專利名稱：帶有防護外殼的阿基米德橋的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種懸浮在水中的隧道，即阿基米德橋。
背景技術：
阿基米德橋自從十九世紀八十年代提出以來，作為一種新的交通概念早已經(jīng)被接受，世界上有許多國家都投入巨資進行研究，并已經(jīng)取得大量的科研成果，當年的科學幻想在逐漸變成現(xiàn)實。但是，由于阿基米德橋這一交通概念涉及領域廣泛，需要解決的問題眾多，因此，到目前為止世界上還未建成一座實用的阿基米德橋。建造阿基米德橋首先要解決許多工程力學問題，其中如何減弱非定常干擾力對橋的作用又是關鍵問題之一。過去的研究和有關專利都把阿基米德橋設計成由整體或分成數(shù)段由鋼材、水泥或鋼材與水泥混合構造成的近剛性體，這樣的水下構件受到的非定常水動力會直接傳遞給固定纜索，因而纜索的受力條件非常惡劣，很容易遭到破壞，并進而威脅整個阿基米德橋的安全。
實用新型內(nèi)容針對已經(jīng)提出的阿基米德橋所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種帶有防護外殼的阿基米德橋，該橋的防護外殼能夠有效地對動態(tài)載荷進行緩解和吸收，從而使橋的安全性得到保障。
為實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型阿基米德橋包括管體及其支撐結構，所述管體外設置有一外殼，該外殼的內(nèi)表面與管體外表面之間留有適當間隙，外殼與管體通過若干彈性件柔性連接，所述外殼可相對管體在一定范圍內(nèi)活動。
進一步地，所述殼體為由金屬或鋼筋混凝土制成的剛性殼體，其內(nèi)表面的形狀與所述管體的外形相適應。
進一步地，所述殼體表面還設置有若干通孔。
進一步地，所述殼體表面的通孔沿其長度及圓周方向均布。
進一步地，所述若干個將外殼與管體柔性連接的彈性件為金屬彈簧或橡膠彈簧。
進一步地，所述若干個將外殼與管體柔性連接的彈性件為氣囊。
在阿基米德橋的管體外部設置防護外殼后，當有動態(tài)載荷存在時，動態(tài)外載荷首先加載到外殼上，外殼再通過彈性件傳遞給管體，彈性件在傳遞載荷的過程中將緩解動態(tài)載荷并部分吸收，尤其是在殼體上設置通孔后，當外殼在動態(tài)載荷的作用下相對管體發(fā)生運動時，外殼與管體之間的水被從殼體上的通孔擠出，這時殼體對動態(tài)載荷的緩解及吸收將更加顯著，這樣，通過管體最終傳遞到纜索上的載荷將變的非常微弱，從而使管體及其纜索得到有效保護。


圖1為本實用新型阿基米德橋斷面結構示意圖；圖2為圖1結構左視圖；圖3為圖1中A部放大示意圖；圖4為第2種彈性件實施例；圖5為第3種彈性件實施例。
具體實施方式
圖1、圖2所示為纜索式支撐結構阿基米德橋，該橋主要由外殼1、管體2、纜索4和彈性件7組成，纜索4將管體2錨固在水底基座5上，外殼1由金屬制成，套裝在管體2外面，外殼1與管體2之間通過彈性件7柔性連接和支撐。纜索4穿過外殼1上的設置的通孔，同時外殼1上還設置有共水6進出的通孔3，若干個通孔3沿外殼1的長度及圓周方向分布。
在圖3所示實施例1中，彈性件7為氣囊，若干個氣囊設置在外殼1與管體2之間，靜態(tài)下，氣囊7使外殼1與管體2保持其初始平衡狀態(tài)。
在圖4所示實施例2中，彈性件7為橡膠彈簧。圖5所示實施例3中，彈性件7為金屬彈簧。實施例2及實施例3中兩種彈簧的作用與實施例1中氣囊的作用相同。
當水6中外殼1的周圍出現(xiàn)波浪或渦時，有水產(chǎn)生的動態(tài)載荷首先施加在外殼1上，在該外力的作用下，外殼1沿外力的方向運動。外殼1相對管體2發(fā)生運動后，外殼1壓迫其與管體2之間的水，受到壓迫的水從相應一側外殼1上的通孔3排出，而另一側外部的水從通孔3被吸入外殼1與管體2之間被加大的間隙內(nèi)。在外殼1壓迫其間隙內(nèi)的水的同時，位于同側的彈性件7同時受到壓縮，而其相對一側的彈性件則受到拉伸。隨著水的一排一吸和彈性件的一壓一拉，外殼1上所受到的力中的一部分被傳遞到管體2上。由于在外殼1與管體2之間進行的力的傳遞過程中，伴隨著水的一排一吸以及彈性件的一壓一拉，在此水起到了很好的阻尼作用，吸收和緩解了大部分的動態(tài)載荷的能量，加上彈性件的阻尼作用，使得被傳遞到管體2上的力變的非常小，通過管體2再作用到纜索4上的力就更加小，已經(jīng)不足以使纜索遭到破壞，從而使整個橋體的安全性得到保障。
增加彈性件7的數(shù)量，外殼1也可不設置通孔，這時仍然可以達到同樣的效果。
調(diào)整外殼1上通孔3的孔徑、各部的分布密度，可以有針對性地對水流的方向及其流量進行調(diào)節(jié)，從而達到控制及調(diào)整外殼1對動態(tài)載荷的阻尼效率以及外殼1向管體2傳遞力的方向的目的。
權利要求1.一種帶有防護外殼的阿基米德橋，包括管體及其支撐結構，其特征在于，所述管體外設置有一外殼，該外殼的內(nèi)表面與管體外表面之間留有適當間隙，外殼與管體通過若干彈性件柔性連接，所述外殼可相對管體在一定范圍內(nèi)活動。
2.如權利要求1所述的帶有防護外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述殼體為由金屬或鋼筋混凝土制成的剛性殼體，其內(nèi)表面的形狀與所述管體的外形相適應。
3.如權利要求2所述的帶有防護外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述殼體表面還設置有若干通孔。
4.如權利要求3所述的帶有防護外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述殼體表面的通孔沿其長度及圓周方向均布。
5.如權利要求1、2、3、4其中之一所述的帶有防護外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述若干個將外殼與管體柔性連接的彈性件為金屬彈簧或橡膠彈簧。
6.如權利要求1、2、3、4其中之一所述的帶有防護外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述若干個將外殼與管體柔性連接的彈性件為氣囊。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有防護外殼的阿基米德橋，該橋包括管體及其支撐結構，管體外設置有一外殼，該外殼的內(nèi)表面與管體外表面之間留有適當間隙，外殼與管體通過若干彈性件柔性連接，外殼可相對管體在一定范圍內(nèi)活動。在阿基米德橋的管體外部設置防護外殼后，當有動態(tài)載荷存在時，動態(tài)外載荷首先加載到外殼上，外殼再通過彈性件傳遞給管體，彈性件在傳遞載荷的過程中將緩解動態(tài)載荷并部分吸收，尤其是在殼體上設置通孔后，當外殼在動態(tài)載荷的作用下相對管體發(fā)生運動時，外殼與管體之間的水被從殼體上的通孔擠出，這時殼體對動態(tài)載荷的緩解及吸收將更加顯著，這樣，通過管體最終傳遞到纜索上的載荷將變的非常微弱，從而使管體及其纜索得到有效保護。
文檔編號E02D29/067GK2633955SQ03209319
公開日2004年8月18日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權日2003年9月8日
發(fā)明者洪友士, 李岐, 姜俊成, 董滿生 申請人:中國科學院力學研究所