柱体架立板（112）呈圆盘状，在柱体架立板（112）上均布有圆孔；在对应于相同位置的柱体架立板（112）上的圆孔之间连接有柱体集束管（113）；所述柱体集束管（113）为圆柱状长杆；柱体集束管（113）的两端分别与柱体外壳（111）的两个端面相连接；在由柱体外壳（111）、柱体架立板（112）和柱体集束管（113）围成的空腔内填充有柱体填充块（114）。

2.  根据权利要求1所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：在柱体架立板（112）的边缘均布有半圆形的缺口，通过柱体架立板（112）边缘的缺口向柱体外壳（111）的空腔内均匀填充柱体填充块（114）。

3.  根据权利要求1所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：柱体外壳（111）的材质为钢，有保证结构整体刚度和结构外形作用；柱体架立板（112）的材质为钢，起固定柱体集束管（113）、增加柱体防撞单元（11）的结构刚度的作用；柱体集束管（113）的材质为PE管，起增强柱体防撞单元（11）的结构刚度和弹性的作用；柱体填充块（114）的材质为发泡聚氨酯,起增加柱体防撞单元（11）的结构弹性和吸能力的作用；柱体凸接头（115）和柱体凹接头（116）的材质均为钢。

4.  根据权利要求1所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：在柱体外壳（111）的腔体内设有2个柱体架立板（112）。

5.  根据权利要求1至4所述的任一一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：弯头防撞单元（12）包括弯头外壳（121）、弯头架立板（122）、弯头集束管（123）、弯头填充块（124）、弯头凸接头（125）、和弯头凹接头（126）；弯头外壳（121）为L形的中空管；弯头外壳（121）的一个端面与弯头凸接头（125）相连接，弯头外壳（111）的另一个端面与弯头凹接头（126）相连接；所述弯头凸接头（125）朝弯头外壳（121）的外侧突出，弯头凹接头（126）朝弯头外壳（121）的内侧凹陷；在弯头凸接头（125）和弯头凹接头（126）上分别设有一个销钉孔；在弯头外壳（121）的腔体内设有2个以上的弯头架立板（122）；所述弯头架立板（122）呈圆盘状，在弯头架立板（122）上均布有圆孔；在对应于相同位置的弯头架立板（122）上的圆孔之间连接有弯头集束管（123）；所述弯头集束管（123）为L形杆；弯头集束管（123）的两端分别与弯头外壳（121）的两个端面相连接；在由弯头外壳（121）、弯头架立板（122）、弯头集束管（123）、弯头凸接头（125）、和弯头凹接头（126）围成的空腔内配置有填充有弯头填充块（124）。

6.  根据权利要求5所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：在弯头架立板（122）的边缘均布有半圆形的缺口，通过弯头架立板（122）边缘的缺口向弯头外壳（121）的空腔内均匀填充弯头填充块（124）。

7.  根据权利要求5所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：弯头外壳（121）的材质为钢，有保证弯头防撞单元（12）的整体结构刚度和结构外形作用；弯头架立板（122）的材质为钢，起固定弯头集束管（123）、增加弯头防撞单元（12）的结构刚度的作用；弯头集束管（123）的材质为为PE管，起增强弯头防撞单元（12）的结构刚度和弹性的作用；弯头填充块（124）的材质为发泡聚氨酯,起增加弯头防撞单元（12）的结构弹性和吸能力的作用；弯头凸接头（125）和弯头凹接头（126）的材质为均为钢。

8.  根据权利要求5所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：在弯头外壳（121）的腔体内设有2个以上弯头架立板（122）。

9.  根据权利要求5所述的一种自浮式复合防撞设施，其特征在于：通过销轴（3）将相邻的柱体防撞单元（11）的柱体凹接头（116）与弯头防撞单元（12）的弯头凸接头（125）连接在一起；通过销轴（3）将相邻的柱体防撞单元（11）的柱体凸接头（115）与弯头防撞单元（12）的弯头凹接头（126）连接在一起；通过销轴（3）将相邻的柱体防撞单元（11）的柱体凸接头（115）与弯头防撞单元（12）的柱体凹接头（116）连接在一起；所述销轴（3）呈长条状，且在销轴（3）的端部设有圆环。

一种自浮式复合防撞设施
技术领域
 本发明属于桥梁防船撞技术领域，尤其涉及一种自浮式复合防撞设施。
背景技术
为了避免船舶撞击桥梁事故的发生，世界上有多种类型的桥墩防撞设施，其基本原理都是基于能量吸收、动量缓冲而设计的，每种防撞设施都有其特点和使用条件，如防护板系统、支撑板系统、系缆桩系统、人工岛或暗礁保护以及浮动保护系统。其中浮动式保护系统主要有浮体系泊索防撞设施、钢套箱防撞设施和自浮式复合材料防撞设施。这三者的结构特点与不足分别如下：
（1）浮体系泊索是指在桥墩周围水面设置一定数量的钢制绳索来防止船舶撞击桥墩。采用浮体系泊索方式阻止船舶撞击，在水深很大的情况下使用非常经济，且吸收能大、对船舶损坏很小。但其存在以下缺点：                                                船舶需要很大的缓冲位移才能被卡住，因此其需要在桥墩周围占用很大的空间；在重大碰撞事件后的修复成本较高；船艏如果比较尖锐，则水中部分缆索易被切断；长期维护成本明显地取决于防腐范围和效果。因此这种防撞系统运用性有限
（2）钢套箱防撞设施一般安装在承台或桥墩周围，主要靠钢材的塑性变形和破损来吸收撞击能量，钢套箱防撞设施可以通过采用橡胶或钢丝绳防撞圈等防撞吸能元件作为辅助装置来改善其防撞性能。这种防撞设施吸能性能好，适用性强，可根据实际的防撞要求来决定防护设施的规模，因此用途较广。但是这种防撞设施存在以下缺点：一旦与船舶碰撞就会变形，且随着变形的深入，船头可能会卡在防撞设施内，碰撞船舶的全部动能由船头变形和防护设施的压坏变形吸收，因此防撞设施每次都需要修理才能使用；仅保护桥墩，而对船舶损伤大；防撞设施结构较复杂，制作时间长,造价较高，防腐问题突出，安装维护困难。
(3)自浮式复合材料防撞设施主要由纤维增强复合塑料（FRP）和缓冲耗能材料制作，其为柔性防撞，具有缓冲吸能效率高、耐腐蚀等特点，但纤维增强复合塑料（FRP）存在以下缺点：冲击性能差：材料是脆性的，断裂韧性明显低于金属材料，层间剪切强度低，发生船撞时的冲击会导致FRP出现不可见的内部损伤，甚至可见的破坏；材料昂贵：由于原料价格及生产费用高，导致FRP制品成本高；易老化，耐久性较差。
综上所述，现有的浮动式防撞保护系统存在防撞设施结构复杂、占用空间大、影响航道通行安全、造价高和材料易损伤、耐久性差等问题，现提供一种新型的自浮式复合防撞设施。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的浮式防撞保护设施，在对桥墩进行防船撞保护的同时，兼有占有面积小、强度高、易于加工、组装、维修的特点。本发明解决采用的技术方案如下：
一种自浮式复合防撞设施，包括防撞单元和消能元件2。其中，所述防撞单元包括柱体防撞单元11和弯头防撞单元12。其中，所述柱体防撞单元11呈圆柱状。弯头防撞单元12为L形，且有4个。弯头防撞单元12布置在桥墩的四角，即呈矩形排列。在相邻的2个弯头防撞单元12端部之间设有1个以上的柱体防撞单元11。即由柱体防撞单元11和弯头防撞单元12共同围成一个“口”字形的防撞圈。在防撞圈的内侧设有消能元件2。此外：
柱体防撞单元11包括柱体外壳111、柱体架立板112、柱体集束管113、柱体填充块114、柱体凸接头115、和柱体凹接头116。其中，柱体外壳111为中空的圆柱体。柱体外壳111的一个径向端面向外突出，形成柱体凸接头115。柱体外壳111的另一个径向端面向内凹陷，形成柱体凹接头116。在柱体凸接头115和柱体凹接头116上分别设有一个销钉孔。在柱体外壳111的腔体内设有2个以上的柱体架立板112。所述柱体架立板112呈圆盘状，在柱体架立板112上均布有圆孔。在对应于相同位置的柱体架立板112上的圆孔之间连接有柱体集束管113。所述柱体集束管113为圆柱状长杆。柱体集束管113的两端分别与柱体外壳111的两个端面相连接。在由柱体外壳111、柱体架立板112和柱体集束管113围成的空腔内填充有柱体填充块114。
本发明的有益效果是：
1、本发明属于柔性防撞，缓冲吸能效率高，壳体采用钢板，变形能力大，碰撞不会破碎。防撞单元内的架立板不仅可以固定集束管，而且可以增强防撞设施的稳定性和抗撞能力。防撞单元内的集束管能增加防撞设施的变形能力，同时减少了发泡聚氨酯的用量，达到减少造价的目的。
2、本发明的防撞单元内侧设置消能元件能够吸收保存一部分船舶撞击能量，同时延长船舶撞击的作用时间，保证冲击力均匀化的过渡，降低撞击力的峰值，能够有效减小对船体、桥墩和防撞设施的损害风险。
3、本发明的防撞单元的壳体采用镀锌和聚脲防腐，耐腐蚀和耐久性好。
4、本发明的防撞设施采用标准化节段拼接而成，标准节段有利于批量化生产，且方便运输、安装、维护和局部更换。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为图1中销轴3的立体示意图。
图3为图1中柱体防撞单元11的立体示意图。
图4为图3另一方向的立体示意图。
图5为图3的水平方向的剖视图。
图6为图3的竖直方向的剖视图。
图7为图3所示的柱体防撞单元11的内部结构示意图。
图8为图5的A-A剖视图。
图9为图5中柱体架立板112的示意图。
图10为图1中弯头防撞单元12的俯视图。
图11为图10的水平方向的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
 参见图1，一种自浮式复合防撞设施，包括防撞单元和消能元件2。其中，所述防撞单元包括柱体防撞单元11和弯头防撞单元12。其中，所述柱体防撞单元11呈圆柱状，如图6所示。弯头防撞单元12为L形，且有4个。弯头防撞单元12布置在桥墩的四角，即呈矩形排列。在相邻的2个弯头防撞单元12端部之间设有1个以上的柱体防撞单元11。即由柱体防撞单元11和弯头防撞单元12共同围成一个“口”字形的防撞圈。在防撞圈的内侧设有消能元件2。此外：
参见图5，柱体防撞单元11包括柱体外壳111、柱体架立板112、柱体集束管113、柱体填充块114、柱体凸接头115、和柱体凹接头116。其中，参见图3，柱体外壳111的一个径向端面向外突出，形成柱体凸接头115。参见图4，柱体外壳111的另一个径向端面向内凹陷，形成柱体凹接头116。参见图3、4或5，在柱体凸接头115和柱体凹接头116上分别设有一个销钉孔。参见图5，在柱体外壳111的腔体内设有2个以上的柱体架立板112。所述柱体架立板112呈圆盘状，在柱体架立板112上均布有圆孔，如图9所示。参见图7和图8，在对应于相同位置的柱体架立板112上的圆孔之间连接有柱体集束管113。所述柱体集束管113为圆柱状圆管。柱体集束管113的两端分别与柱体外壳111的两个端面相连接。参见图5，在由柱体外壳111、柱体架立板112和柱体集束管113围成的空腔内填充有柱体填充块114。
参见图9，在柱体架立板112的边缘均布有半圆形的缺口，通过柱体架立板112边缘的缺口向柱体外壳111的空腔内均匀填充柱体填充块114。
进一步说，柱体外壳111的材质为钢，有保证结构整体刚度和结构外形作用。柱体架立板112的材质为钢，起固定柱体集束管113、增加柱体防撞单元11的结构刚度的作用。柱体集束管113的材质为PE管，起增强柱体防撞单元11的结构刚度和弹性的作用。柱体填充块114的材质为发泡聚氨酯,起增加柱体防撞单元11的结构弹性和吸能力的作用。柱体凸接头115和柱体凹接头116的材质均为钢。
进一步说，在柱体外壳111的腔体内设有2个以上柱体架立板112。
参见图11，弯头防撞单元12包括弯头外壳121、弯头架立板122、弯头集束管123、弯头填充块124、弯头凸接头125和弯头凹接头126。弯头外壳121为L形的中空管。弯头外壳121的一个端面与弯头凸接头125相连接，弯头外壳111的另一个端面与弯头凹接头126相连接。所述弯头凸接头125朝弯头外壳121的外侧突出，弯头凹接头126朝弯头外壳121的内侧凹陷。在弯头凸接头125和弯头凹接头126上分别设有一个销钉孔。在弯头外壳121的腔体内设有2个以上的弯头架立板122。所述弯头架立板122呈圆盘状，在弯头架立板122上均布有圆孔。在对应于相同位置的弯头架立板122上的圆孔之间连接有弯头集束管123。所述弯头集束管123为L形圆管。弯头集束管123的两端分别与弯头外壳121的两个端面相连接。在由弯头外壳121、弯头架立板122、弯头集束管123、弯头凸接头125、和弯头凹接头126围成的空腔内配置有填充有弯头填充块124。
进一步说，在弯头架立板122的边缘均布有半圆形的缺口，通过弯头架立板122边缘的缺口向弯头外壳121的空腔内均匀填充弯头填充块124。
进一步说，弯头外壳121的材质为钢，有保证弯头防撞单元12的整体结构刚度和结构外形作用。弯头架立板122的材质为钢，起固定弯头集束管123、增加弯头防撞单元12的结构刚度的作用。弯头集束管123的材质为为PE管，起增强弯头防撞单元12的结构刚度和弹性的作用。弯头填充块124的材质为发泡聚氨酯,起增加弯头防撞单元12的结构弹性和吸能力的作用。弯头凸接头125和弯头凹接头126的材质为均为钢。
进一步说，在弯头外壳121的腔体内设有2个弯头架立板122。
参见图1，通过销轴3将相邻的柱体防撞单元11的柱体凹接头116与弯头防撞单元12的弯头凸接头125连接在一起。通过销轴3将相邻的柱体防撞单元11的柱体凸接头115与弯头防撞单元12的弯头凹接头126连接在一起。通过销轴3将相邻的柱体防撞单元11的柱体凸接头115与弯头防撞单元12的柱体凹接头116连接在一起。参见图2，所述销轴3呈长条状，且在销轴3的端部设有圆环。
进一步说，柱体外壳111和弯头外壳121均采用6mm厚钢板。柱体架立板112和弯头架立板122均采用4mm厚钢板。在柱体外壳111和弯头外壳121的表面均采用镀锌和聚脲进行防腐处理。
本发明的防撞单元分为柱体防撞单元11和弯头防撞单元12，采用凹凸接头插销式的连接形式，相邻柱体防撞单元之间或者相邻柱体防撞单元和弯头防撞单元之间，再通过销轴相连构成环形防撞设施。因此，本产品可采用标准件的方式进行加工和组装，组装时，按照桥墩的尺寸选取适量的柱体防撞单元和弯头段防撞单元进行组装，适应性强，而当需要维护或是替换时，也只需要替换坏损的标准件，因此工作量大幅降低，成本大幅下降。