[发明专利]一种滚筒式内河航道船撞桥防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及航道和桥梁安全防护装置，特别涉及一种滚筒式内河航道船撞桥防护装置。

背景技术

目前几种常见的桥梁防撞装置

①护舷

护舷方式中常用于桥墩防船撞的是橡胶护舷，它属于直接构造弹性变形型防撞装置。这种防撞装置在港口和码头工程应用已比较普遍。目前世界各国采用的橡胶护舷主要有：压缩型、充气型、剪切型、转动型及水压型五类。

缺点：对于中等或高能量碰撞事件无效；初始造价比较高。

②混凝土结构

桥梁防撞中的混凝土结构方式从受力机理上可以分为两种。第一种为预应力混凝土箱式结构，安装在承台周围，是靠混凝土箱的压溃变形来吸收能量的，因此属于直接构造压坏变形型。通过改变混凝土箱的尺寸，箱壁厚度，箱内部的几何布置，其吸收能量的能力会发生很大的改变。第二种为混凝土套箱式结构，安装在承台周围，在承台与桥墩之间安装大量的橡胶件，受到船舶撞击时，主要靠船脂的塑性变形和橡胶件的弹性变形吸收能量，从受力来看，应该属于直接构造弹性变形型。

缺点：对船舶的损伤较大；被撞后需立刻维修，不能够重复使用。

③防撞墩

防撞墩可以独立于墩身布置，一般设置在桥墩的上游和下游位置：也可以附着于承台上，与承台共同承担船撞力。桩可以采用木桩、混凝土桩、钢管桩等。桩顶通过钢筋混凝土结构连接，共同抵抗船舶撞击。钢筋混凝土外围一般安装原木或橡胶缓冲设施，用于抵抗小型船舶或漂流物的撞击，避免与钢壳船体发生摩擦。

缺点：对船舶的损伤程度较大；构建成本较昂贵，要完全抵挡船舶的撞击，则规模一般与主墩承台相当；仅在中等水深条件下（12m~15m）适用；河床冲刷对其防撞性能影响较大。

④钢结构

钢结构防撞装置一般安装在承台或桥墩周围，主要是靠钢材的塑性变形和破损来吸收撞击能量，属于直接构造压坏变形型防撞装置，钢结构防撞装置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。

缺点：设计复杂；造价高；不适合水位变化较大的航道。

⑤集群桩

集群桩防护系统属于间接构造弹性变形型，也是较为常见的一种防撞装置。由于船撞产生很大的设计冲击荷载，导致桩结构塑性变形和压碎，只要船在不撞到桥墩之前就被止住，或者最终的冲击力低于桥墩和基础的承受能力，那是容许的。

缺点：对高能量碰撞无效；构建成本相对昂贵；仅在中等水深中有效；在重大碰撞事件后进行修复的成本相对较高。

⑥薄壳筑砂围堰

薄壳筑砂围堰外壳一般采用圆柱形结构，内部用混凝土或松散的材料填充．根据外壳的不同可分为刚性薄壳结构和柔性薄壳结构。刚性薄壳结构外壳一般采用类似双壁钢围堰的结构，两壁内填充混凝土。柔性薄壳结构常用钢板桩构成，也可以用钢筋混凝土薄板桩构成，它与刚性薄壳结构的最大不同之处，在于壳体不是一个整体，而是由平板形的薄板桩沿着薄体的圆周打入河床基底而组成。

缺点：对船只损伤较大，特别是刚性围堰，撞击能量基本上靠船艏变形吸收；在重大碰撞事件后的修复成本相当高；防撞性能受河床冲刷的影响较大。

⑦重力式

重力式防撞设施属于直接构造变位型，可利用摩擦阻力或重力产生复原力的方式来吸收撞击能量，也可同时借助流体效应，靠防撞装置周围水的运动来吸收撞击能量。

缺点：体积较大；建造费用高昂，维修养护困难。

内河航道桥梁防撞设施设计要求

①体积小

内河航道桥梁通航孔一般较之跨江跨海大桥通航孔小，这就决定了桥梁防撞设施不能占用太多的船舶通航空间。因此，在进行内河航道桥梁防撞设计时，应当首先考虑防撞设施是否占用较大的通航空间，在保护桥的基础上，尽可能的缩小桥梁防撞设施体积是非常重要的。

②造价低

与跨江跨海大桥相比，一般的内河航道桥梁在规模和造价方面均小的多，对于跨江跨海大桥的动辄几百万上千万的桥梁防撞设施，显然不适用于一般内河航道上的桥梁。在进行内河航道桥梁防撞设施设计时，“性价比”高（造价低，防撞性能好）的桥梁防撞设施应是首选。

③对船舶的损伤小

现在的桥梁防撞设施设计理念从以前的保护桥为主，转换到了既要保护桥又要保护船。与此同时，内河航道通航船舶本就造价低吨位小，当与刚性较强的桥梁防撞设施发生碰撞时，船方的损伤非常大。

④日常维护及维修简单

针对内河航道通航特点，应设计一种在发生碰撞后进行简单的维修或更换便可继续使用的桥梁防撞设施。