一种柔性耗能桥墩防撞装置

1.一种柔性耗能桥墩防撞装置，包括外钢壳（1）、上盖板（2）、内置钢壳（3）和（4）、柔性耗能材料组成的芯体（5）、预制混凝土凸台（6），其特征在于混凝土凸台（6）以桥墩为中心浇注，芯体（5）安装在混凝土凸台（6）上并带预制孔，沿芯体（5）长轴两端对称预留两个预制孔，长轴两侧对称预留四个预制孔，两根内置钢壳（3）和四根内置钢壳（4）插入芯体（5）的预制孔并固定在混凝土凸台（6）上，外钢壳（1）环绕在芯体（5）外围，与混凝土凸台（6）用固定连接，上盖板（2）固定连接在内置钢壳（3）和（4）上，并与外钢壳（1）固定连接，上盖板（2）覆盖在内置钢壳（3）和（4）以及芯体（5）、外钢壳（1）及桥墩上端。
2.根据权利要求1所述的一种柔性桥墩防撞装置，其特征在于所述的外钢壳（1）内置钢壳（3）和（4）、上盖板（2）和芯体（5）采用分块制造。
3.根据权利要求1所述的一种柔性桥墩防撞装置，其特征在于所述的外钢壳（1）、柔性耗能材料组成的芯体（5）是椭圆形或圆形。
4.根据权利要求1所述的一种柔性桥墩防撞装置，其特征在于所述固定连接为铰接、角钢连接或焊接中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种柔性桥墩防撞装置，其特征在于所述的外钢壳采用铰接、角钢连接或焊接中的一种进行拼装。

一种柔性耗能桥墩防撞装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及桥梁安全领域，特别涉及一种用于保护桥墩安全的防撞装置。\n背景技术\n[0002] 陆路交通运输业的不断发展，特别是城市立交桥和高速铁路建设的加速，矗立在公路线上的桥梁越来越多，使得车辆撞击桥墩的事故急剧增加，已有不少桥梁因车辆的撞击而伤痕累累。为了保障桥梁安全，必须研究碰撞机理，设置桥梁防撞设施。\n[0003] 在桥梁工程发展的早期，由于水路运输的特殊地位，使得船与桥墩的碰撞以及此过程中可能导致桥墩损坏的情况引起了相关人员的关注，也由此诞生了大量防船撞装置和防撞方法。同时由于早期公路桥梁建设的发展较为缓慢，公路桥梁防撞装置的研究起步相对较晚，从现有的装置来看，只有少量的几种设计形式。近几十年来，随着城市立交化建设进程和汽车工业的迅猛发展，公路桥梁桥墩防护的重要性得到广泛关注。考虑到在公路桥梁可用设计空间的有限性，直接运用船桥防撞装置的设计方法是不可取的，需要根据公路桥梁应用环境的特殊性，充分考虑其实际的应用条件。\n发明内容\n[0004] 本实用新型在现有防撞装置设计理念的基础上进行了优化，提供了一种具有柔性耗能功能的桥墩防撞装置。该装置在常规均匀分布耗能材料的基础上，充分考虑了在实际应用条件下可能的撞击角度，通过不均匀分布材料的方式充分利用装置中的材料耗散撞击能量。该装置通过柔性材料的使用和特殊的外形设计使得能够在保护桥墩的同时对车辆和乘员进行有效的保护。\n[0005] 柔性耗能桥墩防撞装置，包括外钢壳1、上盖板2、内置钢壳3和4、柔性耗能材料组成的芯体5、预制混凝土凸台6，其特征在于混凝土凸台6以桥墩为中心浇注，芯体5安装在混凝土凸台6上并带预制孔，沿芯体5长轴两端对称预留两个预制孔，长轴两侧对称预留四个预制孔，两根内置钢壳3和四根内置钢壳4插入芯体5的预制孔并固定在混凝土凸台6上，外钢壳1环绕在芯体5外围，与混凝土凸台6用固定连接，上盖板2固定连接在内置钢壳3和4上，并与外钢壳1固定连接，上盖板2覆盖在内置钢壳3和4以及芯体5、外钢壳1及桥墩上端。\n[0006] 外钢壳1、内置钢壳3和4、上盖板2和芯体5采用分块制造，外钢壳采用铰接、角钢连接或焊接中的一种进行拼装外钢壳1、柔性耗能材料组成的芯体5是椭圆形或圆形。\n[0007] 其中的固定连接为铰接、角钢连接或焊接中的一种。\n[0008] 本实用新型取得了以下的技术效果：\n[0009] 1、本实用新型结构和原理简单，成本低，防撞功能稳定可靠，使用寿命长，内置芯体可以通过其较大的弹塑性变形很好地吸收撞击物的能量；内置钢壳的布置方式能够较好地包括较大的撞击角度，对绝大部分撞击能起到较好的防撞效果；上盖板的设计能够在外钢壳变形时有效分散撞击力使内置芯体产生更大的变形，充分利用材料吸收撞击能量。\n[0010] 2、柔性耗能桥墩防撞装置的下凸台设计，能够在装置产生较大变形后，凸台与车胎接触，通过车胎对车辆产生一个上翘力，同时车胎的变形也能吸收一部分能量。\n[0011] 3、椭圆或圆形外形设计可以使撞击物在撞击的过程中沿椭圆形外表面产生滑移来改变其行进的方向，避免撞击物沿原方向发生回弹，特别是避免车辆回弹导致与后面车辆或行人之间的撞击引起的二次事故的发生。\n[0012] 4、装置采用分片构造的方式，在装置经历撞击后可以较为方便的进行更换修理，避免不必要的材料浪费，节约维护成本。\n附图说明\n[0013] 图1为一种柔性耗能桥墩防撞装置剖面图。\n[0014] 图2为本实用新型装置与混凝土凸台连接局部示意图。\n[0015] 图3为本实用新型装置中外钢壳与上盖板连接局部示意图。\n[0016] 图4为本实用新型装置中外钢壳分块连接示意图。\n[0017] 图5为本实用新型装置中上盖板分块连接示意图\n[0018] 图中：1-外钢壳 2-上盖板 3-内置钢壳 4-内置钢壳 5-芯体 [0019] 6-混凝土凸台 7-角钢 8-锚固螺栓 9-锚固螺栓 10-钢板[0020] 11-桥墩 \n具体实施方式\n[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。\n[0022] 如图1所示，本实用新型柔性耗能桥墩防撞装置，包括装置主体下方的预制混凝土凸台6；装置最外层的椭圆型外钢壳1；由柔性耗能材料所组成的椭圆型芯体5；沿芯体\n5长轴两端对称预留两个预制孔，长轴两侧对称预留四个预制孔，两根内置钢壳3和四根内置钢壳4插入芯体5的预制孔并固定在混凝土凸台6上；上盖板2覆盖在内置钢壳3和4以及芯体5、外钢壳1及桥墩上端。在设置该型装置时，将椭圆形长半轴方向放置于与主要车流方向平行的位置。\n[0023] 在安装主体装置之前，在所需设置该装置的桥墩11周围预制混凝土凸台6；在混凝土完全固化后，首先按照混凝土凸台的对应位置安装整体发泡的椭圆型芯体5；然后将不同半径的内置钢壳3和4焊接在上盖板2相应位置，之后将不同尺寸的钢壳3和4定位在预置混凝土凸台对应的位置，并保证相应位置混凝土插入钢壳3和4之中，对钢壳3和4下端起到较好的固定做用；在椭圆型芯体5和内置钢壳3和4安装好之后，分片安装椭圆型外钢壳1，其与混凝土凸台均采用角钢连接，如图2所示，通过角钢7和锚固螺栓8和螺栓\n9将装置主体下端与混凝土凸台6固结；分块的外钢壳之间以图4所示钢板10和螺栓9连接；安装好外钢壳之后，采用与安装外钢壳同样的方式连接上盖板2，如图5，这样整个装置安装完毕。\n[0024] 当车辆与装置撞向装置后，首先外钢壳1发生变形，因为外钢壳1在上端与上盖板\n2相连，外钢壳1的变形随即带动上盖板2以及内置钢壳3和4发生变形，并在上述部件的变形过程中引起椭圆形芯体5的变形，充分利用装置各部分的变形耗能能力，当装置变形较大时，车轮与混凝土凸台6相撞，凸台6通过车胎对车辆产生一个上翘力，同时车胎的发生变形进一步吸收冲击能量。