專利名稱：帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種懸浮在水中的隧道，即阿基米德橋。
背景技術(shù)：
阿基米德橋自從十九世紀(jì)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(jìn)行研究，并已經(jīng)取得大量的科研成果，當(dāng)年的科學(xué)幻想在逐漸變成現(xiàn)實(shí)。但是，由于阿基米德橋這一交通概念涉及領(lǐng)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(shí)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(xué)問題，其中如何減弱非定常干擾力對(duì)橋的作用又是關(guān)鍵問題之一。過去的研究和有關(guān)專利都把阿基米德橋設(shè)計(jì)成由整體或分成數(shù)段由鋼材、水泥或鋼材與水泥混合構(gòu)造成的近剛性體，這樣的水下構(gòu)件受到的非定常水動(dòng)力會(huì)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(jìn)而威脅整個(gè)阿基米德橋的安全。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)已經(jīng)提出的阿基米德橋所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，該橋的防護(hù)外殼能夠有效地對(duì)動(dòng)態(tài)載荷進(jìn)行緩解和吸收，從而使橋的安全性得到保障。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明阿基米德橋包括管體及其支撐結(jié)構(gòu)，所述管體外設(shè)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(dāng)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(duì)管體在一定范圍內(nèi)活動(dòng)。
進(jìn)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(yīng)。
進(jìn)一步地，所述殼體表面還設(shè)置有若干通孔。
進(jìn)一步地，所述殼體表面的通孔沿其長度及圓周方向均布。
進(jìn)一步地，所述若干個(gè)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(jìn)一步地，所述若干個(gè)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(shè)置防護(hù)外殼后，當(dāng)有動(dòng)態(tài)載荷存在時(shí)，動(dòng)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(dòng)態(tài)載荷并部分吸收，尤其是在殼體上設(shè)置通孔后，當(dāng)外殼在動(dòng)態(tài)載荷的作用下相對(duì)管體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，外殼與管體之間的水被從殼體上的通孔擠出，這時(shí)殼體對(duì)動(dòng)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(hù)。


圖1為本發(fā)明阿基米德橋斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1結(jié)構(gòu)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(shí)施例；圖5為第3種彈性件實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1、圖2所示為纜索式支撐結(jié)構(gòu)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(shè)置的通孔，同時(shí)外殼1上還設(shè)置有共水6進(jìn)出的通孔3，若干個(gè)通孔3沿外殼1的長度及圓周方向分布。
在圖3所示實(shí)施例1中，彈性件7為氣囊，若干個(gè)氣囊設(shè)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(shí)施例2中，彈性件7為橡膠彈簧。圖5所示實(shí)施例3中，彈性件7為金屬彈簧。實(shí)施例2及實(shí)施例3中兩種彈簧的作用與實(shí)施例1中氣囊的作用相同。
當(dāng)水6中外殼1的周圍出現(xiàn)波浪或渦時(shí)，有水產(chǎn)生的動(dòng)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(yùn)動(dòng)。外殼1相對(duì)管體2發(fā)生運(yùn)動(dòng)后，外殼1壓迫其與管體2之間的水，受到壓迫的水從相應(yīng)一側(cè)外殼1上的通孔3排出，而另一側(cè)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(shí)，位于同側(cè)的彈性件7同時(shí)受到壓縮，而其相對(duì)一側(cè)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(jìn)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(dòng)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(gè)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(shè)置通孔，這時(shí)仍然可以達(dá)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(duì)性地對(duì)水流的方向及其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制及調(diào)整外殼1對(duì)動(dòng)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(quán)利要求
1.一種帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，包括管體及其支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管體外設(shè)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(dāng)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(duì)管體在一定范圍內(nèi)活動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有防護(hù)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(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述殼體表面還設(shè)置有若干通孔。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有防護(hù)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(quán)利要求1、2、3、4其中之一所述的帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述若干個(gè)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(quán)利要求1、2、3、4其中之一所述的帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，其特征在于，所述若干個(gè)將外殼與管體柔性連接的彈性件為氣囊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有防護(hù)外殼的阿基米德橋，該橋包括管體及其支撐結(jié)構(gòu)，管體外設(shè)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(dāng)間隙，外殼與管體通過若干彈性件柔性連接，外殼可相對(duì)管體在一定范圍內(nèi)活動(dòng)。在阿基米德橋的管體外部設(shè)置防護(hù)外殼后，當(dāng)有動(dòng)態(tài)載荷存在時(shí)，動(dòng)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(dòng)態(tài)載荷并部分吸收，尤其是在殼體上設(shè)置通孔后，當(dāng)外殼在動(dòng)態(tài)載荷的作用下相對(duì)管體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，外殼與管體之間的水被從殼體上的通孔擠出，這時(shí)殼體對(duì)動(dòng)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(hù)。
文檔編號(hào)E02D29/063GK1487151SQ03155848
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者洪友士, 李岐, 姜俊成, 董滿生 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所