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原文传递一种恶劣海况条件下桥墩自调节保护装置及控制方法

专利名称：	一种恶劣海况条件下桥墩自调节保护装置及控制方法
摘要：	本发明公开了一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置及控制方法，该装置包括设置在桥墩结构周围的主体结构、设置在桥墩内部的注水排水调节结构；所述主体结构主要由金属外框和橡胶囊组成；所述金属外框共分为两块，分别包裹在桥墩迎浪面和背浪面，所述金属外框内并排布置至少三个所述橡胶囊，所述橡胶囊一侧紧贴桥墩，另一侧紧贴金属外框内侧；所述注水排水调节结构给橡胶囊注水或排水，实现调整桥墩尺寸功能。本发明适用性强，结构简单，经久耐用，用途多样，能够有效保护恶劣海况条件下桥梁安全。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江省水利河口研究院
发明人：	赵鑫;董伟良;邵杰;黄世昌;王永举;梁斌;许政;吕金奇
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201811583197.0
公开号：	CN109736363A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	邱启旺
分类号：	E02D31/10(2006.01);E;E02;E02D;E02D31
申请人地址：	310020 浙江省杭州市江干区凤起东路50号
主权项：	1.一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：包括设置在桥墩结构周围的主体结构(1)、设置在桥墩内部的注水排水调节结构(2)等；所述主体结构主要由金属外框(1-1)和橡胶囊(1-2)组成；所述金属外框(1-1)共分为两块，分别包裹在桥墩迎浪面和背浪面，所述金属外框(1-1)内并排布置至少三个所述橡胶囊(1-2)，所述橡胶囊一侧紧贴桥墩，另一侧紧贴金属外框内侧；所述注水排水调节结构(2)给橡胶囊(1-2)注水或排水。 2.根据权利要求1所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述注水排水调节结构主要是由双向泵(2-1)、第一电磁蝶阀(2-2)、第二电磁蝶阀(2-3)、第三电磁蝶阀(2-4)、第一三通(2-5)、第二三通(2-6)、第三三通(2-7)、第一四通(2-8)、第二四通(2-9)、水流消能芯(2-10)、吸排水管(2-11)组成；所述双向泵(2-1)一端通过吸排水管(2-11)伸入到海水里，所述双向泵另一端通过输水管和第一三通(2-5)入口相连通，所述第一三通(2-5)两个出口通过输水管分别与第一电磁蝶阀(2-2)和第二电磁蝶阀相连通，所述第一电磁蝶阀(2-2)再通过输水管和第二三通(2-6)入口相连通，所述第二三通(2-6)的第一出口通过输水管与第一四通(2-8)入口相连通，所述第二电磁蝶阀再通过输水管和第三三通(2-7)入口相连通，所述第三三通(2-7)的第一出口通过输水管与第二四通(2-9)入口相连通，所述第二三通(2-6)的第二出口通过输水管依次和第三电磁蝶阀(2-4)、水流消能芯(2-10)以及第三三通(2-7)的第二出口相连通，所述第一四通(2-8)的三个出口和第二四通的三个出口分别通过输水管与桥墩迎背浪面橡胶囊(1-2)相连通。 3.根据权利要求2所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：还包括监控分析设备(3)，所述监控分析设备(3)主要由波高仪、测距仪(3-1)、无线发射器(3-2)、无线接收器和中央控制电脑组成；所述波高仪通过支撑结构固定在桥墩前沿偏外侧，所述支撑结构上布置所述无线发射器(3-2)且和所述波高仪相连；所述测距仪(3-1)布置在所述金属外框(1-1)上，所述金属外框(1-1)上布置所述无线发射器(3-2)且和所述测距仪(3-1)相连；所述无线接收器和所述中央控制电脑通过无线相连；所述双向泵(2-1)、第一电磁蝶阀(2-2)、第二电磁蝶阀(2-3)和第三电磁蝶阀(2-4)受控于中央控制电脑。 4.根据权利要求3所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述双向泵(2-1)、第一电磁蝶阀(2-2)、第二电磁蝶阀(2-3)和第三电磁蝶阀(2-4)布置在桥墩内预先设置的防水仪器室内，且均通过动力电缆和变频器相连，所述变频器通过网线和中央控制电脑相连。 5.根据权利要求1-4任一项所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：在桥墩左右侧面上下交替各布置一个限位滑动器(1-3)，所述限位滑动器(1-3)主要由和所述金属外框(1-1)固定相连的“工”字型滑轨(1-3-1)和内嵌在桥墩侧面的滑槽(1-3-2)组成。 6.根据权利要求1所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述金属外框迎外侧布置橡胶软垫(1-4)。 7.根据权利要求3所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述无线接收器和所述中央控制电脑均布置在控制室内。 8.根据权利要求2所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述吸排水管(2-11)为pvc透明钢丝软管；所述吸排水管(2-11)的进排水口设有滤网。 9.根据权利要求2所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置，其特征在于：所述吸排水管(2-11)的进排水口外侧加装重物，且进排水口高程低于桥墩海域的极端低水位。 10.根据权利要求3或4所述一种恶劣海况条件下桥梁自调节保护装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤： a.当十分之一波高在0m～4.0m范围内，此时该海况条件下桥梁自调节保护装置处于休眠状况，即橡胶囊(1-2)水体排空，双向泵(2-1)、第一电磁蝶阀(2-2)、第二电磁蝶阀(2-3)和第三电磁蝶阀(2-4)均处于关闭状态； b.当十分之一波高在4.0m～9.0m范围内，中央控制电脑根据波高仪测量的实时波浪数据统计出大浪对应的周期T，利用波浪弥散关系并结合当地水深h计算出大浪对应的波长L，并以此计算桥墩保护装置长度b和波长L的无因次量kb，其中k＝2π/L；根据桥墩保护装置伸缩长度范围和波长L确定无因次量kb变化范围，再利用无因次量kb与桥墩波浪力的关系，所述无因次量kb与桥墩波浪力的关系通过物理模型试验结果拟合确定，寻找无因次量kb对应范围内最小桥墩波浪力值，以此确定对应的kb值，最终结合波长L反算出桥墩保护装置的最佳保护长度； c.打开双向泵、第一电控蝶阀、第二电控蝶阀和第三电控蝶阀，向桥墩迎浪面和背浪面的橡胶囊注水，测距仪实时测量承台长度，待达到指定长度，关闭双向泵、第一电控蝶阀、第二电控蝶阀和第三电控蝶阀； d.每隔0.5～2个小时重复一次步骤b和步骤c，根据大浪实时数据通过注排水调节承台长度达到最佳保护长度； e.当十分之一波高大于9.0m，打开双向泵、第一电控蝶阀、第二电控蝶阀和第三电控蝶阀，提前在迎、背浪面橡胶囊注入一定水，之后关闭双向泵和所有电磁蝶阀，迎浪面橡胶囊注水多于背浪面，但两者之和小于单侧总注水量； f.波高实时监测海面变化，一旦监测到畸形波或者海啸，第三电控蝶阀打开，第一电控蝶阀和第二电控蝶阀关闭；待畸形波或者海啸作用后，通过注排水管路重新调节迎背浪面橡胶水囊的水量，以备再用； g.待海况条件转好，自保护系统休眠，恢复到初始状态。
所属类别：	发明专利