一种海上漂浮的高速公路

摘要

本发明公开了一种海上漂浮的高速公路，该高速公路由若干悬浮箱桥依次首尾连接而成；所述悬浮箱桥包括：公路主体，其包括桥面和为桥面提供浮力的浮体；阻隔外层，其漂浮在海面上；所述阻隔外层分别置于所述公路主体的两侧以夹设限位浮体和桥面，两个所述阻隔外层之间相互固定连接；锚固系统，其包括沉置海底的平衡重力座，所述平衡重力座设置有分别连接两个所述阻隔外层的若干钢丝绳，若干所述钢丝绳张紧以限位所述阻隔外层的上下浮动。悬浮箱桥的设计安全系数高，且使用年限长，每个悬浮箱桥为独立单元，维护简易且可回收利用。

说明书

技术领域

本发明属于海上公路的技术领域，具体涉及一种海上漂浮的高速公路。

背景技术

目前，隔海两岸的跨海交通主要依靠航运、船运、以及通过建造跨海桥梁或海底隧道的运输方式，实现隔海两岸的交通运输。不过，航空运输运量有限，成本较高；船运候船和行船时间长，时间成本较高；致使两者难以成为主要的交通方式。因此，跨海桥梁和海底隧道成为主要的交通建筑。并随着跨海桥梁的技术日渐成熟，海底桥梁的建造和使用对各地的经济发展有着非常重要的贡献。

但是，由于海况及海床的差异性，使得现代的跨海桥梁始终无法建立一个相对统一的设计方案，这样所带来的一个致命的问题：每座大桥由于基于经验或者理论的方法都未必适用，而且在施工过程中也可能会遇到在设计阶段未曾考虑到的问题，以致工期延长，造价高昂。

同时，跨海桥梁在设计期间直接按照设计寿命进行设计，运营期间安全隐患多，时间越久安全性相对越差，另外，传统的公路与桥梁系统施工周期极长，工程的难度和总投资是巨大的。采用修建海底隧道的方法，其工程造价至少是修建跨海大桥的2倍，且周期更长，海底隧道的地质情况复杂多变，施工难度及其风险巨大，同时破坏海底的生态环境。

因此，为解决现有跨海桥梁的设计建造问题，本发明提出一种海上漂浮的高速公路，以实现海岸之间连接通行。

发明内容

本发明的目的是要解决上述现代跨海桥梁的技术问题，提供一种海上漂浮的高速公路。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种海上漂浮的高速公路，该高速公路由若干悬浮箱桥依次首尾连接而成；所述悬浮箱桥包括：

公路主体，其包括桥面和为桥面提供浮力的浮体；

阻隔外层，其漂浮在海面上；所述阻隔外层分别置于所述公路主体的两侧以夹设限位浮体和桥面，两个所述阻隔外层之间相互固定连接；

锚固系统，其包括沉置海底的平衡重力座，所述平衡重力座设置有分别连接两个所述阻隔外层的若干钢丝绳，若干所述钢丝绳张紧以限位所述阻隔外层的上下浮动。

优选地，两个所述阻隔外层的相对的内侧壁分别设置成倾斜的坡面，两个阻隔外层之间的间距上宽下窄设置；两个所述阻隔外层之间通过若干的连接柱和钢丝绳固定连接。

进一步地，所述浮体包括：

浮子层，其设置有与阻隔外层连接的防位移网；所述防位移网分别覆盖所述浮子层的顶层和底层；所述防位移网还设置在浮子层中以形成若干浮子夹层；

浮块阵列，其叠置在所述浮子层的顶层的防位移网上并与防位移网固定连接；所述浮块阵列整平浮体层的顶层，所述桥面叠置在浮块阵列上。

优选地，所述锚固系统还包括：

若干限位块，其固定连接平衡重力座的所有钢丝绳；且若干所述限位块自上而下地、相间隔地与若干钢丝绳固定连接以悬浮在海水中。

优选地，所述锚固系统还包括：

起锚致动组件，其分别设置在两个所述阻隔外层的顶部；起锚致动组件分别与平衡重力座的钢丝绳连接，所述起锚致动组件收、放钢丝绳以改变悬浮箱桥的至少一端与海底的距离。

优选地，所述锚固系统还包括：

侧拉重力座，其沉置海底并分别置于平衡重力座的两侧；若干侧拉重力座分别设置有连接两阻隔外层的侧壁的若干钢丝绳；

所述阻隔外层的侧壁设置有若干缓冲弹性体，缓冲弹性体对应连接侧拉重力座的钢丝绳，钢丝绳张紧以限位所述阻隔外层的左右浮动。

优选地，所述阻隔外层高于公路主体设置以形成高速公路的防护栏；所述阻隔外层上还设置有防浪挡栏。

优选地，相邻悬浮箱桥之间采用高强度螺栓连接，且相邻悬浮箱桥的连接处用高强度钢板衔接；至少两个悬浮箱桥用张紧的钢丝绳依次。

优选地，至少两个悬浮箱桥通过张紧的钢丝绳依次连接，具体为，钢丝绳依次贯穿每个悬浮箱桥的阻隔外层以紧固连接至少两个悬浮箱桥。

优选地，所述锚固系统还包括：

若干滑轮，其分别设置在两阻隔外层的底部；

若干活动吊锤，每一活动吊锤的钢丝绳对应穿设一滑轮并与平衡重力座连接，所述钢丝绳张紧且活动吊锤悬浮于海水中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种海上漂浮的高速公路，该高速公路由若干悬浮箱桥依次首尾连接而成。与现有的跨海大桥、海底隧道相比，本发明极大减少了因环境条件所引起的各种施工难题。并且施工速度极大的加快，节约了现场支模板、混凝土养护凝固的时间。悬浮箱桥由工厂化装配式预制生产，一方面提高了高速公路的主体质量，另一方面节约现场制作的人工、吊装费用。工厂化批量生产，降低了工程造价。

2、本发明设计合理，每个悬浮箱桥由公路主体、阻隔外层和锚固系统组成。公路主体包括桥面和独立为桥面提供浮力的浮体，承载能力强。阻隔外层漂浮地置于所述公路主体的两侧以夹设限位浮体和桥面。锚固系统通过若干所述钢丝绳张紧连接阻隔外层，以限位所述阻隔外层的上下浮动，提高悬浮箱桥的稳定和减小随波性。悬浮箱桥的设计安全系数高，且使用年限长，每个悬浮箱桥为独立单元，维护简易且可回收利用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的实施例1的结构平面示意图一；

图2是本发明的实施例1的悬浮箱桥连接平面示意图；

图3是本发明的实施例1的结构平面示意图二；

图4是本发明的实施例2的侧拉重力座结构平面示意图；

图5是本发明的实施例2的侧拉重力座的俯视平面示意图；

图6是本发明的实施例3的公路主体及阻隔外层的结构示意图；

图7是本发明的实施例4的结构平面示意图一；

图8是本发明的实施例4的结构平面示意图二；

图9是本发明的实施例4的结构平面示意图三；

图中：1-公路主体、11-桥面、12-浮体、121-浮子层、122-防位移网、123-浮块阵列、2-阻隔外层、21-浮箱内芯、22-金属外壳、23-连接柱、24-坡面、25-高强度螺栓、26-高强度钢板、3-锚固系统、31-平衡重力座、311-限位板、32-侧拉重力座、321-缓冲弹性体、33-起锚致动组件、34-活动锚固组件、341-活动吊锤。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1～图2所示，本发明所述的一种海上漂浮的高速公路，其包括大量漂浮在海面上的悬浮箱桥组成，悬浮箱桥顶端的中部为路面、顶端的两侧为防护栏。若干悬浮箱桥依次首尾连接，使悬浮箱桥的路面相互对接以形成衔接两岸的高速公路。

如图1所示，每个悬浮箱桥均包括以下组成：

一漂浮在海面上的公路主体1，所述公路主体1的顶部为高速公路的路面组成。

至少两个阻隔外层2，所述阻隔外层2漂浮在海面上且分别置于公路主体1两侧边以形成防护栏。同时，两侧的阻隔外层2相互固定连接，将公路主体1限位固定在阻隔外层2之间。

一锚固系统3，其连接阻隔外层2并限位阻隔外层2的浮动，以使悬浮箱桥平稳地悬浮在海面上。

具体地，如图2所示，相邻悬浮箱桥之间通过高强度螺栓25进行衔接。相邻悬浮箱桥之间的路面缝隙、以及侧壁防护栏的间隙均通过高强度钢板26连接遮蔽，以保证路面的平整和避免海上渗入。由于高速公路漂浮在海面上，无法避免大风大浪的横向冲击力，通过采用高强度钢板26的衔接悬浮箱桥，提供横向应变力以增强高速公路的整体横向抗力，减少高速公路的横向形变和防止悬浮箱桥之间脱离。

如图1所示，本实施例1采用两个阻隔外层2进行夹设限位公路主体1。具体地，所述阻隔外层2由浮箱内芯21、以及裹覆内芯的钢制的金属外壳22组成。所述阻隔外层2的形状呈长方体状，其长度匹配公路主体1的路面长度。

所述浮箱内芯21可采用PE制成外层、里面可添加聚氨酯发泡材料的塑料浮箱，其具有质量轻、浮力大、高承载力、耐久、耐腐蚀耐磨性强的优点，本实施例并不限定浮箱内芯21的实际结构，具有上述优点的浮箱亦可进行替换。并通过金属外壳22完全地包覆浮箱内芯21，以增强阻隔外层2的结构强度和承载力。所述金属外壳22作船体表面的防锈、防腐蚀等常规处理，使得金属外壳22有效保护浮箱内芯21和提高阻隔外层2的使用寿命。致使阻隔外层2能长期在海水中使用。

相邻的阻隔外层2之间通过若干连接柱23和钢丝绳进行固定连接。具体地，两个阻隔外层2与连接柱23的形成一U型槽状结构：两个阻隔外层2构成U型槽状结构的两个侧壁，若干的连接柱23等间距的设置在阻隔外层2的侧壁中下段，为U型的底部以对接两个阻隔外层2的相对的内侧壁。进一步地提高悬浮箱桥的结构稳定，增设若干钢丝绳均匀拉扯两个阻隔外层2，为避免连接柱23因某些原因断裂或脱落使得悬浮箱桥的结构瓦解。

如图1和图3所示，所述锚固系统3包括沉置海底的平衡重力座31，所述平衡重力座31设置有分别有连接两个阻隔外层2的若干钢丝绳，若干的钢丝绳张紧以限位所述阻隔外层2的上下浮动。

所述平衡重力座31通过在钢筋网中浇注混凝土制成的立方体。在浇注混凝土时，在平衡重力座31的顶部均匀埋设若干高强度的地脚螺栓，使地脚螺栓与平衡重力座31一体成型。若干钢丝绳的一端均固定连接在平衡重力座31的地脚螺栓上，若干钢丝绳的另一端分别对应连接两个阻隔外层2的底部。其中，钢丝绳向下拉扯阻隔外层2以增大阻隔外层2的吃水深度，阻隔外层2所受到的向上的浮力加大，而钢丝绳的两端被拉扯一直处于张紧状态。其原理与航海浮标的固定相似，以此将阻隔外层2固定在海面上，提高阻隔外层2的平稳性和减小随波性，极大的消除海浪对阻隔外层2的影响，达到限位阻隔外层2的上下浮动。为悬浮箱桥之间的对接和安全使用提供基本条件。

本实施例优选地，所述锚固系统3还包括起锚致动组件33，其分别设置在两个阻隔外层2的顶部。所述起锚致动组件33的结构和驱动方式参考起锚机进行投入使用。所述起锚致动组件33与平衡重力座31的钢丝绳驱动连接。通过起锚致动组件33收、放钢丝绳以改变阻隔外层2(即悬浮箱桥)的至少一端与海底的距离。由于海水具有涨潮和落潮的自然现象，涨潮时海水上涨，退潮时海水退去，涨潮和落潮一般一天有两次，为解决涨潮和落潮的海平面不一的环境条件，通过起锚致动组件33改变钢丝绳的长度，保证在涨潮时，钢丝绳及时放长；并在落潮时及时收卷钢丝绳，调整钢丝绳处于一个合适的安全长度，以维持对阻隔外层2的限位，保护高速公路。

如图1所示，所述公路主体1放置于由两个阻隔外层2与连接柱23的组成的U型槽状结构中。公路主体1包括桥面11和提供浮力的浮体12。所述桥面11架设在浮体12上层并与两侧的阻隔外层2弹性或固定连接，所述浮体12与阻隔外层2连接，进一步限位浮体12的漂浮。U型槽状结构的底部镂空供海水进入，实现公路主体1的浮体12漂浮，整体结构中，浮体12提供主要浮力支撑桥面11，两侧的阻隔外层2具有消浪缓冲的作用，在锚固系统3的对阻隔外层2的限位下，海浪难以影响公路主体1，保障高速公路的行驶安全。

其中，阻隔外层2的海上部分远高于桥面11，以形成高速公路两旁的防护栏；优选地，阻隔外层2的顶部还设置有防浪的阻浪挡栏，进一步抵挡海浪冲击，确保行车安全。阻隔外层2的吃水深度有效限位公路主体1的浮体12，避免浮体12脱离公路主体1。两个阻隔外层2形成的U型槽，当发生紧急状况和公路主体1的浮体12失效时，通过U型槽底部的钢丝拉绳和连接柱23托住桥面11并为桥面11提供浮力，应对海上的突发状况，减少高速公路主体1的破坏。

本发明所述的一种海上漂浮的高速公路的工作原理是：

通过平衡重力座限制悬浮箱桥的漂浮，平衡重力座对阻隔外层的向下拉力大于阻隔外层自身的浮力，增加阻隔外层的吃水深度，悬浮箱桥在海面上形成限制性的悬浮状态，该悬浮状态有效消除海浪对悬浮箱桥的影响。以防止桥身受海浪快速上下浮动以影响桥身的稳定性。阻隔外层限位并防护公路主体，确保行车安全。

实施例2

本实施例2的一种海上漂浮的高速公路，其结构与实施例1的相同，区别之处在于，所述锚固系统3还包括限制悬浮箱桥左右浮动的侧拉重力座32。

如图4和图5所示，所述侧拉重力座32其沉置海底并分别置于平衡重力座31的两侧，并通过钢丝绳连接两个侧拉重力座32的外侧壁。所述侧拉重力座32通过在钢筋网中浇注混凝土制成的立方体。在浇注混凝土时，在平衡重力座31的顶部均匀埋设若干高强度的地脚螺栓，使地脚螺栓与侧拉重力座32一体成型。

侧拉重力座32可根据悬浮箱桥的长度设置若干，每一侧拉重力座32分别设置有若干连接阻隔外层2的外侧壁的钢丝绳。若干钢丝绳的一端均固定连接在侧拉重力座32的地脚螺栓上，若干钢丝绳的另一端分别对应连接两个阻隔外层2的外侧壁。

本实施例优选地，两个所述阻隔外层2的外侧壁分别设置有若干缓冲弹性体321。若干缓冲弹性体321分别与钢丝绳一一对应连接。实施例1中所提及的海水具有涨潮和落潮的自然现象，涨潮时海水上涨，退潮时海水退去，涨潮和落潮一般一天有两次，为解决涨潮和落潮的海平面不一的环境条件，通过缓冲弹性体321以解决海平面的起落的自然现象。以维持对阻隔外层2左右浮动的限制，进一步的保护高速公路。所述缓冲弹性体321可采用高强度弹簧或其他具有弹性应变力的器件。

本实施例2的锚固系统3通过增设的侧拉重力座32，其与两个阻隔外层2连接。侧拉重力座32具有防止桥身倾斜和限制左右浮动的作用。通过侧拉重力座32和缓冲弹性体321的协同作用，限制每一个悬浮箱桥，以防止悬浮箱桥的大幅度的左右浮动影响了高速公路整体的稳定性。

实施例3

本实施例3的一种海上漂浮的高速公路，其结构与实施例1的相同，区别之处在于，两个所述阻隔外层2的相对的内侧壁分别设置成一斜面，阻隔外层2之间的间距自上而下的逐渐减小。

如图6所示，所述阻隔外层2的横截面呈一直角梯形，其内侧壁为倾斜的坡面24。两个阻隔外层2的内侧壁相对立设置，使得两个阻隔外层2之间的间距自上而下的逐渐减小，直至底部的连接柱23。两个阻隔外层2形成的U型槽的内壁呈V型，该设置的原因在于，当浮体12发生崩离，桥面11失去浮力,通过倾斜的内壁支撑桥面11，此时由阻隔外层2提供主要浮力。又或平衡重力座31的限位失效，海浪会使得悬浮箱桥快速的上下或左右浮动，内侧壁与桥面11的倾斜嵌合，能避免桥面11在浮动时自身发生倾斜；内侧壁倾斜的设置，通过改变接触面增强桥面11的稳定性。

如图6所示，所述浮体12包括浮子层121、防位移网122和浮块阵列123。

具体地，所述浮子层121由数量众多的浮球组成，浮球包括大浮球和小浮球。所述大浮球包括球状的不锈钢外壳，以及填充在不锈钢外壳内的泡沫；浮球用于提供稳定的浮力。所述小浮球包括球状的PA塑料外壳，以及填充在PA塑料外壳内的泡沫；所述小浮球用于平整浮子层121面层，便于桥面11的快速铺设。当桥面11普设时，大浮球提供主要的浮力，受压下移吃水，直至接触众多的小浮球，通过小浮球平整上层平台的压力，以均衡浮力，不会出现桥面11局部下沉的状况。本实施例3并不限定浮子层121的组成，浮子层121可为浮箱、浮球等其他高承载力的漂浮物或多种漂浮物结合构成。优选为浮球是便于均匀填充在阻隔外层2中。

所述防位移网122与两侧的阻隔外层2固定连接，且防位移网122覆盖在浮子层121的顶层和底层，达到全面限位浮子层121的作用。为此，所述浮子层121可由多层浮子夹层构成：在防位移网122上铺设新的一层浮子夹层，并覆盖新的防位移网122，直至达到所需要的浮力为止。浮子夹层之间通过防位移网122相互独立，避免外层防位移网122脱离使浮子层121完全瓦解，确保桥面11的浮力不会一次丧失，避免桥面11从中部断裂。

优选地，所述浮块阵列123其叠置在所述浮子层121的顶层的防位移网122上并与防位移网122固定连接，所述桥面11层叠置在浮块阵列123上。所述浮块阵列123由若干个扁平长方体状的浮箱组成，若干个浮箱其横向及纵向上等间距的依次排列，相邻横向和纵向的浮箱之间通过钢丝绳相互固定连接，以构成浮块阵列123。所述浮块阵列123用于整平浮体12层的顶层，提供浮力且将桥面11的压力均衡到浮子层121上。

本实施例3的一种海上漂浮的高速公路，其为阻隔外层和公路主体的优选设计。本实施例3的阻隔外层和公路主体，其同样适用于实施例1、2、4和5中。

实施例4

本实施例4的一种海上漂浮的高速公路，其结构与实施例1的相同，区别之处在于，所述锚固系统3还包括若干限位块。

如图7～图9所示，所述限位块固定连接平衡重力座31的所有钢丝绳。由于海床的地理环境不一，不能确保平衡重力座31是水平放置的。为此，通过增设限位块固定连接两侧阻隔外层2的所有钢丝绳，将两侧的钢丝绳限制在一宽度上并使两侧钢丝绳相互平行，保证限位的可靠性和稳定。如图8所示，限位块的数量可根据还海的深度确定，具体地，若干所述限位块自上而下地、相间隔地与若干钢丝绳固定连接以悬浮在海水中。所述限位块可由防锈防腐蚀处理后的金属制成，以减少限位块的重量。

本实施例4优选地，如图9所示，所述锚固系统3还包括活动锚固组件34，其包括若干轮滑、若干活动吊锤341。具体地，所述若干轮滑分别设置在两个阻隔外层2的底部。所述活动吊锤341由混凝土浇注成型。每一活动吊锤341匹配一轮滑设置，活动吊锤341的钢丝绳对应穿设一滑轮并与平衡重力座31固定连接，所述钢丝绳张紧且活动吊锤341悬浮于海水中。

通过增设一活动锚固组件34，其为平衡重力座31的二次平衡组件。当平衡重力座31的限位因某种原因失效时，通过活动吊锤341的缓冲下，尽可能的减小悬浮箱桥的上下浮动，同时当桥身的一侧因某种原因发生倾斜时，活动锚固组件34具有一定的限位作用。

优选地，可在轮滑上设置有倾斜控制装置，同时在阻隔外层2上安装测水平仪。当桥身倾斜度达到某一幅度时，通过测水平仪所检测，这时位于桥身另一侧的滑轮被倾斜控制装置锁紧，即滑轮被锁住，这样桥身只能倾斜到有限的倾斜度，这样直到桥身回复平衡后，滑轮再被解锁，以此保证桥身不会随意倾斜，防止桥身随海浪快速上下浮动。当悬浮箱桥船上下浮动过快，该倾斜控制装置同样会自动卡死滑轮，以防止桥身快速上下浮动以影响桥身的稳定性。

本实施例4的一种海上漂浮的高速公路，其为锚固系统的优选设计。本实施例4的限位板和活动锚固组件，其同样适用于实施例1、2、3和5中。

实施例5

本实施例5的一种海上漂浮的高速公路，其结构与实施例1的相同，区别之处在于，所述悬浮箱桥之间通过张紧的钢丝绳依次串联。

具体地，以某一距离为一节点，将高速公路分割成若干节点。每个节点包括至少两个悬浮箱桥。通过钢丝绳将每个节点上的所有悬浮箱桥依次串联。若干钢丝绳分为两组，两组钢丝绳分别贯穿悬浮箱桥的两个阻隔外层的，进而将该节点上的所有悬浮箱桥串联起来。钢丝绳绷紧处于张紧状态，以将每个节点上的悬浮箱桥紧固，通过钢丝绳将总多的悬浮箱桥相互连接起来，加固之间连接以减少侧浪和侧风的影响。

本实施例5的一种海上漂浮的高速公路，其悬浮箱桥之间通过张紧的钢丝绳依次串联。本实施例4的限位板和活动锚固组件，其同样适用于实施例1、2、3和5中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。