一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置的制作方法

1.本技术涉及桥梁安全领域，特别涉及一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置。


背景技术：

2.随着航运业的高速发展，船舶数量、吨位及航速均有很大提高，但船桥碰撞事故也愈演愈烈，船舶撞击桥梁不仅会造成桥墩或船体结构损坏、环境污染、货物泄露、人员伤亡等后果，而且还会给社会经济的发展带来无法弥补的损失。为保障桥梁结构安全，减少船撞事故给船舶造成的损伤，研发了多种防船撞装置，市场上常见的防船撞设施多为弹塑性耗能型式，如中国专利cn214061511u公开了一种钢-uhpc组合式防撞浮箱，是采用钢箱、复合材料等组合而成，该类防船撞装置通过塑形变形耗散撞击能量具有逢撞易损的特点，其不能达到很好地减振效果，且由于防撞缓冲量非常有限，只能预防小型船只，对于吨位较大或航速较快船只的碰撞，起不到很好地防护效果，而且在船撞后防撞装置需整体或部分更换，存在维修成本较高、后期维护不方便等问题，因此，有必要设计一种能针对无论是大型还是小型船只，都能够进行碰撞减振的防船撞装置。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，以解决相关技术中防护装置对于桥墩保护作用不足，且对于防护装置的维护不够便利的问题。
4.本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，包括：
5.环形钢套箍，所述环形钢套箍设置于于桥墩四周，且所述环形钢套箍靠近所述桥墩外壁的一端安装有橡胶护舷；
6.多节钢浮箱，所述钢浮箱设置于环形钢套箍四周，并通过连接件与所述环形钢套箍间隔连接，相邻两节钢浮箱之间通过金属阻尼器进行连接，且各节所述钢浮箱形成包围所述环形钢套箍的环形结构。
7.一些实施例中，所述金属阻尼器包括两块相对设置的连接板，位于两块所述连接板之间的橡胶耗能层，以及多个连接于两块所述连接板之间，分布于所述连接板四周，且部分露出于所述连接板的“u”型耗能环组件,且所述“u”型耗能环组件的末端顶触所述橡胶耗能层。
8.一些实施例中，所述“u”形耗能环组件包括一个二级“u”形耗能环和一个与所述二级“u”形耗能环连接，且位于所述二级“u”形耗能环内部的一级“u”形耗能环。
9.一些实施例中，所述连接板上开设有螺栓连接孔，所述金属阻尼器和与其相邻的两节所述钢浮箱通过螺栓固定连接，且所述连接板与所述“u”型耗能环组件通过螺栓连接。
10.一些实施例中，所述环形钢套箍包括相互连接且呈矩形的钢管，且所述钢管内连接有横向加强筋和斜向加强筋。
11.一些实施例中，所述钢浮箱内部设置有连接于所述钢浮箱内壁的横向隔板和纵向
隔板，且所述钢浮箱远离所述环形钢套箍的一端表面设置有弹性缓冲吸能材料。
12.一些实施例中，所述弹性缓冲吸能材料为橡胶或聚氨酯。
13.一些实施例中，所述连接件包括万向铰支座，连接于所述万向铰支座的万向铰，连接于所述万向铰的多根支撑杆件，以及连接于所述支撑杆件另一端的连接耳板，所述连接件的一端通过所述连接耳板焊接固定于所述环形钢套箍，另一端通过所述万向铰支座焊接于所述钢浮箱。
14.一些实施例中，所述万向铰支座与所述万向铰、所述万向铰与所述支撑杆件、所述支撑杆件与所述连接耳板之间均通过螺栓进行连接。
15.一些实施例中，所述金属阻尼器的材质为软钢。
16.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
17.本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，由于防船撞装置，包括环形钢套箍、多节钢浮箱，所述环形钢套箍设置于于桥墩四周，且所述环形钢套箍靠近所述桥墩外壁的一端安装有橡胶护舷；钢浮箱设置于环形钢套箍四周，并通过连接件与环形钢套箍间隔连接，相邻两节钢浮箱之间通过金属阻尼器进行连接，且各节钢浮箱形成包围环形钢套箍的环形结构。
18.该装置的金属阻尼器具备多级屈曲耗能的功能，在该装置受到碰撞后，金属阻尼器的部件能够自动复位，耐用性较高，且在进行检修时，只需及时更换金属阻尼器，并根据各部件损耗情况进行检修。因此，该防船撞装置维护便利，且能够通过各级耗能对桥墩提供较大程度的保护作用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例提供的装置俯视图；
21.图2为本技术实施例提供的装置的结构示意图；
22.图3为本技术实施例提供的金属阻尼器的结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的连接件的结构示意图；
24.图5为本技术实施例提供的环形钢套箍的结构示意图；
25.图6为本技术实施例提供的钢浮箱的结构示意图。
26.附图标记：
27.1、橡胶护舷；2、环形钢套箍；21、钢管；22、横向加强筋；23、斜向加强筋；3、钢浮箱；31、纵向隔板；32、横向隔板；33、弹性缓冲吸能材料；4、连接件；41、万向铰支座；42、万向铰；43、支撑杆件；44、连接耳板；5、金属阻尼器；51、连接板；52、二级“u”形耗能环；53、一级“u”形耗能环；54、螺栓连接孔；55、橡胶耗能层。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其能解决相关技术中防护装置对于桥墩保护作用不足，且对于防护装置的维护不够便利的问题。
30.参见图1至图6所示，本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，包括环形钢套箍2、多节钢浮箱3，环形钢套箍2设置于于桥墩0四周，且环形钢套箍2靠近桥墩0外壁的一端安装有橡胶护舷1；钢浮箱3设置于环形钢套箍2四周，并通过连接件4与环形钢套箍2间隔连接，相邻两节钢浮箱3之间通过金属阻尼器5进行连接，且各节钢浮箱3形成包围环形钢套箍2的环形结构。
31.在一些使用情形下，金属阻尼器5包括两块相对设置的连接板51，位于两块连接板51之间的橡胶耗能层55，以及多个连接于两块连接板51之间，分布于连接板51四周，且部分露出于连接板51的“u”型耗能环组件,且“u”型耗能环组件的末端顶触橡胶耗能层55。
[0032]“u”形耗能环组件包括一个二级“u”形耗能环52和一个与二级“u”形耗能环52连接，且位于二级“u”形耗能环52内部的一级“u”形耗能环53。在连接板51上开设有螺栓连接孔54，金属阻尼器5和与其相邻的两节钢浮箱3通过螺栓固定连接，且连接板51与“u”型耗能环组件通过螺栓连接。
[0033]
在实际使用中，金属阻尼器5的材质可以为软钢，金属阻尼器5中连接板51的尺寸规格根据钢浮箱3的截面尺寸来设定；其厚度不低于2倍的二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53的厚度之和；连接板51的螺栓连接孔54的数量不低于“u”形耗能环的数量且均匀分布在连接板51上。
[0034]
随着金属阻尼器5中二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53厚度或者宽度的增加，金属阻尼器5的塑性变形能力将得以提高。金属阻尼器5中二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53厚度均不超过100mm；二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53的宽度均不超过其厚度的5倍。
[0035]
随着金属阻尼器5中二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53高度或者平直段长度的减小，金属阻尼器5的塑性变形能力将提高。金属阻尼器5中二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53高度根据钢浮箱3的连接间隙来设定；金属阻尼器5中二级“u”形耗能环52与一级“u”形耗能环53平直段长度均不超过连接板51的边长。
[0036]
当金属阻尼器5受到不同吨位的船舶撞击时，金属阻尼器5的一级“u”形耗能环53变形消能或者二级“u”形耗能环52将发生屈服，随着船舶冲击位移的增加，金属阻尼器5的滞回面积将逐渐增加，其等效阻尼比将逐渐增大。
[0037]
具体地，当该防船撞装置受到在小吨位船舶撞击时，金属阻尼器5的一级“u”形耗能环53变形消能；当防撞装置受到大吨位船舶撞击时，金属阻尼器5的一级“u”形耗能环53与二级“u”形耗能环52共同变形消能，实现多级屈曲耗能，起到更大的减振效果，为桥墩提供更大程度的保护作用，同时，也能使得船舶在减振作用的保护下，受到更小的冲击。
[0038]
实际使用中，当船只在受到碰撞时，钢浮箱3绕连接件上的万向铰42转动，带动金属阻尼器5发生屈曲耗能，消减了防撞装置承受的船舶撞击力；船撞后，金属阻尼器5能够在橡胶耗能层55的辅助下，自动恢复至初始状态，在此过程中，结构损伤通常集中于金属阻尼
器5部位，便于后期进行维护更换。
[0039]
橡胶耗能层55属于立方体橡胶块，顶触于“u”形耗能环的末端，由于橡胶耗能层55的结构为立方体橡胶块，其在受到碰撞，发生变形后具有自动复位功能，可以逐渐恢复到原始的工作状态，且能够带动与其协同工作的“u”形耗能环复位，使得金属阻尼器5的耐用性较高。
[0040]
而在多次的撞击事故发生后，可以根据“u”型耗能环组件的损耗情况，及时更换各级“u”形耗能环，来对防船撞装置进行维护，以恢复防船撞装置的正常使用，便于对该防船撞装置进行维护，且降低维护成本。
[0041]
在一些可选实施例中，参见图3至图6所示，本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，钢浮箱3内部设置有连接于钢浮箱3内壁的横向隔板32和纵向隔板31，且钢浮箱3远离环形钢套箍2的一端表面设置有弹性缓冲吸能材料33，弹性缓冲吸能材料33为橡胶或聚氨酯等材料。
[0042]
当船舶撞击该防船撞装置时，先触碰到设置于装置最外端的钢浮箱3，钢浮箱3内部设置有横向隔板32和纵向隔板31，且其表面设置有弹性缓冲吸能材料33，可以分散应力，能够进行进一步的减振吸能。缓解对于钢浮箱3的撞击力，起到保护钢浮箱3的作用，钢浮箱3具有一定的刚度，船撞时基本不会损坏及变形，较为耐用。
[0043]
在实际使用中，环形钢套箍2包括相互连接且呈矩形的钢管21，且钢管21内连接有横向加强筋22和斜向加强筋23。其具有较大的刚度及密闭性，使船舶撞击钢浮箱3时，环形钢套箍2几乎不会发生变形；环形钢套箍2内侧面，靠近桥墩处设置橡胶护舷1，以防止防船撞装置因为水位变化上下浮动或水在流动时，装置发生摇动而使桥墩产生磨损。
[0044]
在一些可选实施例中，参见图4至图6所示，本技术实施例提供了一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置,该装置中，钢浮箱3设置于环形钢套箍2四周，并通过连接件4与环形钢套箍2间隔连接，连接件4包括万向铰42支座41，连接于万向铰42支座41的万向铰42，连接于万向铰42的多根支撑杆件43，以及连接于支撑杆件43另一端的连接耳板44，连接件4的一端通过连接耳板44焊接固定于环形钢套箍2，另一端通过万向铰42支座41焊接于钢浮箱3。万向铰42支座41与万向铰42、万向铰42与支撑杆件43、支撑杆件43与连接耳板44之间均通过螺栓进行连接。
[0045]
当该防船撞装置受到碰撞时，该连接件4的两端牢牢焊接在钢套箍及各节钢浮箱3上，通过万向铰42的设置，可以释放钢浮箱3多个方向的自由度，使钢浮箱3在受到船撞后，可绕万向铰42进行自由转动，，进而引起金属阻尼器5变形耗能，使其产生良好的减振效果，对桥墩的保护作用更加明显。
[0046]
总体上，当船舶撞击防船撞装置后，先碰撞到设置于装置最外侧的钢浮箱3，在钢浮箱3表面设置的弹性缓冲吸能材料33的作用下，进行一定程度的减振吸能，钢浮箱3与环形钢套箍2通过连接件4进行连接固定，连接件4里设置有万向铰42，因而当钢浮箱3受到撞击时，在万向铰42的作用下，会发生一定程度的摆动；
[0047]
此时，两节相邻的钢浮箱3之间通过金属阻尼器5进行连接，金属阻尼器5设置有“u”型耗能环组件，当受到在小吨位船舶撞击时，金属阻尼器5的一级“u”形耗能环53变形消能；当防撞装置受到大吨位船舶撞击时，金属阻尼器5的一级“u”形耗能环53与二级“u”形耗能环52共同变形消能，实现多级屈曲耗能，起到更大的减振效果。并且在环形钢套箍2与桥
墩之间，设置有橡胶护舷1，避免由于水流影响，该防船撞装置晃动时使得桥墩发生磨损。
[0048]
该装置收到碰撞后，只需及时更换金属阻尼器5的各级“u”形耗能环，根据各部件损耗情况进行检修，维护便利，且能够通过各级耗能对桥墩提供更大程度的保护作用。
[0049]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0050]
需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0051]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于，包括：环形钢套箍(2)，所述环形钢套箍(2)设置于于桥墩(0)四周，且所述环形钢套箍(2)靠近所述桥墩(0)外壁的一端安装有橡胶护舷(1)；多节钢浮箱(3)，所述钢浮箱(3)设置于环形钢套箍(2)四周，并通过连接件(4)与所述环形钢套箍(2)间隔连接，相邻两节钢浮箱(3)之间通过金属阻尼器(5)进行连接，且各节所述钢浮箱(3)形成包围所述环形钢套箍(2)的环形结构。2.如权利要求1所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述金属阻尼器(5)包括两块相对设置的连接板(51)，位于两块所述连接板(51)之间的橡胶耗能层(55)，以及多个连接于两块所述连接板(51)之间，分布于所述连接板(51)四周，且部分露出于所述连接板(51)的“u”型耗能环组件,且所述“u”型耗能环组件的末端顶触所述橡胶耗能层(55)。3.如权利要求2所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述“u”形耗能环组件包括一个二级“u”形耗能环(52)和一个与所述二级“u”形耗能环(52)连接，且位于所述二级“u”形耗能环(52)内部的一级“u”形耗能环(53)。4.如权利要求2所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述连接板(51)上开设有螺栓连接孔(54)，所述金属阻尼器(5)和与其相邻的两节所述钢浮箱(3)通过螺栓固定连接，且所述连接板(51)与所述“u”型耗能环组件通过螺栓连接。5.如权利要求1所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述环形钢套箍(2)包括相互连接且呈矩形的钢管(21)，且所述钢管(21)内连接有横向加强筋(22)和斜向加强筋(23)。6.如权利要求1所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述钢浮箱(3)内部设置有连接于所述钢浮箱(3)内壁的横向隔板(32)和纵向隔板(31)，且所述钢浮箱(3)远离所述环形钢套箍(2)的一端表面设置有弹性缓冲吸能材料(33)。7.如权利要求6所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述弹性缓冲吸能材料(33)为橡胶或聚氨酯。8.如权利要求1所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述连接件(4)包括万向铰支座(41)，连接于所述万向铰支座(41)的万向铰(42)，连接于所述万向铰(42)的多根支撑杆件(43)，以及连接于所述支撑杆件(43)另一端的连接耳板(44)，所述连接件(4)的一端通过所述连接耳板(44)焊接固定于所述环形钢套箍(2)，另一端通过所述万向铰支座(41)焊接于所述钢浮箱(3)。9.如权利要求8所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述万向铰支座(41)与所述万向铰(42)、所述万向铰(42)与所述支撑杆件(43)、所述支撑杆件(43)与所述连接耳板(44)之间均通过螺栓进行连接。10.如权利要求1或2所述的一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，其特征在于：所述金属阻尼器(5)的材质为软钢。

技术总结
本申请涉及一种基于金属阻尼器多级屈曲耗能的防船撞装置，属于桥梁安全领域。本申请的防船撞装置，包括环形钢套箍、多节钢浮箱，环形钢套箍设置于于桥墩四周，且环形钢套箍靠近桥墩外壁的一端安装有橡胶护舷，钢浮箱设置于环形钢套箍四周，并通过连接件与环形钢套箍间隔连接，相邻两节钢浮箱之间通过金属阻尼器进行连接，且各节钢浮箱形成包围环形钢套箍的环形结构。该装置的金属阻尼器具备多级屈曲耗能的功能，在该装置受到碰撞后，金属阻尼器的部件能够自动复位，耐用性较高，在进行检修时，只需及时更换金属阻尼器，并根据各部件损耗情况进行检修。因此，该防船撞装置维护便利，且能够通过各级耗能对桥墩提供较大程度的保护作用。通过各级耗能对桥墩提供较大程度的保护作用。通过各级耗能对桥墩提供较大程度的保护作用。


技术研发人员：马长飞 荆国强 冯欢 曹冠军 钟继卫 汪正兴 王波 李东超 柴小鹏 贾晓龙 肖龙
受保护的技术使用者：中铁大桥科学研究院有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/2