水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，包括布置在桥墩面向航道一侧的至少一个桥墩防撞装置，桥墩防撞装置包括间隔设置在桥墩外侧的浮箱，其特征在于，浮箱上设置有滑轮系统，滑轮系统至少包括一个第一定滑轮、一条第一缆绳和一个锁紧机构；第一定滑轮固定安装在浮箱上；第一缆绳一端固定连接在一个锚固块上，另一端绕过第一定滑轮后连接有一个第一配重驱动块；所述锚固块搁置在浮箱下方河床上，第一配重驱动块悬吊在浮箱和河床之间；所述锁紧机构安装在浮箱上，第一缆绳通过所述锁紧机构，锁紧机构用于检测到浮箱受撞击力度超过预定值时将第一缆绳锁紧固定。本发明专利技术具有结构简单，设置方便，成本低廉，防撞效果和灵活性更好的特点；且能够兼具刚性和柔性防撞效果，能够基于水位变幅自我收放调整高度定位，能够根据撞击力度实现自适应调节，防撞效果好。防撞效果好。防撞效果好。

【技术实现步骤摘要】
水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统


[0001]本专利技术涉及桥墩安全防护
，具体涉及一种水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统。

技术介绍

[0002]近年来，内河航运发展迅猛，船舶数量及吨位持续增长，船舶一旦偏离航道撞击桥梁，撞击能量巨大，极易造成桥毁船沉的重大事件，桥梁防船撞需求愈加突出。各种有关资料显示，船舶撞击己成为航道上桥梁倒塌的主要原因之一，桥梁防船撞问题已成为制约平安交通的关键因素，我国8万余座跨通航河流桥梁随时面临类似威胁。
[0003]针对跨通航河流桥梁设置防撞设施，能够避免船舶直接撞击桥梁结构，减小传递至桥梁结构的船舶撞击能量，从而有效降低桥墩损毁风险。由于近年来各种船撞桥事故屡见不鲜，交通运输部高度重视船撞桥问题，对于船撞风险较大的桥梁，明确要求设置防撞设施。
[0004]现有防撞设施主要分为独立式和附着式两种结构型式。其中，附着式防撞设施是主要包括橡胶护舷与防撞浮箱，橡胶护舷仅可用于防船撞等级较低的桥梁，防撞浮箱可根据防撞等级进行灵活设计。由于附着式防撞设施与桥墩接触，虽可对船舶撞击力进行消能，但衰减后的船舶撞击力仍会传递至桥梁结构，故对桥梁自身抗力有一定要求。此外，在山区河流大水位变幅条件下，防撞浮箱等附着式防撞设施截面适应能力弱，现代桥梁桥墩造型变化多样，从传统的圆截面、椭圆截面，到异形截面，再到异形变截面等，桥墩断面形式越来越复杂，对防撞设施的适应性提出挑战，现有防撞撞击大多只能适应非变截面桥墩或截面变率较小的桥墩，如专利CN108842692A、CN112431120A、CN112921790A等，但是当水位变幅较大时，此类防撞设施将无法对异形变截面梁进行有效防撞。
[0005]独立式防撞设施与桥梁结构不接触，独立于桥梁结构设置。常规独立式防撞设施是指在桥梁结构设防区域周围布置数根刚性的混凝土桩基，当出现船撞桥事故时，桩（群）会对撞击桥墩的船舶进行拦截，并通过自身破坏吸收船舶的撞击能量。该方法船撞力不会作用在桥梁结构上，对桥梁保护效果好，但该方法对自身结构及船舶损伤大、防撞区域小、土建工程投资大、工程周期长、防撞设施容易很快损毁且不易于更换与维修，且不适应水深较深的环境。现有独立式防撞设施中，还有采用浮箱作为抗撞设施的方案，如专利CN105064284B，该专利提出了一种张力腿浮箱式桥墩防撞保护装置，在桥墩周围布置浮箱，浮箱的底部通过多个张力腿与水底锚固机构连接。这样，船舶撞击作用直接作用在浮箱上，不会作用在桥墩上。但是该专利中浮箱通过张力腿固定在水底锚固机构中，虽然张力腿比桩基具有一定柔性，但本质上仍然是类似基桩的防护方式，撞击时容易导致自身结构以及船舶的损伤，浮箱寿命短，装置的设备可调整性和适应性较差。为了适应水位变幅，需要通过设置在浮箱上的卷扬机调整缆绳的长度，通常情况下，野外桥区河段通常难以实现专用卷扬机供电，限制了该方法的应用。
[0006]另外CN102926355B曾公开了一种适应大水位变幅的独立式区域性防撞装置，这种
装置由防撞带、防撞带两端的浮筒与导向井构成，由于浮筒受导向井的约束作用，防撞带能够适应水位自由升降，但是该方案需要在岸侧设置导向井与防撞带基槽，土建工程投资大，且长期运行中，防撞带下部基槽、导向井底部均容易淤积，影响防撞带的正常升降。
[0007]为了解决上述问题而更好地实现防撞，申请人考虑设计了一种桥墩防撞方法，该方法中，将将浮箱和下方河床上的锚固物活动连接，当浮箱受船舶撞击力超过预设大小时，控制浮箱和锚固物转换为固定连接并通过拖曳下方锚固物的方式进行消能防撞。这样，当浮箱受轻微撞击时，此时浮箱呈全柔性状态，利于保全浮箱结构稳定，当浮箱受撞击力较大时，才将浮箱和锚固物转换为固定连接，而且此时浮箱也不是固定牢靠的全刚性状态，而是浮箱可以拖拽锚固物移动缓冲，二者共同做功消能，故兼具了刚性和柔性的特点，防撞效果好。
[0008]但是具体采用怎样的系统结构以实现该方法，能够具备结构简单，设置方便，成本低廉，防撞效果和灵活性更好的特点，成为有待进一步考虑解决的问题。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种结构简单，设置方便，成本低廉，防撞效果和灵活性更好的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统；并使其能够兼具刚性和柔性特点，能够实现自适应式的柔性防撞效果。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，包括布置在桥墩面向航道一侧的至少一个桥墩防撞装置，桥墩防撞装置包括间隔设置在桥墩外侧的浮箱（浮箱可以为单个或多个），其特征在于，浮箱上设置有滑轮系统，滑轮系统至少包括一个第一定滑轮、一条第一缆绳和一个锁紧机构；第一定滑轮固定安装在浮箱上；第一缆绳一端固定连接在一个锚固块上，另一端绕过第一定滑轮后连接有一个第一配重驱动块；所述锚固块搁置在浮箱下方河床上，第一配重驱动块悬吊在浮箱和河床之间；所述锁紧机构安装在浮箱上，第一缆绳通过所述锁紧机构，锁紧机构用于检测到浮箱受撞击力度超过预定值时将第一缆绳锁紧固定。
[0011]这样，锚固块重力大于第一配重驱动块重力，锚固块依靠自身重量固定在河床，第一配重驱动块依靠第一缆绳绕过第一定滑轮后悬于水中，浮箱浮在水面。这样，浮箱受撞击力度较小时，通过第一缆绳在第一定滑轮上滑动，带动第一配重驱动块被向上拉起做功，消耗浮箱被撞击动能，实现活动式防撞。当浮箱受撞击力度较大时，锁紧机构将第一缆绳锁紧固定，浮箱和锚固块控制转换为固定连接，锚固块通过缆绳拉住浮箱承受撞击消能，实现固定式防撞。而且由于锚固块只是搁置在河床上，并没有完全固定，故当浮箱受撞击力过大时，浮箱可以拖拽下方锚固块，通过浮箱带动锚固块和附连水移位做功、以及箱体变形消耗船撞动能，再次实现活动式防撞。这样针对不同的撞击力度，防撞装置能够实现至少三种防撞消能方式的自适应调节，这样装置使用更加灵活多变，兼顾柔性和刚性的特点，能够更好地适应不同的撞击力度。同时该结构中浮箱平时状态并不是完全固定的设置方式，而是依靠锚固块和配重驱动块通过定滑轮实现动态配合稳定平衡，自然条件下，当水位变化时，通过配重驱动块的升降使缆绳自动收放以调节浮箱的浮态，在水流力作用下，通过缆绳的水平分力平衡水流力，使浮箱处于微漂移状态。故当承受风浪影响以及水位变化等情况时，配
重驱动块可以依靠自重自动收放缆绳实现高低调节并形成新的稳定平衡，以适应风浪波动以及水位变化影响。故本方案具有微位移和自驱动升降防撞的特点，这样就可以更好的保护装置，延长寿命，增加使用状态稳定性，使其功能不受水位影响。另外，上述滑轮、缆绳及锁定机构等构件实际上构成了一个定位约束单元，单个浮箱可以有一个定位约束单元，也可以一个浮箱上设置多个定位约束单元，根据浮箱情况可灵活布置。具体布置时，可以通过绳长、水深和缆绳角度计算浮箱最大波动偏移距离，以设置锚固块位置到桥墩的距离，将浮箱约束在有效设施区域之内，具体计算过程为现有技术，不在此详述。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，包括布置在桥墩面向航道一侧的至少一个桥墩防撞装置，桥墩防撞装置包括间隔设置在桥墩外侧的浮箱，其特征在于，浮箱上设置有滑轮系统，滑轮系统至少包括一个第一定滑轮、一条第一缆绳和一个锁紧机构；第一定滑轮固定安装在浮箱上；第一缆绳一端固定连接在一个锚固块上，另一端绕过第一定滑轮后连接有一个第一配重驱动块；所述锚固块搁置在浮箱下方河床上，第一配重驱动块悬吊在浮箱和河床之间；所述锁紧机构安装在浮箱上，第一缆绳通过所述锁紧机构，锁紧机构用于检测到浮箱受撞击力度超过预定值时将第一缆绳锁紧固定。2.如权利要求1所述的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，其特征在于，桥墩防撞系统包括多个间隔桥墩一定距离并沿弧形布置的桥墩防撞装置，相邻桥墩防撞装置之间柔性连接设置。3.如权利要求2所述的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，其特征在于，相邻桥墩防撞装置之间在各自第一缆绳下半部上还横向连接有弹性张力膜。4.如权利要求2所述的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，其特征在于，锁紧机构包括和第一定滑轮同轴固定设置的棘轮，还包括设置在棘轮下方的一个摆锤，摆锤上端通过摆锤柄可摆动地悬吊在固定于浮箱的支点上，摆锤柄上端斜向固定连接有一个卡板和棘轮相靠，浮箱受撞击力超过摆锤惯性作用时，摆锤摆动可以使得上端的卡板转动落入到棘轮的棘齿内挂住。5.如权利要求4所述的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，其特征在于，摆锤包括一个挂篮和安装在挂篮上的多个配重块；摆锤安装在第一定滑轮下方的一个摆锤安装腔内，摆锤柄上端穿出摆锤安装腔上端的一个开口并固定连接卡板。6.如权利要求4所述的水位变化条件下自定位约束锚泊式桥梁防船撞系统，其特征在于，第一定滑轮上设置有呈螺旋缠绕状态的绳槽，所述第一缆绳绕接在绳槽内至少一圈。7.如权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，胥润生，李晓飚，张绪进，舒岳阶，周世良，陈亮，马希钦，周远航，马御风，
申请(专利权)人：重庆西科水运工程咨询中心，
类型：发明
国别省市：