一种桥墩防冰凌冲撞装置

1.本实用新型属于桥梁桥墩防护装置技术领域，具体涉及一种桥墩防冰凌冲撞装置。


背景技术：

2.我国北纬30
°
以北的河流普遍存在冰情危害,尤以北纬35
°
以北地区及青藏高原的江、河春季凌汛危害最为严重。位于高寒地区的桥梁常受到春季流冰的威胁,大面积冰排在水流的推动下产生很大的动能,对河道中的桥梁墩台形成巨大的撞击力,对桥墩的损伤、桥墩的稳定性及桥梁结构振动的影响比较严重,对桥梁结构的安全运营构成了严重威胁，同时冰凌经常造成河道拥堵，对防洪、交通、给排水、水利水电工程等运营施工产生非常不利的影响。因此，深入研究流冰与桥墩的相互作用，提出桥墩防冰凌撞击措施，预防和根治冰灾害，确保人民生命和财产安全，具有非常重要的现实意义。
3.为提高冰凌撞击后桥梁的安全性，现有做法主要有两种，一是通过加强桥墩自身抵抗力，二是在桥墩上设防撞装置。其中，单纯依靠加强桥墩自身抵抗力的做法，不仅会大幅增加桥梁建设的费用，而且桥墩仍然会面临被撞毁的结局；另外，目前桥墩防撞装置分为直接方式和间接方式，其中直接方式包括弹性变形型 (缓冲材料方式、绳索方式)、抗压变形型(缓冲工事方式)和变位型(重力方式)，间接方式包括弹性变形型(桩方式)、抗压变形型(沉箱方式、人工岛方式)和变位型(浮体系泊索方式)。上述桥墩防撞装置的防撞方式大多是通过缓冲材料削弱冰凌等带来的撞击力来保证桥墩的安全，大都将精力集中在缓冲材料的类型和形式构造上，以求延长结构受力时间，从而减小桥墩所受撞击力。这种仅通过缓冲材料设置和改变的途径抵御冰凌等物体带来的较大撞击力是不现实的，因为随水流带来的冰凌数量多且冲击力较大，企图完全依靠缓冲材料抵御巨大撞击力无异于以卵击石。
4.因此，需要对现有的桥梁桥墩防撞装置进行改进，一方面通过设置缓冲材料达到减小桥墩所受撞击力的目的，另外还可通过引导冰凌等物体偏离桥墩，从而转移桥墩收到的撞击力，进一步保证桥梁结构的安全。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术中仅通过缓冲材料的设置达到减小桥墩所受撞击力的目的，提供一种桥墩防冰凌冲撞装置，在缓冲的同时引导冰凌等物体带来的撞击力偏离桥墩，进一步确保桥墩的安全。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种桥墩防冰凌冲撞装置，包括内圈、球状滚动体、外圈，所述内圈紧密包裹于桥墩本体，所述外圈包括外缓冲垫、钢绳、伸缩板和缓冲环，所述外圈可通过球状滚动体相对于内圈转动，所述球状滚动体设置于内圈和外缓冲垫之间，所述内圈与外缓冲垫在与球状滚动体接触面均设置弧形槽，所述的缓冲环上开设有若干凹槽，所述的钢绳缠绕在缓冲环上，钢绳两端固定在缓冲环上。
8.进一步，所述球状滚动体均嵌入内圈和外缓冲垫的弧形槽内，可沿桥墩竖向设置多层，且每个所述弧形槽内部的球状滚动体数量设置为不少于八个且呈环形分布在内圈的四周。
9.进一步，所述缓冲环内开设有空腔，空腔内部设置有弹簧，所述弹簧两端分别固定连接有伸缩板。
10.优选的，所述伸缩板的表面开设有滑槽，所述滑槽表面搭接有滑块，所述滑块固定连接在缓冲环的内表面，滑块端部与缓冲环空腔内的弹簧固定连接，所述滑块由弹性材料组成。
11.进一步的，所述伸缩板的数量不少于六个且呈环形与缓冲环交替分布在外缓冲垫四周。
12.优选的，所述内圈和外缓冲垫均有缓冲块和垫块交替连接组成，所述缓冲块的材质为弹性钢，所述垫块的材质为钢材，且所述缓冲垫和垫块的数量均不少于六个。
13.为提高钢绳的试用寿命，作为优选，所述的钢绳外具有防锈涂层。
14.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型提供了一种桥墩防冰凌冲撞装置，通过设置内圈、球状滚动体、伸缩板、缓冲环、弹簧、钢绳等组件，在实际应用中，缓冲环在钢绳和伸缩板的作用下进行回缩缓冲，对冰凌的撞击力进行第一步削弱；同时依靠外缓冲垫上的两个垫块之间的弹性钢板的变形来吸收外界冲击力，对冰凌的撞击力进行第二步削弱；再通过球状滚动体与弧形槽的作用对荷载进行第三步消耗，球状滚动体为弹性体，再发生挤压变形的同时与弧形槽作用使其随之转动起来，整个外圈也跟着转动，进而达到使冰凌转动撞击力发生偏移的目的；最后依靠内圈的两个垫块之间的弹性钢板的变形来吸收外界冲击力，对冰凌的撞击力进行第四步削弱，尽可能地减小冰凌撞击桥墩的能量，从而实现桥墩的可靠保护。
15.综上所述，本实用新型采用整体环绕式的防撞结构来保护桥墩，在冰凌撞击时的荷载不会作用在桥墩本体，保证了桥墩本体的试用寿命。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种桥墩防冰凌冲撞装置的俯视图；
17.图2为本实用新型装置外圈的剖视图；
18.图中：1为桥墩本体，2为内圈，3为垫块，4为缓冲块，5为球状滚动体， 6为缓冲环，7为伸缩板，8为钢绳，9为滑块，10为弹簧，11为外缓冲垫。
具体实施方式
19.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1-2，本实用新型提供以下技术方案：一种桥墩防冰凌冲撞装置，包括内圈2、球状滚动体5、外圈，所述内圈2紧密包裹于桥墩本体1，所述外圈包括外缓冲垫11、钢绳8、伸缩板7和缓冲环6，所述外圈可通过球状滚动体 5相对于内圈2转动，所述球状滚动体5
设置于内圈2和外缓冲垫11之间，所述内圈2与外缓冲垫11在与球状滚动体5接触面均设置弧形槽，所述的缓冲环6上开设有若干凹槽，所述的钢绳8缠绕在缓冲环上，钢绳两端固定在缓冲环上。
21.具体的，在本实施例中，所述球状滚动体5均嵌入内圈2和外缓冲垫11的弧形槽内，可沿桥墩竖向设置多层，且每个所述弧形槽内部的球状滚动体5数量设置为不少于八个且呈环形分布在内圈2的四周。
22.进一步的，所述球状滚动体5为弹性球体，可使用橡胶球但不仅限于橡胶球。
23.具体的，在本实施例中，所述缓冲环6内开设有空腔，空腔内部设置有弹簧10，所述弹簧10两端分别固定连接有伸缩板7。
24.具体的，所述伸缩板7的表面开设有滑槽，所述滑槽表面搭接有滑块9，所述滑块9固定连接在缓冲环6的内表面，滑块9端部与缓冲环6空腔内的弹簧 10固定连接，所述滑块由弹性材料组成。
25.进一步的，所述伸缩板7的数量不少于六个且呈环形与缓冲环6交替分布在外缓冲垫11四周。
26.具体的，在本实施例中，所述内圈2和外缓冲垫11均有缓冲块4和垫块3 交替连接组成，所述缓冲块4的材质为弹性钢，所述垫块3的材质为钢材，且所述缓冲垫4和垫块3的数量均不少于六个。
27.进一步地，为提高钢绳的试用寿命，作为优选，所述的钢绳8外具有防锈涂层。
28.本实用新型的工作原理及试用流程：在本实用新型中，当被冰凌撞击时，缓冲环在钢绳和伸缩板的作用下进行回缩缓冲，对冰凌的撞击力进行第一步削弱；同时在外缓冲垫上依靠两个垫块之间的弹性钢板的变形来吸收外界冲击力，对冰凌的撞击力进行第二步削弱；再通过球状滚动体与弧形槽的作用对荷载进行第三步消耗，球状滚动体为弹性体，再发生挤压变形的同时与弧形槽作用使其随之转动起来，整个外圈也跟着转动，进而达到使冰凌转动撞击力发生偏移的目的；最后依靠内圈的两个垫块之间的弹性钢板的变形来吸收外界冲击力，对冰凌的撞击力进行第四步削弱，尽可能地减小冰凌撞击桥墩的能量，从而实现桥墩的可靠保护。综上所述，本实用新型采用整体环绕式的防撞结构来保护桥墩，在冰凌撞击时的荷载不会作用在桥墩本体，保证了桥墩本体的使用寿命。
29.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。