一種復(fù)合材料漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水上防撞結(jié)構(gòu)，是一種利用復(fù)合材料制造的低成本彈性、耐腐蝕防撞裝置，具體地說是一種適用于各類橋梁的橋墩以及承臺等、水上(海洋)建筑避免船舶(浮冰)撞擊災(zāi)害的復(fù)合材料橋梁防撞裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船撞橋事故在世界各地一直在不斷地發(fā)生，隨著交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，跨越通航江河、港區(qū)和海峽的大型橋梁數(shù)量日益增多；與此同時，航道上船舶數(shù)量也不斷增加且趨于大型化，使得橋梁和通航船舶之間的矛盾日趨突出。橋梁防船撞問題也正逐漸得到了有關(guān)航運管理、規(guī)劃設(shè)計等部門的高度重視。國內(nèi)外已開展了相關(guān)的研宄，提出了船橋碰撞理論，并設(shè)計出了一些橋梁防護設(shè)施。橋梁防撞的根本目的是一方面防止橋梁因船舶撞擊力超過橋墩的設(shè)計承載力而造成結(jié)構(gòu)毀壞，另一方面同時盡可能地保護船舶，將損失減小到最低程度。防撞設(shè)施的型式不同，其工作機理就不同。
[0003]在橋梁防船撞設(shè)計中，主航道及主通航橋孔的安全已得到了足夠的重視，然而近年來國內(nèi)外分別發(fā)生幾起位于非通航孔橋墩的船撞橋事故，暴露出了問題。非通航橋孔橋墩的特點是:橋墩結(jié)構(gòu)單薄、自身抵御船撞能力較差，一旦遭遇船舶撞擊，極易造成船橋俱毀及人亡的悲劇和不良的社會影響。目前，國內(nèi)外專門針對非通航孔橋墩的防撞研宄較少，尚無較為有效及成熟的思想和方法。經(jīng)過多年的設(shè)計實踐，主通航孔橋墩防撞技術(shù)已逐漸發(fā)展成熟，主流的技術(shù)是采用直接安裝在橋墩上的柔性的浮式防撞圈，由于充分考慮了撞擊角度、撞力轉(zhuǎn)移，通過消耗和轉(zhuǎn)移撞擊力，在橋墩受到保護的同時，使得船舶也不會受到明顯破壞。由于非通航孔橋墩自身抗力太小，采用直接防撞方法達不到保護非通航孔橋墩的目的，需要尋求新的研宄思路。通過對國內(nèi)外防撞技術(shù)與發(fā)展的綜合分析，結(jié)合非通航孔橋墩的自身特點，研宄提出適合于非通航孔橋墩的新型“攔截”防撞方案。
[0004]漂浮網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)的理論依據(jù)建立在船舶可以有較大的緩沖位移，防護系統(tǒng)的網(wǎng)狀攔截設(shè)施將船舶攔住后，其水下的纜繩和小浮筒能有效地消耗撞擊能量的基礎(chǔ)上。網(wǎng)狀攔截設(shè)施漂浮在水面上，可將能量通過纜繩傳遞至錨錠上，由于這個特點，漂浮網(wǎng)狀防護系統(tǒng)可以布置在航道較深的橋位處。“攔”的防撞方案屬于間接構(gòu)造類防撞，有漂浮攔網(wǎng)防撞系統(tǒng)、浮體系泊索防撞系統(tǒng)等方式，具有“御敵于國門之外”的優(yōu)點。但僅靠直接地“攔”的方式是無法達到橋墩防撞安全要求的:一是系統(tǒng)消耗能量需要很長的緩沖位移，二是失控船舶動能巨大容易壓過攔索或沖破攔網(wǎng)，消能后仍具有很大撞擊力，依然對橋墩存在危險。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的直接型防撞結(jié)構(gòu)成本高、耐候性差、修復(fù)難度大的問題，設(shè)計一種耐候性好，充分吸收撞擊能量，避免船舶撞擊橋梁的復(fù)合材料漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)，用作橋梁防撞設(shè)施。
[0006]本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種復(fù)合材料漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)，包括主浮筒、邊浮筒、次浮筒、小浮筒、纜索、錨碇、超高分子量聚乙烯尼龍纜繩、緩沖耗能材料、緩沖耗能空間格構(gòu)體、混凝土內(nèi)芯和浮筒殼體；
[0007]所述主浮筒通過兩根纜索分別與兩個邊浮筒連接，所述纜索上間隔設(shè)置有多個次浮筒，纜索上連續(xù)設(shè)置有多個小浮筒，所述主浮筒、邊浮筒、次浮筒、小浮筒和纜索共同組成一個攔截網(wǎng)狀；
[0008]所述主浮筒、邊浮筒、次浮筒和小浮筒均為復(fù)合材料制成，包括浮筒殼體和混凝土內(nèi)芯，所述浮筒殼體為復(fù)合材料面層構(gòu)成的實心殼體或者為內(nèi)部填充有夾芯材料的復(fù)合材料面層與夾心材料構(gòu)成的夾層殼體，所述夾芯材料包括緩沖耗能空間格構(gòu)體和緩沖耗能材料；
[0009]所述主浮筒和邊浮筒分別通過超高分子量聚乙烯尼龍纜繩連接錨錠，并固定于河床；
[0010]所述主浮筒采用兩個錨碇并排固定、兩個邊浮筒各由一個錨碇拉結(jié)固定的布置，或者主浮筒和邊浮筒分別采用三個錨碇并聯(lián)固定的布置，或者主浮筒和邊浮筒分別采用三個錨碇串聯(lián)固定的布置；
[0011]所述網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)布置在所保護橋墩的正前方及正后方。
[0012]作為優(yōu)選，所述緩沖耗能空間格構(gòu)體由纖維腹板呈單層單向、單層雙向、多層單向或多層多向布置在浮筒殼體內(nèi)構(gòu)成，緩沖耗能材料位于纖維腹板之間和/或纖維腹板與浮筒殼體的內(nèi)壁之間。
[0013]作為優(yōu)選，所述的緩沖耗能材料為聚氨酯泡沫，摩擦顆粒填充材料中的一種或者兩種的組合。
[0014]作為優(yōu)選，所述浮筒殼體和緩沖耗能空間格構(gòu)體為玻璃纖維布、碳纖維布、玄武巖纖維布、芳綸纖維布中的一種與樹脂固化而成，玻璃纖維布為雙軸向布、多軸向布、網(wǎng)格布或纖維氈中的一種，樹脂為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或無機樹脂中的一種。
[0015]作為優(yōu)選，所述纜索為鋼絲繩、錨鏈、尼龍繩的一種。
[0016]作為優(yōu)選，所述錨碇為鐵錨、混凝土錨碇的一種。
[0017]上述復(fù)合材料漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)的施工方法，將主浮筒、邊浮筒、次浮筒、小浮筒采用纖維與樹脂通過真空導(dǎo)入一次成型工藝制備，通過相鄰且相連接的纜索鏈接，再用超高分子量聚乙烯尼龍纜繩通過錨碇確定其相對位置并固定在河床，在橋墩兩側(cè)對稱布置一對漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)，實現(xiàn)攔截船舶或者使其撥動轉(zhuǎn)向，作為緩沖防撞第一道防線；所述具體流程如下:
[0018]a.制備一套大型鋼結(jié)構(gòu)或玻璃鋼模具，模具上預(yù)留好構(gòu)件兩端的凹槽及相應(yīng)孔洞；
[0019]b.制備一套預(yù)埋構(gòu)件，包括安裝纜索用的預(yù)埋件、內(nèi)部加勁預(yù)埋件；
[0020]c.采用真空導(dǎo)入一次成型工藝，制備單個浮筒單元；
[0021]d.預(yù)制混凝土錨碇，現(xiàn)場下沉至指定位置；
[0022]e.將浮筒構(gòu)件構(gòu)件運至現(xiàn)場，在岸上或淺灘區(qū)預(yù)拼裝，將次浮筒和小浮筒用纜索預(yù)先串聯(lián)完成；將主浮筒和邊浮筒用尼龍纜繩與已下沉至固定位置的錨碇相連；與此同時把先前用纜索串聯(lián)完成的次浮筒、小浮筒所組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)用船舶運輸至安裝位置；最后將將串有次浮筒和小浮筒的纜索安裝到主浮筒和邊浮筒上，拼接成一個完整的、可自浮的復(fù)合材料網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)。
[0023]本實用新型的設(shè)計思路本著消能為主，撥動轉(zhuǎn)向的設(shè)計思路，在非通航橋梁上游一定距離布置一定角度的折線型攔截裝置。工作原理是:漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)通過錨錠固定，攔截系統(tǒng)由主浮筒、邊浮筒、次浮筒以及小浮筒組成，且均為復(fù)合材料，其間采用纜索拉結(jié)成攔截網(wǎng)狀，當(dāng)船舶前行至攔截系統(tǒng)處，纜繩能迅速張緊，緩解其行船速度，撥離船頭方向，改變行船路線，從而達到保護橋墩的目的。與直接型的攔截設(shè)施不同點在于，船舶不會在被攔停，而是船頭被撥轉(zhuǎn)方向后偏離先前的行駛方向，根據(jù)能量守恒原理，對防撞設(shè)置的設(shè)計制造要求相比直接型攔截裝置要大幅降低。
[0024]有益效果:1、本實用新型作為復(fù)合材料浮體防撞裝置在使用時，若小型船舶對橋塔撞擊，因為浮體截面外殼為彈性復(fù)合材料，具有較大的變形能力，能壓縮后自恢復(fù)而不破壞。
[0025]2、本實用新型的浮筒內(nèi)部緊密填充的緩沖耗能材料，緩沖耗能能力強，并能通過耗能材料擠壓和空間格構(gòu)屈曲消耗部分能量。
[0026]3、本實用新型的筒形復(fù)合材料攔截系統(tǒng)具有自浮性、緩沖性、彈性模量低等特點，因此可隨著水潮漲落而自動升降，也可有效保護船舶不至于局部受損。
[0027]4、本實用新型的構(gòu)件自重輕，安裝便捷，各個獨立的單元可通過本實用新型圖示的布置方式進行組合布置，單個單元損壞更換方便。
[0028]5、本實用新型的水上浮筒結(jié)構(gòu)，采用強耐腐蝕、力學(xué)特性優(yōu)越的纖維增強復(fù)合材料等材料制成，具有良好的抗侯性及抗沖擊破壞性，可以減少維護費用，能防紫外線、防凍、抗海水化學(xué)劑油漬等侵蝕。
[0029]6、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，安裝維護方便。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)平面示意圖；
[0031]圖2為本實用新型的漂浮式網(wǎng)狀攔截系統(tǒng)立面圖；
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