技术领域
[0001] 本
发明涉及一种桥墩防撞设施，尤其涉及一种附着于桥墩的防撞设施，还涉及该附着于桥墩的防撞设施的施工方法。
背景技术
[0002] 随着我国交通建设的快速发展，跨江、跨海大型
桥梁大量兴建，同时，随着
船舶吨位、航速和船只
密度的增加，船舶碰撞桥梁的几率也越来越大，所造成的灾难性后果越来越严重，所以研究桥墩防撞具有重要的应用价值。
[0003] 拱桥作为我国公路大跨度桥梁的主要桥型之一，经过近几十年的发展，已经跃居世界拱桥先进行列，其桥墩防撞设施也引起了越来越多的重视并取得了阶段性的成果。
[0004] 拱桥是一种独特的桥梁结构型式，其拱轴线的线型在立面上是一条曲线，
桥面以下拱肋容易受到船舶的撞击，因此需在远离承台
位置设置桥墩防撞设施以保护拱桥拱肋。目前，桥墩防撞设施一般采用独立防撞墩，独立防撞墩设置在桥墩的船只通航方向，它不仅能够有效保护大型桥墩免受船舶撞击，而且不会影响航道上船只的通行。
[0005] 但是，相对于一种附着于桥墩的防撞设施，独立防撞墩的
水平
刚度较有限，更易受到船舶撞击而致损坏，同时，船舶也更容易遭到破坏，如使独立防撞墩的水平刚度达到同样的水平其用材量更大，建造成本更高。
发明内容
[0006] 本发明的第一个目的在于提供一种可有效保护桥墩和船只免受损坏、节省工程造价的附着于桥墩的防撞设施，当船只与之相撞时，防撞设施本身也不容易遭受破坏。
[0007] 本发明的第一个目的通过以下技术措施来实现：一种附着于桥墩的防撞设施，其特征在于：它包括至少一组
钢管墩、浮式环形防撞箱和连接桁架，每组钢管墩主要由至少三个连接为整体的钢管墩组成，所述浮式环形防撞箱包括环形骨架和安装在骨架上的塑胶
滑板，所述浮式环形防撞箱环套在每组钢管墩上且与钢管墩之间具有空隙使得浮式环形防撞箱可随水面沉浮而升降且可绕钢管墩转动，所述钢管墩通过连接桁架与桥墩的承台连接，且所述浮式环形防撞箱位于连接桁架的上方，当所述钢管墩为两个以上时，相邻的钢管墩通过连接桁架相连。
[0008] 本发明的工作原理是：当船只撞击浮式环形防撞箱时，其可围绕钢管墩转动。在船撞过程中，一部分撞击
能量通过浮式环形防撞箱的骨架-塑胶滑板复合结构内部发生大的
变形而吸收，延长了
接触时间，降低了撞击
力峰值；另一部分撞击能量通过塑胶滑板减少了浮式环形防撞箱表面的摩阻力，使浮式环形防撞箱可转动并改变船头航向而带走
动能。浮式环形防撞箱将撞击力传递至钢管墩，再通过连接桁架传递至承台，与承台连接的钢管墩具有足够的水平刚度，使得钢管墩在撞击过程中基本保持直立，以保证浮式环形防撞箱能够正常转动，起到拨动船头使船头航向转向而保留动能的作用。
[0009] 本发明可有效保护桥墩和船只免受损坏，防撞设施本身也不容易遭受破坏；而且，本发明结构简单，由于浮式环形防撞箱仅套嵌于钢管墩，其工程规模远小于现有独立防撞墩的工程规模，施工方便，工程造价低。本发明不仅适用于拱桥，还适用于其它桥梁类型，适于广泛推广和适用。
[0010] 作为本发明的一种优选实施方式，所述浮式环形防撞箱采用钢质-PPZC
复合材料制成。即骨架为钢骨架，塑胶滑板为聚四氟乙烯材质。该钢质-PPZC复合材料为现有产品。
[0011] 作为本发明的一种改进，在所述浮式环形防撞箱的内环面上沿其圆周分布有缓冲吸能阻尼元件，在船撞过程中，缓冲吸能阻尼元件与钢管墩接触，可使浮式环形防撞箱吸收更多的撞击能量。
[0012] 作为本发明的一种优选实施方式，所述钢管墩包括固定在河床上的钢管桩、套嵌钢管和外衬钢板密封带，所述套嵌钢管套于所述钢管桩的上端上，且所述套嵌钢管的
下管口与所述钢管桩之间的间隙通过所述外衬钢板密封带密封，在所述套嵌钢管内灌注环
氧砂浆使之与钢管桩连接成一体，并在所述套嵌钢管的
上管口设有上封板以封闭套嵌钢管。
[0013] 作为本发明的进一步改进，位于所述钢管墩与承台之间的连接桁架为承台连接桁架，位于相邻钢管墩之间的连接桁架为钢管连接桁架，所述套嵌钢管为钢管连接桁架和钢管墩的共有部分，即所述钢管连接桁架包括桁架和连接在桁架端部的套嵌钢管，所述桁架由多个桁架节段拼接而成，所述承台连接桁架连接在所述套嵌钢管上，所述钢管连接桁架、承台连接桁架以及浮式环形防撞箱均为预制件，通过现场拼接组装成整体。本发明的钢管连接桁架、承台连接桁架和浮式环形防撞箱均在工厂预制，并在船厂或桥位处岸边工地现场组拼成整体，故施工便利性和施工
质量均有较大程度的提高。钢管连接桁架的套嵌钢管、桁架节段均在工厂加工，运至桥位处进行组装，套嵌钢管套入钢管桩后在两钢管之间的部位采用环氧砂浆填充，避免了水中
焊接，提高了施工质量，降低了施工难度并加快了施工过程，具有突出的经济及社会效益。另，如果钢管连接桁架和承台连接桁架的各节段被船只撞击造成损伤或破坏，可局部修复或更换即可恢复原设计状态，相比于现有的桥墩防撞设施，后期维护难度及
费用大大减少。
[0014] 本发明还可以做以下改进，在所述套嵌钢管的外壁上设有向外伸出的限位件，所述限位件位于浮式环形防撞箱的上方，所述限位件将浮式环形防撞箱始终限位于环套住钢管墩的状态，并限制浮式环形防撞箱在一定高度范围内做升降运动。本发明设置限位件在为浮式环形防撞箱留有足够位移空间的同时，还可阻挡浮式环形防撞箱随河水浮动而脱离钢管墩。
[0015] 本发明所述浮式环形防撞箱主要由多个节段合围拼接而成。浮式环形防撞箱的每个节段在工厂加工，经驳船运至桥位处采用插销快速连接，降低了浮式环形防撞箱的安装难度，如果发生船撞，使局部的节段损坏，可以快速拆卸该节段进行更换。
[0016] 本发明在所述钢管连接桁架的桁架上沿其长度方向分布有竖立的警示钢管，所述警示钢管位于水面以上且其管壁上具有警示标识。
[0017] 本发明的第二个目的在于提供一种上述附着于桥墩的防撞设施的施工方法。
[0018] 本发明的第二个目的通过以下技术措施来实现：一种上述附着于桥墩的防撞设施的施工方法，具体包括以下步骤：
[0019] ⑴预制钢管连接桁架的套嵌钢管和桁架、承台连接桁架以及浮式环形防撞箱，运输至桥位处；
[0020] ⑵将桁架与套嵌钢管连接成整体；
[0021] ⑶对所有桩位坐标进行放样，在桩位坐标处下放钢管并进行插打，完成钢管桩的插打施工，灌注钢管填充砼至桩顶形成钢管桩；
[0022] ⑷将连接成整体的桁架与套嵌钢管吊装到位，将套嵌钢管套于钢管桩的上端，通过外衬钢板密封带密封套嵌钢管底部与钢管桩之间的间隙，并将间隙内的水抽干，注入环氧砂浆，再焊接上封板将套嵌钢管封闭；
[0023] ⑸将承台连接桁架的一端连接在钢管墩上，另一端连接在桥墩的承台上；
[0024] ⑹将预制的浮式环形防撞箱吊装到位并环套于套嵌钢管上且位于桁架的上方，再在套嵌钢管上且位于浮式环形防撞箱的上方设置限位件。
[0025] 作为本发明的一种实施方式，所述附着于桥墩的防撞设施布置在通航要求净高的分界线处，避免了现有将防撞装置布置于承台处而存在的船只上层建筑撞击桥梁拱肋的
风险，提高了桥梁防船撞安全性。
[0026] 与
现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
[0027] ⑴本发明可有效保护桥墩和船只免受损坏，防撞设施本身也不容易遭受破坏；而且，本发明结构简单，由于浮式环形防撞箱仅套嵌于钢管墩，其工程规模远小于现有独立防撞墩的工程规模，施工方便，工程造价低。
[0028] ⑵本发明的钢管连接桁架、承台连接桁架和浮式环形防撞箱均在工厂预制，并在船厂或桥位处岸边工地现场组拼成整体，施工便利性和施工质量均有较大程度的提高。尤其在恶劣的施工环境下，该优势尤为明显，节段拼接施工可以缩短防撞设施的施工工期，保障在恶劣环境下的施工质量。
[0029] ⑶本发明钢管连接桁架的套嵌钢管、桁架节段均在工厂加工，运至桥位处进行组装，套嵌钢管套入钢管桩后在两钢管之间的部位采用环氧砂浆填充，避免了水中焊接，提高了施工质量，降低了施工难度并加快了施工过程，具有突出的经济及社会效益。
[0030] ⑷如果钢管连接桁架和承台连接桁架的各节段被船只撞击造成损伤或破坏，可局部修复或更换即可恢复原设计状态，相比于现有的桥墩防撞设施，后期维护难度及费用大大减少。
[0031] ⑸本发明浮式环形防撞箱的每个节段在工厂加工，经驳船运至桥位处采用插销快速连接，降低了浮式环形防撞箱的安装难度，如果发生船撞，使局部的节段损坏，可以快速拆卸该节段进行更换。
[0032] ⑹本发明在钢管连接桁架上设有位于水面以上的警示钢管，对来往船只起到警示作用，避免船只撞击防撞设施，也可避免船只撞击一般情况下位于常水位以下的连接桁架。
[0033] ⑺本发明布置在通航要求净高的分界线处，避免了现有将防撞装置布置于承台处而存在的船只上层建筑撞击桥梁拱肋的风险，提高了桥梁防船撞安全性。
附图说明
[0034] 下面结合附图和具体
实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0035] 图1是本发明的平面示意图；
[0036] 图2是本发明钢管墩与钢管连接桁架的立面示意图。
具体实施方式
[0037] 如图1和2所示，是本发明一种附着于桥墩的防撞设施，布置在通航要求净高的分界线处，船只航向A，附着于桥墩的防撞设施包括三组钢管墩2、三个浮式环形防撞箱1和连接桁架，每组钢管墩2主要由4个通过钢质件连接为一个整体的钢管墩组成，浮式环形防撞箱1包括环形骨架和安装在骨架上的塑胶滑板，浮式环形防撞箱1优选钢质-PPZC复合材料制成，在浮式环形防撞箱1的内环面上沿其圆周分布有缓冲吸能阻尼元件13。浮式环形防撞箱1环套在每组钢管墩2的上端且与钢管墩2之间具有空隙使得浮式环形防撞箱1可随水面沉浮而升降且可绕钢管墩2转动，连接桁架包括钢管连接桁架3和承台连接桁架4，位于两侧的两组钢管墩2通过承台连接桁架4与桥墩的承台13连接(实际中，可根据具体受力情况确定全部或部分钢管墩与承台相连以及哪些钢管墩与承台相连)，相邻的钢管墩2通过钢管连接桁架3相连，且浮式环形防撞箱1位于钢管连接桁架3的上方。钢管连接桁架3、承台连接桁架4以及浮式环形防撞箱1均为预制件，通过现场拼接组装成整体。
[0038] 具体的，钢管连接桁架3主要由桁架和套嵌钢管5组成，桁架整体为矩形体
框架结构，在框架内设有加强斜杆，桁架由多个桁架节段6通过焊接连接接头7连接成一体，桁架的端部通过高强
螺栓连接接头8与套嵌钢管5相连，在桁架上沿其长度方向分布有竖立的警示钢管11，警示钢管11位于水面以上且其管壁上具有警示标识，对来往船只起到警示作用，避免船只撞击防撞设施。承台连接桁架4由多根钢制杆件组成，承台连接桁架4的一端通过高强螺栓连接在承台13上，另一端通过高强螺栓连接在套嵌钢管5上。
[0039] 钢管墩2包括固定在河床上的钢管桩12、套嵌钢管5和外衬钢板密封带9，即套嵌钢管5为钢管连接桁架3和钢管墩2的共有部分，套嵌钢管5套于钢管桩12的上端上，且套嵌钢管5的下管口与钢管桩12之间的间隙通过外衬钢板密封带9密封，在套嵌钢管5内灌注环氧砂浆使之与钢管桩12连接成一体，并在套嵌钢管5的上管口设有上封板以封闭套嵌钢管5。
[0040] 在套嵌钢管5的顶端上设有向外伸出的限位件10，限位件10为沿着管壁表面焊接的板状体，在其下方焊接有加强板14，限位件10位于浮式环形防撞箱1的上方，即浮式环形防撞箱1处于钢管连接桁架3和限位件10之间，限位件10将浮式环形防撞箱1始终限位于环套住钢管墩2的状态，并限制浮式环形防撞箱1在一定高度范围内做升降运动。
[0041] 浮式环形防撞箱1主要由多个节段合围拼接而成。浮式环形防撞箱的每个节段在工厂加工，经驳船运至桥位处采用插销快速连接，降低了浮式环形防撞箱的安装难度，如果发生船撞，使局部的节段损坏，可以快速拆卸该节段进行更换。
[0042] 一种上述附着于桥墩的防撞设施的施工方法，具体包括以下步骤：
[0043] ⑴预制钢管连接桁架3的套嵌钢管5和桁架节段6、承台连接桁架4节段以及浮式环形防撞箱1的各节段，运输至桥位处；
[0044] ⑵通过桁架焊接连接接头7，将桁架节段6连接成桁架，通过高强螺栓连接接头8将桁架与套嵌钢管5连接成整体，并在桁架上焊接警示钢管11；
[0045] ⑶对所有桩位坐标进行放样，在桩位坐标处下放钢管并进行插打，接长钢管并再次插打，完成钢管桩的插打施工，采用清水对钢管内部进行清渣处理，清渣完成后灌注钢管填充砼至桩顶形成钢管桩12；
[0046] ⑷将连接成整体的桁架与套嵌钢管5吊装到位，将套嵌钢管5套于钢管桩12的上端，并设置使钢管连接桁架3保持稳定状态的临时
定位装置；通过外衬钢板密封带9密封套嵌钢管5底部与钢管桩12之间的间隙，并将间隙内的水抽干，注入环氧砂浆，再焊接上封板将套嵌钢管5封闭，环氧砂浆龄期达到要求后，拆除临时定位装置；
[0047] ⑸将承台连接桁架4的一端通过高强螺栓连接在套嵌钢管5上，另一端通过高强螺栓连接在桥墩的承台13上；
[0048] ⑹将预制的浮式环形防撞箱1吊装到位并环套于钢管墩2上端且位于桁架的上方，再在套嵌钢管5的上端焊接限位件10。
[0049] 本发明附着于桥墩的防撞设施的钢材防腐
涂装均在水中施工之前完成。
[0050] 在其它实施例中，钢管墩也可以为一组或者两组以上，相应地，浮式环形防撞箱的数量随之变化，钢管墩的数量具体根据桥墩的尺寸情况确定；钢管墩中钢管桩的数量至少为三个，以便形成稳定结构。浮式环形防撞箱也可采用其它材质的骨架和塑胶滑板组成。
[0051] 本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，本发明还可以做出其它多种形式的
修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
