具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1～图23，本发明提供了一种桥墩钢套箱防撞结构，包括设置在桥墩4上的圆柱体状的防撞钢套箱1，所述桥墩4上设有至少两个墩柱41，每个墩柱41套装有一个所述的防撞钢套箱1，相邻的两个防撞钢套箱1的外壁相切连接，所述防撞钢套箱1包括内钢围板11和外钢围板12，所述内钢围板11与所述墩柱41之间设有多个沿墩柱41外周面环形排列分布的FRP滚筒结构2，所述外钢围板12与所述内钢围板11之间通过多个可变形消能的弹性件连接。

如此，通过在墩柱41上套装防撞钢套箱1，防撞钢套箱1可转动地支撑在桥墩4上，当船撞击时，可利用多个弹性件进行变形消能以及FRP滚筒结构2进行缓冲撞击与转动卸能，从而保证大桥的墩柱41在面临0°正撞和30°斜撞时的安全性，能使桥墩船撞力最大降低50％以上和船舶撞损破坏最大减少30％以上。此外，相对于现有技术中整个防撞结构均采用FRP材料制备而言，能大大降低制造和维护成本，具备较好的经济价值和社会效益。

下面通过详细的实施例并结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

请参考图1～图4，本实施例提供了一种桥墩钢套箱防撞结构，可应用于双柱式桥墩进行防撞保护，包括设置在桥墩4上的圆柱体状的防撞钢套箱1，所述桥墩4上设有两个圆柱形的墩柱41，两个墩柱41之间连接有桥墩系梁，每个墩柱41套装有一个所述的防撞钢套箱1，两个防撞钢套箱1的外壁相切密贴接触但不固定连接，在安装后，两个防撞钢套箱1受自重作用由桥墩系梁托住。所述防撞钢套箱1包括圆形的内钢围板11和外钢围板12，内钢围板11和外钢围板12的厚度均为12mm。所述内钢围板11与所述墩柱41之间活动摆放有二十个沿墩柱41外周面环形排列分布的FRP滚筒结构2。所述外钢围板12与所述内钢围板11之间通过多个可变形消能的弹性件连接。

其中，外钢围板12和内钢围板11均由六个圆弧形钢板通过螺栓螺母组件17连接围成，从而将整个防撞钢套箱1分成六个单元箱，以便于安装或拆卸更换受损部件。

所述FRP滚筒结构2为由FRP材料成型制备的中空且两端具有开口的圆柱壳体，其直径为250mm，壁厚为6mm，高度与防撞钢套箱同高。各个FRP滚筒结构相互之间及其与防撞钢套箱和墩柱之间都密贴接触但不固定连接。由于FRP材料较为昂贵，如此结构设计，既能降低成本，又能具有较好的消能防撞效果。

所述弹性件为弹簧13，所述弹簧13为沿防撞钢套箱的高度方向多层分布，每层的弹簧13沿防撞钢套箱1的中轴线等间距阵列分布。如此，不管船舶的撞击角度如何，均能够使得防撞钢套箱具有较好的消能防撞效果。更具体的，弹簧13设有六层，每层弹簧13的间距相等，每个弹簧13直径50mm，螺径320mm。每个弹簧13的其中一端与外钢围板12固定连接，每个弹簧13的另一端与内钢围板11固定连接。如此，当船舶撞击时，撞击力会由外钢围板12传递至弹簧13进行消能缓冲，最后再经内钢围板11传递至FRP滚筒结构2消能，期间，部分的撞击力会因外钢围板12的形变而降低，从而起到提高防撞的效果。

实施例2

请参考图5和图6，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，在实施例1的基础上，所述外钢围板12的内侧壁和所述内钢围板11的外侧壁均设有环形分布的横肋板14，所述横肋板14位于所述外钢围板12与所述内钢围板11之间。这样，能够赋予外钢围板12和内钢围板11较好的强度，提高防撞钢套箱1的整体防撞能力。

更具体的，如图6所示，外钢围板12的内侧壁上部设有五个横肋板14，内钢围板11的外侧壁上对应设有五个横肋板14。与实施例1不同的是，弹簧13设有七层，各层弹簧13的间距自上而下依次为100mm、100mm、100mm、100mm、420mm、430mm、410mm、100mm，每个弹簧13直径50mm，螺径320mm。位于上部的四层弹簧13通过横肋板14隔开。

实施例3

请参考图7～图9，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，与实施例2不同的是，外钢围板12的内侧壁上设有十二个10mm厚的横肋板14，内钢围板11的外侧壁上对应设有十二个10mm厚的横肋板14。弹簧13设有六层，各层弹簧13的间距自上而下依次为150mm、300mm、400mm、500mm、400mm、300mm、150mm，每个弹簧13直径35mm，螺径300mm。每个弹簧13的其中一端与外钢围板12上的两个横肋板14固定连接，每个弹簧13的另一端与内钢围板11上的两个横肋板14固定连接。如此，当船舶撞击时，撞击力会由外钢围板12先传递至横肋板14上，再传递至弹簧13进行消能缓冲，期间，部分的撞击力会因外钢围板12和横肋板14的形变而降低，从而起到提高防撞的效果。

在一些实施方式中，如图9所示，设置在所述外钢围板12上的横肋板14和设置在所述内钢围板11上的横肋板14均沿高度方向对称分布，且位于上部的横肋板和位于下部的横肋板的肋宽均大于位于中部的横肋板的肋宽。横肋板的肋宽从上到中为350mm、300mm、250mm、200mm、150mm、100mm。如此，位于中部的弹簧的长度会比位于上部或下部的弹簧长，从而使得防撞钢套箱的中部的防撞能力更好，这也考虑到船舶撞击防撞钢套箱的外壁中部的可能性会相对大些，这样设计就能更好地发挥防撞钢套箱的防撞优势。

此外，在一些更具体的实施方式中，如图8所示，两个相切连接的防撞钢套箱1在相互靠近的一端均设置缓冲空间16，缓冲空间16内不设置弹簧13。该缓冲空间16占整个防撞钢套箱1的六分之一。由于相切的地方不容易被船舶撞击，通过设置没有安装弹簧的缓冲空间，能够简化整体结构以及降低制造成本。

实施例4

请参考图10～图14，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，与实施例3不同的是，外钢围板12的内侧壁上设有十四个10mm厚的横肋板14，内钢围板11的外侧壁上对应设有十四个10mm厚的横肋板14。横肋板的肋宽从上到中为500mm、350mm、300mm、250mm、200mm、150mm、100mm。

此外，如图11、图13和图14所示，作为改进的实施方式，在所述防撞钢套箱1的下方设有支承托架3，所述支承托架3包括用于与桥墩4连接的C形的托架钢围板31以及沿托架钢围板31的外壁阵列分布的若干个支撑板32。多个支撑板32呈外挑伞形排列分布，且每个支撑板32均与水平面垂直。所述托架钢围板31设有两个，两个托架钢围板31分别对应安装在桥墩4的两端，且两个托架钢围板31通过连接架35进行连接固定，连接架35套设在桥墩4上的桥墩系梁外表面，其截面形状为矩形。如此，可利用支承托架3上的支撑板32能够很好地支撑托住防撞钢套箱1，同时，托架钢围板31也能保护桥墩4。

实施例5

请参考图15～图18，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，在实施例4的基础上，所述托架钢围板31的内壁与桥墩4之间设有FRP波形板33。这样，由于设置FRP波形板33，当船舶撞击时，在支承托架3发生形变过程中，撞击力经支撑板32先传递至托架钢围板31，再传递至FEP波形板33进行消能缓冲，从而赋予支承托架3很好地防撞性能，进而可保护桥墩。

实施例6

请参考图15～图18，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，在实施例4的基础上，所述支撑板32上设有活动式悬臂翼板34，这样，可使得支承托架3具备一定伸缩变形能力。所述活动式悬臂翼板34包括活动板341和连接件342，所述活动板341与所述支撑板32滑动连接，所述连接件342的两端分别连接所述活动板341和所述防撞钢套箱1。如此，通过设置了活动式悬臂翼板34，当船舶撞击防撞钢套箱时，外钢围板12在变形过程中可以联动活动板341在支撑板32上往返来回移动，从而提高消能缓冲防撞能力。

在一些更具体的实施方式中，支撑板32由两个平行分布的薄钢板构成，两个薄钢板之间形成垂直分布的水平导向槽321和竖直导向槽322。活动板341由两个垂直连接的水平板3411和竖直板3412构成，水平板3411与水平导向槽321滑动配合，竖直板3412与竖直导向槽322滑动配合。连接件342可以采用细的金属圆杆、钢丝绳或拉索，在安装时，通过焊接方式将连接件342的两端分别与活动板341和防撞钢套箱1的底部固定连接即可，从而使得防撞钢套箱1与支承托架3系锚连接。

实施例7

请参考图19～图23，本实施例提供了另一种结构的桥墩钢套箱防撞结构，与实施例2不同的是，外钢围板12的内侧壁上部和下部各设有一个厚度10mm的横肋板14，内钢围板11的外侧壁上部和下部对应各设有一个厚度10mm的横肋板14，横肋板14的肋宽为500mm。弹簧13设有六层，各层弹簧13的间距自上而下依次为150mm、300mm、400mm、500mm、400mm、300mm、150mm，每个弹簧13直径40mm，螺径320mm。外钢围板12的内侧壁和内钢围板11的外侧壁均对应设置有一端与弹簧13套接焊接固定连接的中空圆柱形的钢套筒15，如图23所示。如此，弹簧13是固结在钢套筒15上，钢套筒15具有一定长度，可降低弹簧13变形时的扭曲程度，当船舶撞击时，由于钢套筒15的限制，弹簧13在被压缩的过程中不容易发生扭曲，确保弹簧13能够最大化进行变形消能。

在一些实施方式中，如图19所示，两个相切连接的防撞钢套箱1在相互靠近的一端均设置缓冲空间16，缓冲空间16内不设置弹簧13。该缓冲空间占整个防撞钢套箱的六分之一。由于相切的地方不容易被船舶撞击，通过设置没有安装弹簧的缓冲空间，能够简化整体结构以及降低制造成本。

此外，作为改进的实施方式，在实施例6的基础上，还可以进一步设置实施例4或实施例5中的支承托架3。

通过对实施例1～6的桥墩钢套箱防撞结构进行船撞有限元分析计算模型测试，最大消能为82％，最小消能59％；而且，相比整个防撞结构均采用FRP材料(造价约1000万元/墩)而言，本发明采取钢材料与FRP材料相结合的结构设计，工程造价较低(估算造价：240万元/墩)。

本发明的防撞钢套箱1受船撞击时，既可利用弹簧13变形消能和FRP滚筒结构2缓冲撞击与转动卸能，又能利用支承托架3上的活动式悬臂翼板34的向后位移不对防撞钢套箱1变形消能构成约束，还能利用防撞钢套箱1与支承托架3之间的连接件342的系锚连接作用进行约束防撞钢套箱1部分向上位移和翻转，从而使防撞钢套箱1的柔性防撞性能完全发挥。此外，相对于现有技术中整个防撞结构均采用FRP材料制备而言，能大大降低制造和维护成本，具备较好的经济价值和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。