一种用于稳定桥梁的增重装置

摘要

本发明涉及一种用于稳定桥梁的增重装置，包括桥墩和梁体，还包括置于梁体下方的至少一个配重块和与配重块一一对应的竖向设置的拉杆，拉杆的两端分别与梁体和配重块经旋向相反的螺纹连接；桥墩上有可转动的涡轮桨，涡轮桨与拉杆之间传动连接，当涡轮桨转动时，拉杆随之产生转动；本发明通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而实现拉杆的拉紧，将配重块或河床的重量增加至梁体上以实现增重。

权利要求

1.一种用于稳定桥梁的增重装置，包括带有涵洞的桥墩（1）和梁体（2），其特征在于，还包括置于梁体（2）下方的至少一个配重块（3）和与配重块（3）一一对应的竖向设置的拉杆（4），拉杆（4）的两端分别与梁体（2）和配重块（3）经旋向相反的螺纹连接；所述的桥墩（1）上有可转动的涡轮桨（5），涡轮桨（5）上有与涡轮桨（5）同轴连接的第一斜齿轮（7），桥墩（1）上有轴线水平设置的蜗杆轴（8），蜗杆轴（8）上有与第一斜齿轮（7）相啮合的第二斜齿轮（9），所述的蜗杆轴（8）与拉杆（4）经蜗轮蜗杆机构（10）传动连接，当涡轮桨（5 ）转动时，拉杆（4）随之产生转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于稳定桥梁的增重装置，其特征在于，涡轮桨（5）与桥墩（1）之间经轴承（6）实现转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于稳定桥梁的增重装置，其特征在于，蜗杆轴（8）与第二斜齿轮（9）经扭力限制器（11）同轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于稳定桥梁的增重装置，其特征在于，梁体（2）上有置于梁体（2）下方的连接块（12），拉杆（4）的上端与连接块（12）经螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于稳定桥梁的增重装置，其特征在于，桥墩（1）上有置于涵洞端部的滤网（13）。

说明书

一种用于稳定桥梁的增重装置

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁建筑领域，特别是一种用于稳定桥梁的增重装置。

背景技术

[0002] 桥梁的稳定性是桥梁安全的保证，正常使用时桥梁的稳定性不会存在较大安全隐患，但是，在诸如强风或暴雨导致水位急剧上涨、水流湍急等类似的意外情况发生时，桥梁所受到的冲击力极有可能超出设计强度，使得桥梁发生坍塌危险，不仅影响车辆通行，还会带来较大经济损失，甚至会造成人员伤亡；尤其是强风和降雨多发地带或沿海地带，山洪、泥石流等地质性灾害以及河流水位上涨都会对桥梁安全产生威胁。

[0003] 上述情况发生时，不仅会对桥墩部位产生冲击，水位较高时还会对梁体造成冲刷，使得桥身产生偏移或断裂，特别是对一些轻质桥梁如钢结构桥、浮桥等，影响尤为显著；而为了在上述情况发生时保持桥梁良好的稳定性，相关人员常采取重物压桥的方式对桥梁的整体稳定性进行紧急应对，如将多辆满载卡车或火车车厢等开到桥上，或在桥上堆积沙袋等，这种增加重量的方法可以使梁体与桥墩以及桥墩与地面之间的挤压力增大，一方面增加了彼此间的摩擦力，同时也迅速增加了桥梁本身的惯性势能，使其在受到冲击时可以更好地保持稳定，避免局部或整体产生位移。

[0004] 尽管该方法尚不能从根本解决桥梁的安全问题，但是用于应对紧急情况，不失为一种简单快速的保障方法；而该方法存在的缺陷也较为明显：一是需要借助设备和人员进行辅助操作，二是需要耗费较长时间来完成实施过程，显然这对现场人员来说存在极大的安全隐患，一旦实施过程中发生意外，将会造成更多不必要的财产损失和人员伤亡；因此，应将这一方法与桥梁本身进行融合，以获得更安全、更快捷的应急使用效果。

发明内容

[0005] 针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种用于稳定桥梁的增重装置，以解决现有桥梁对冲击力抵御不足及无法安全、及时应对紧急情况的问题。

[0006] 其解决的技术方案是：包括带有圆柱形涵洞的桥墩和安装于桥墩上的梁体，还包括置于梁体下方的至少一个配重块和与配重块一一对应的竖向设置的拉杆，拉杆的两端分别与梁体和配重块经旋向相反的螺纹连接，当拉杆转动时，梁体和配重块分别与拉杆之间产生螺纹传动使梁体和配重块产生相近移动或相离移动；所述的桥墩上有置于圆柱形涵洞内并与圆柱形涵洞同轴设置的可转动的涡轮桨，涡轮桨与拉杆之间传动连接，当涡轮桨转动时，拉杆随之产生转动。

[0007] 本发明操作简单，通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而实现拉杆的拉紧，将配重块或河床的重量增加至梁体上以实现增重，不需要手动干预即可完成自动稳定操作，既保障了桥梁的稳定性，又避免了现场操作存在的安全风险；同时，本发明不需要投入其他物资、设备和能源，节省了大量成本。

附图说明

[0008] 图1为本发明的主视图。

[0009] 图2为本发明的A-A剖面示意图。

[0010] 图3为本发明的图1中B部分的放大图。

[0011] 图4为本发明的图2中C部分的放大图。

[0012] 图5为本发明的图3的D-D剖面示意图。

[0013] 图6为本发明的立体结构示意图。

[0014] 图7为本发明的图6中E部分的放大图。

具体实施方式

[0015] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

[0016] 由图1至图7给出，本发明包括带有圆柱形涵洞的桥墩1和安装于桥墩1上的梁体2，还包括置于梁体2下方的至少一个配重块3和与配重块3一一对应的竖向设置的拉杆4，拉杆4的上下两端分别与梁体2和配重块3经旋向相反的螺纹连接，当拉杆4转动时，梁体2和配重块3分别与拉杆4之间产生螺纹传动使梁体2和配重块3产生相近移动或相离移动；所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞内并与圆柱形涵洞同轴设置的可转动的涡轮桨5，涡轮桨5与拉杆4之间传动连接，当涡轮桨3转动时，拉杆4随之产生转动。

[0017] 作为优选，所述的涡轮桨5与桥墩1之间经轴承6实现转动连接，涡轮桨5上有与涡轮桨5同轴连接的第一斜齿轮7，桥墩1上有轴线水平设置的蜗杆轴8，蜗杆轴8上有与第一斜齿轮7相啮合的第二斜齿轮9，所述的蜗杆轴8与拉杆4经与蜗杆轴8同轴连接的蜗杆和与拉杆4同轴连接的蜗轮组成的蜗轮蜗杆机构10传动连接。

[0018] 作为优选，所述的蜗杆轴8与第二斜齿轮9经扭力限制器11同轴连接，扭力限制器11可保证第二斜齿轮9受到的扭矩过大时蜗杆轴8与第二斜齿轮9之间打滑以断开扭矩传递，避免扭力过大导致拉杆4对梁体2和配重块3之间产生的拉力过大而对梁体2造成损伤。

[0019] 作为优选，所述的涡轮桨5与拉杆4之间经扭力限制器11传动连接。

[0020] 作为优选，所述的梁体2上有置于梁体2下方的连接块12，拉杆4的上端与连接块12经螺纹连接。

[0021] 作为优选，所述的桥墩1上有置于圆柱形涵洞端部的球面滤网13，滤网13可将大体积物体隔离，避免涡轮桨5受到冲击而损毁。

[0022] 本发明正常使用时与普通桥梁无异，桥墩1用于支撑梁体2，梁体2用于车辆和行人的通行；安装时可将上述各传动部件安装于箱体14上，而后根据实际需求选择合适的安装方式将箱体14安装于桥墩1上，如：1）将箱体14预装在桥墩1的钢筋架上，而后进行混凝土浇筑；2）采用钢结构与混凝土混合式桥墩，将箱体14或上述各部件直接安装于钢结构部分；3）采用薄壁空心式桥墩，将箱体14或上述各部件直接预装于空心桥墩内；4）为了便于后期维修维护，还可将箱体14悬挂固定于桥墩1的外侧；无论选择何种安装方式，只需保证水流可流经涡轮桨5即可；；根据河道宽度和实际使用需要设置合理数量的桥墩1，将梁体2固定于桥墩1上，同时根据实际使用需求选择重量合适的配重块3，并确保配重块3稳定地置于河床上而不会因水流冲刷产生水平位移即可；而为了使配重块3可靠工作，可对其采取包括但不限于下述多种实施方法使其稳定置于河床上如：a）使配重块3与桥墩1竖向滑动连接；b）在河床底部设置与配重块3匹配的沉井，将配重块3置于沉井底部并使其可在该沉井内上下滑动；c）将配重块3固定连接在河床上或埋入河床地下深处。

[0023] 当河流水位较低时，水流不与涡轮桨5接触或不产生较大面积接触，因此，涡轮桨5不产生转动，相应地其余各部件也不会产生运动。

[0024] 当河流水位上涨、流速加快时，涡轮桨5受到水流的冲击而产生转动，拉杆4在齿轮副和蜗轮蜗杆机构10的传动作用下产生转动，拉杆4该方向下的转动使拉杆4的两端分别与梁体2和配重块3产生螺旋旋紧，从而将配重块3上拉使梁体2增加重量，对应于上述对配重块3采取的不同的实施方法，梁体2上的实际增重情况有所不同：a）梁体2上增加的是配重块3的重量，因此可通过选择适当重量的配重块3来获得预期的增重效果；b）梁体2上增加的同样是配重块3的重量，该情况下配重块3不工作时对桥墩1不产生影响；c）梁体2上增加的是拉杆4旋紧产生的拉力，可间接理解为将一定重量的河床拉向梁体2，该情况下需通过设定拉杆4的实际旋紧距离或采用拉力传感器确定具体增重效果。

[0025] 尽管上述不同情况下梁体2上产生的增重效果有所区别，但都实现了增重操作，起到了稳定桥梁的效果，根据不同的使用环境和地质特点进行合理选用即可。

[0026] 但是，由于拉杆4与梁体2和配重块3之间的螺纹旋紧距离有限，因而随着涡轮桨5的持续转动，拉杆4与梁体2和配重块3之间达到最大旋紧距离后，涡轮桨5转动时的扭矩较大时可能将拉杆4扭断或变形，同时，上述c）情况下河床的重量理论上趋于无限大，故该情况下拉杆4受到的拉力不断增大，极易产生拉断或变形；因此本发明中采用了扭力限制器11进行扭力传递，旨在确保拉杆4达到最大旋紧距离后产生的阻力使涡轮桨5传递至拉杆4上的扭力过大时，扭力限制器11的自动超限打滑功能可以断开扭矩传递，一方面可使涡轮桨5不受阻力而继续转动以防止其停转后水流的正面冲击对其产生破坏，另一方面也使拉杆4不再受到持续的扭力，从而保证梁体2受到的拉力在预期的合理范围内，避免梁体2上增加的重量超出设计荷载而产生损毁。

[0027] 此外，在强对流条件下，即使水位没有上涨、流速没有加快，涡轮桨5在风力推动下仍可产生转动，从而实现梁体2的增重，达到稳定效果。

[0028] 当上述紧急状态解除后，河流水位下降、流速降低、风力减弱，此时不需要继续对桥梁进行增重，故应对拉杆4进行复位；由于扭力限制器11上的过载消除后其自动复位，因而可通过手动反转涡轮桨5来完成拉杆4与梁体2和配重块3之间的旋松操作，从而使梁体2上受到的下拉力逐渐减小直至完全消除，桥梁恢复正常使用。

[0029] 本发明结构巧妙，操作简单，通过水位高度变化和流体速度变化来控制涡轮桨的转动，进而实现拉杆的拉紧，将配重块或河床的重量增加至梁体上以实现增重，不需要手动干预即可完成自动稳定操作，不仅有效解决了紧急情况下桥梁的稳定性问题，且有效替代了现有通过外部设备和人力进行压桥的操作方式，既极大限度地保障了桥梁的稳定性，又避免了现场操作存在的安全风险。

[0030] 同时，本发明采用配重块或河床作为增重物，不需要投入其他物资和设备，节省了大量成本，且实施过程中利用了水能和风能等自然资源来驱动拉杆产生拉力，不需借助于电力、液压等常见能源，可防止水流或强对流对电缆、油路等造成破坏而导致增重过程中断或带来更大的安全风险。