可伸縮應急浮橋設計

王玉潔

摘要：浮橋作為一種臨時載體，是一種短期靈活高效的應急手段，在應急工程中起著舉足輕重的作用。本文設計提出了一種新型浮橋單元，可按需進行組裝，滿足行駛所需橋梁寬度和長度的要求。可將其應用于抗洪搶險，或臨時搭建橋梁輔道使用，是一種可適用于多種環境下的快捷浮橋，也是一種新型救援物資。具有高強度可伸縮金屬結構框架，充氣氣囊為芯，帶有連接件。在使用時，將其展開充氣連接即可，方便快速，有自然危害時，能盡快的實施救援，可周轉使用且便于存放。

Abstract： As a temporary carrier， floating bridge is a short-term， flexible and efficient emergency means， and plays an important role in emergency projects. This paper presents a new type of floating bridge unit， which can be assembled on demand to meet the requirements of bridge width and length. It can be used in flood fighting and emergency rescue， or temporary construction of bridge auxiliary road. It is a kind of fast floating bridge suitable for various environments， and also a new type of rescue materials. It has high strength and flexible metal structure frame， inflatable gasbag as core and connector. When used， the inflatable connection can be carried out conveniently and quickly. When natural hazards occur， rescue can be carried out as soon as possible， which can be used for circulation and easy to store.

關鍵詞：可伸縮;新型浮橋;充氣式

Key words： retractable;new floating bridge;inflatable type

中圖分類號：F542.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0139-02

0 ?引言

目前，國內外已經在使用的浮橋，一般分為暫時性和永久性兩種，永久性浮橋因為需要長時間的承受荷載，所以在建造的時候需要配備有更多的承重構件。無論是暫時性的還是永久性的浮橋，大部分都需要大型吊裝設備來進行輔助安裝，設備進入場地受限時，無法實現浮橋的成功安裝。這也就是很少能在交通不便的場合看到浮橋的一個重要原因。

現有浮橋主要應用于以下幾個方面：

①用于水上旅游觀光項目。近些年水上旅游項目越來越多，大型固定橋梁由于成本高，修建周期長等原因不被商家采用，更傾向于選擇方便快捷又經濟實用的浮橋，這種浮橋屬于長時間，甚至永久性的。

②軍事訓練的需要。這些浮橋主要是提供軍事訓練的特殊要求，需要浮橋耐久性更好，抗磨損更高。

③抗震救災的需要。在地震、洪水等自然災害使道路中斷或在有大量積水和河流的地方，需要搭建臨時浮橋配合抗震救災的進行。此時，時間就是生命，浮橋搭建完成，早一秒，就為搶救生命多爭取了一秒，浮橋搭建的時間就要被確保縮短。

由此可見，不同用途所需要的浮橋需要具備各自用途的功能要求，需要成本低，建設周期短，易于安裝，操作簡單，抗磨損性強。現存眾多浮橋存在大型浮橋需要大型吊裝設備，條件受限。且在搭建過程中工程量大，操作復雜，不能快速的搭建起來，在應急上就會耽誤許多救援時間。因此，如何開發一款應急浮橋，能夠實現快速移動、快速搭建成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。因此本文提出的一種新型應急浮橋設計方案可以很好地解決現有浮橋結構規模較大，移動困難、搭建不方便的問題。

1 ?新型應急浮橋設計

這種應急浮橋設計為可組裝的模塊化單元，其結構主要有氣囊浮箱和支撐浮箱的X型可伸縮鋼架連接而成。鋼架立柱帶有連接件，在使用時，將其展開充氣兩兩連接即可。此浮橋最大特點是可折疊和可伸縮性，在應急情況下，可以方便快速使用，代替其他類型的浮橋。

1.1 產品組成構件

其結構主要由浮箱和支撐浮箱的X型鋼架連接而成。

①浮箱：其主體大小為600mm×600mm，厚度為 450mm，材質為尼龍質。

②支撐結構：上下平面為X形，每肢寬30mm，厚度10mm，材質為鋁合金。

③連接部件：

1）中間及四周栓孔直徑為20mm，材質為鋁合金。

2）豎向立柱的連接環外直徑為40mm，內直徑為20mm，材質為鋁合金。

1.2 設計原理

如圖 1所示，整個結構分為X型框架、氣囊以及連接件，其原理是：對氣囊進行沖放氣時X型可伸縮的鋼架支撐結構實現快速展開或折疊，通過連接件兩兩連接，擴展成所需的浮橋即可。

1.3 浮橋承載能力驗算

①荷載分析。

浮橋搭建成型后，主要考慮X型鋁合金框架結構、氣囊自重以及人群荷載。

②單個模塊自重。

假設X形鋁合金寬30mm、長848.5mm、厚10mm;按鋁及鋁合金板每平方米重量表計算，10mm厚，其理論重量為28.5kg/m2。

則框架自重為：

m=30×10-3×848.5×10-3×28.5=0.73kg

浮塊整體重（含氣囊）：M≈0.8kg

g取10N/kg時，一個模塊單元的重力為：

G1=Mg=0.8×10=8N

③浮塊所受浮。

模塊體積為0.162m3，按浮塊沒入水面350mm計算，浸入水面體積為0.126m3。

則單模塊浮力：F=ρgv排=1×103×10×0.6×0.6×0.35=1260N

④人群荷載按3kN/m2計算，求出單個模塊承載的人群重力G2

G2=3×103×0.6×0.6=1080N

G1+G2=1080+8=1088N

F>（G1+G2），故浮橋浮力滿足要求，其所能承受的最大荷載大于使用時的荷載，所以浮橋安全。

2 ?浮橋技術

2.1 技術方案

①由多個應用模塊搭建，其應用的模塊為可充氣的模組。以氣囊為主體，有效的減少了產品的重量，增加浮力，使單位面積可以承載更大的載荷。

②各個小模塊之間由鋁合金圓環，供螺栓連接。其分布為對角線對稱，便于各浮塊之間的連接。

③內部為充氣氣囊，充氣材料使用橡膠材質，在橡膠外部覆蓋一層尼龍紙以保護橡膠氣囊免受沙石破壞，其韌性強，抗劃，在水中表現優異。

④外部以X型鋁合金框架支架在充氣后進行定形。

⑤在氣囊內部涂抹一種特殊材料，在內部被破壞的情況下，也能防止漏氣，以保證安全性。

⑥充氣氣孔位于浮塊底部用于充放氣，突出了它的方便性。

⑦搭建完成后，用鋼絲將每個模塊與一塊質量較大的實心模塊連接，以保證在水流湍急的情況下，浮橋不會移位，保證其安全性。

2.2 施工裝配及使用方法

①為便于適應多種場合的不種需求和便于更換，圖1所示的模塊單元可單獨使用，也可將多個模塊單元預制為一組，組合形成不同的尺寸規格，例如2～4個一組，條狀，或4個一組塊狀，但每種規格內部氣囊只有一個。

②轉移物資時，將其連接成大面積浮船形式進行物資轉用。

③船橋聯動使用，船橋連用清理漂浮物，避免出現橋梁側翻風險。

如圖2模塊連接成橋示意圖所示，使用時只需將X型鋁合金框架中包含的充氣氣囊進行充氣，將其展開，由于是模塊化設計，所以根據現場需求，通過外部的X型不銹鋼支架上的圓環進行多個模塊化的連接使用即可。

不使用時折疊節約空間，使用時，充氣連接即可，使用簡單，不需要大型安裝器械進入現場協助搭建，在大型器械無法進入的地點也可以進行浮橋的應用實施。在抗洪搶險的過程中，可以取締現有的單向救援的局面，在浮橋搭建后，受困人員也可自行進行撤離。此外，浮橋不僅可以在救援情況下使用，還可用于海邊進行臨時搭建等諸多情景。

3 ?結語

本文介紹了浮橋在設計使用中的現狀，綜合三方面的用途，客觀提出了其現有浮橋的局限性，提出了一種新型可伸縮應急浮橋可作為其較好的解決方案，實現了浮橋成本低，構建周期短，容易安裝，操作簡單，抗磨損程度強，滿足了許多不同場合的需求。同時也必須要注意，如果在使用的過程中氣囊遭到破壞產生漏氣現象時，應及時進行模塊更換，但氣囊因為模塊相對獨立，一個氣囊的損壞并不會影響整個浮橋的使用，保證了浮橋在個別模塊損壞情況下的安全性。

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