CN101718104B - 桥梁承台复合材料防撞柱 - Google Patents

桥梁承台复合材料防撞柱 Download PDF

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Abstract

一种桥梁承台复合材料防撞柱,它包括复合材料壳体(5),其特征是所述的复合材料壳体(5)的竖向壳壁由树脂基纤维复合材料面层(1)夹芯材料层(2)和树脂基纤维复合材料内层(6)组成,夹芯材料层(2)夹装在树脂基纤维复合材料面层(1)和树脂基纤维复合材料内层(6)之间;在复合材料壳体(5)中填充有填充材料层(3),复合材料壳体(5)面对桥梁承台的一面向两边各延伸有一个安装耳(7),在安装耳(7)上设有用于穿装螺栓从而将防撞柱固定在桥梁承台上的安装孔(4)。本发明具有结构简单,防撞功能可靠、完善,使用寿命长,便于维护和修理的优点。

Description

桥梁承台复合材料防撞柱
[0001 ] 本发明同日申请了实用新型专利。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种桥梁保护用品,尤其是一种适用于各类桥梁的承台以及码头、水 上(海洋)建筑减轻船舶(浮冰)撞击灾害的防撞用品,具体地说是一种采用绿色回收材 料为主体制造的桥梁承台复合材料防撞柱。
背景技术
[0003] 众所周知,桥梁的承台在结构设计时一般已能满足防撞要求,但在较低通航水位 时,为了保护船舶尤其是其水下的球首部分在与承台碰撞时,由于钢板与混凝土承台属于 “硬碰硬”,船舶易严重受损。目前多采用在承台周围套上钢结构套箱,如:杭州湾大桥,当船 舶撞击钢套箱防撞装置时,防撞结构外层结构钢板发生大的变形,吸收了部分碰撞能量,但 钢套箱造价较高;且钢套箱通常承受单次撞击,撞损后维修较困难;同时碰撞时船体易受 损伤;另外钢材常年在水中易锈蚀,维护费用较高。故针对桥梁的承台,采用新材料设计开 发造价低廉、弹性和耗能能力较好的固定式防撞缓冲系统迫在眉睫。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了适应在较低通航水位时,桥梁的承台在遭受船舶撞击过程 中,实现桥梁、船舶和防撞系统损伤最小的要求,设计一种耗能能力较好的新型桥梁承台复 合材料防撞柱。
[0005] 本发明的技术方案是:
[0006] 一种桥梁承台复合材料防撞柱,它包括复合材料壳体5,其特征是所述的复合材料 壳体5的竖向壳壁由树脂基纤维复合材料面层1夹芯材料层2和树脂基纤维复合材料内层 6组成,夹芯材料层2夹装在树脂基纤维复合材料面层1和树脂基纤维复合材料内层6之 间;在复合材料壳体5中填充有填充材料层3,复合材料壳体5面对桥梁承台的一面向两边 各延伸有一个安装耳7,在安装耳7上设有用于穿装螺栓从而将防撞柱固定在桥梁承台上 的安装孔4。
[0007] 所述的复合材料壳体5呈D形结构或箱形结构。
[0008] 所述的组成复合材料壳体5的树脂基纤维复合材料面层1和树脂基纤维复合材料 内层6均由玻璃纤维布与树脂固化而成,玻璃纤维布为双轴向布、多轴向布、网格布或纤维 毡。
[0009] 所述的组成复合材料壳体5的树脂基纤维复合材料面层1和树脂基纤维复合材 料内层6为碳纤维布、玄武岩纤维布或芳纶纤维布,所采用的树脂为不饱和聚酯、乙烯基树 脂、环氧树脂或无机树脂。
[0010] 所述的夹芯材料层2为泡桐木夹芯、聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或 强芯毡复合材料夹层。[0011] 所述的夹芯材料层2与脂基纤维复合材料面层1及树脂基纤维复合材料内层6为 相同材料的整体结构。
[0012] 所述的填充材料层3为横向布置的毛竹、聚氨酯泡沫、泡沫铝或橡胶粒。
[0013] 所述的填充材料层3为毛竹时,在毛竹之间的空隙是填充有木屑与树脂的混合料 或橡胶粒。
[0014] 所述的填充材料层3为空腹格构结构。
[0015] 所述的螺栓4为高强不锈钢螺栓、镀锌螺栓、镀铬、螺栓或尼龙螺栓。
[0016] 本发明的有益效果:
[0017] 1)当船舶与本发明的复合材料防撞柱碰撞时,本发明的防撞柱具有很大的吸能作 用,可有效减轻混凝土承台所受到的局部损伤。
[0018] 2)本发明的防撞柱的外壳面层材料为玻璃纤维/乙烯基树脂,该面层材料俗称 “玻璃钢”,其耐腐蚀性能极其优越,常用于化工厂反应釜等,这就保证了防撞柱的使用年限 较长,以往实践表明复合材料的使用年限完全可以达到50年以上,能耐受江水的腐蚀。
[0019] 3)本发明的防撞柱质量较轻,容易安装,施工方便。
[0020] 4)在使用中部分防撞柱遭受船舶撞击损坏后,可方便更换,经济性明显。
[0021] 5)本发明的制造成本适中,防撞功能可靠、完善,使用寿命长,便于维护和修理。
附图说明
[0022] 图1是本发明的防撞柱的横截面的结构示意图。
[0023] 图2是本发明的防撞柱在桥梁承台上的安装使用状态示意图。
[0024] 图3是图2的俯视图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0026] 如图1-3所示。
[0027] —种桥梁承台复合材料防撞柱,它包括复合材料壳体5,复合材料壳体5的竖向壳 壁由树脂基纤维复合材料面层1夹芯材料层2和树脂基纤维复合材料内层6组成,夹芯材 料层2夹装在树脂基纤维复合材料面层1和树脂基纤维复合材料内层6之间;在复合材料 壳体5中填充有填充材料层3,复合材料壳体5面对桥梁承台的一面向两边各延伸有一个安 装耳7,在安装耳7上设有用于穿装螺栓从而将防撞柱固定在桥梁承台上的安装孔4。本发 明的复合材料防撞柱的外形或呈D型(图1)或箱型结构,复合材料体壳5围成的空腔中案 卷有能抗剪消能材料即填充材料层3,填充材料层3可采用轻质耗能材料(可优选毛竹), 复合材料防撞柱相对桥梁承台安装面的一面两边各连接有安装耳7,安装耳7上的安装孔4 中穿装螺栓以便固定在承台四周(图2、;3)。当船舶撞击发生后,首先接触D型复合材料防 撞柱,该防撞柱为弹性结构,复合材料外壳具有一定的刚度,内部毛竹的纤维呈导管状,纵 向非常牢固,很难折断,作为填充材料,具有较高的抗剪强度。该防撞柱首先延长了撞击时 间,削减了部分撞击力,同时由于防撞柱的弹性模量较低,因此可有效保护船舶不至于局部 受损。当与船舶直接接触的部分防撞柱撞坏之后,船舶才能接触到混凝土承台,因此复合材 料防撞柱能有效减小承台结构的局部损坏。也可作为桥墩、码头以及海洋采油平台等建筑的防船撞、防冰撞设施。
[0028] 具体实施时纤维复合材料面层1和内层6可由玻璃纤维布与树脂固化而成,玻璃 纤维布可采用双轴向布、多轴向布、网格布、纤维毡等,特殊领域也可采用碳纤维布、玄武岩 纤维布、芳纶纤维布。树脂采用不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂。
[0029] 具体实施时,夹芯材料层2优选为泡桐木,也可采用其它各种轻质木材、聚氨酯泡 沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫、强芯毡等夹芯材料;也可不采用芯材2,直接由纤维复合 材料面层1构成复合材料外壳。复合材料壳体5内部的填充材料层3优选横向紧密布置的 毛竹,毛竹的破碎过程会消耗大量的撞击能量,同时由于毛竹具有天然竹节,因而具有较强 的抗剪性能,在与船舶撞击时,填充材料不易发生剪切破坏,毛竹之间的空隙可以填充木屑 与树脂的混合料,或橡胶粒等,也可不填充。也可采用其它填充材料,如:聚氨酯泡沫、泡沫 铝、回收的橡胶粒等。用于将复合材料防撞柱固定在承台四周的螺栓优选高强不锈钢螺栓, 也可采用镀锌或镀铬防锈处理的螺栓,或尼龙螺栓等。
[0030] 以下是本发明的防撞柱的几个实例,但本发明的保护不限于这些实例。
[0031]实例 1。
[0032] 本发明的复合材料桥梁防撞柱,外壳为玻璃纤维与乙烯基树脂固化而成的复合材 料面层1,并采用泡桐木芯材2构成复合材料夹层结构外壳,外壳截面成半圆D型,采用真空 导入工艺制备,采用法兰和螺栓4将D型外壳与平板外壳组合成封闭的复合材料外壳;复合 材料外壳内部填充横向布置的毛竹3 ;将防撞柱围绕矩形截面桥墩的四周间隔一定距离固定。
[0033]实例 2。
[0034] 本发明的复合材料桥梁防撞柱,外壳为玄武岩纤维与环氧树脂固化而成的复合材 料面层1,构成复合材料层合板外壳,外壳截面成箱型,并设置倒角,采用真空导入工艺制 备,采用法兰和螺栓4将箱型外壳与平板外壳组合成封闭的复合材料外壳;复合材料外壳 内部填充聚氨酯泡沫3,将防撞柱固定在靠岸码头的岸边。
[0035]实例 3。
[0036] 本发明的复合材料桥梁防撞柱,外壳为玻璃纤维与不饱和聚酯树脂固化而成的复 合材料面层1,并采用泡桐木芯材2构成复合材料夹层结构外壳;复合材料外壳内部填充回 收的橡胶粒3,构成防撞柱,将防撞柱固定在海洋采油平台的四周。
[0037] 本发明的复合材料桥梁防撞柱的制造方法如下:
[0038] a.首先制备一套大型木或玻璃钢模具,在模具上采用真空导入工艺制备以泡桐木 为夹芯材料2的玻璃纤维/乙烯基树脂1复合材料防撞系统壳体5 ;
[0039] b.在复合材料壳体5的内部横向紧密布置毛竹3,且毛竹之间的间隙内填充木屑 与树脂的混合料;
[0040] c.将工厂里预制好的防撞柱运至现场,将其间隔或连续固定在桥墩承台的四周即可。
[0041] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1. 一种桥梁承台复合材料防撞柱,它包括复合材料壳体(5),其特征是所述的复合材 料壳体(¾的竖向壳壁由树脂基纤维复合材料面层(1)、夹芯材料层(¾和树脂基纤维复合 材料内层(6)组成,夹芯材料层(¾夹装在树脂基纤维复合材料面层(1)和树脂基纤维复 合材料内层(6)之间;在复合材料壳体(5)中填充有填充材料层(3),复合材料壳体(5)面 对桥梁承台的一面向两边各延伸有一个安装耳(7),在安装耳(7)上设有用于穿装螺栓从 而将防撞柱固定在桥梁承台上的安装孔G)。
2.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的复合材料壳体 (5)呈D形结构或箱形结构。
3.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的组成复合材料壳 体(5)的树脂基纤维复合材料面层(1)和树脂基纤维复合材料内层(6)均由玻璃纤维布与 树脂固化而成,玻璃纤维布为双轴向布、多轴向布、网格布或纤维毡。
4.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的组成复合材料壳 体(5)的树脂基纤维复合材料面层(1)和树脂基纤维复合材料内层(6)为碳纤维布、玄武 岩纤维布或芳纶纤维布,所采用的树脂为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或无机树脂。
5.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的夹芯材料层(2) 为泡桐木夹芯、聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或强芯毡复合材料夹层。
6.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的夹芯材料层(2) 与树脂基纤维复合材料面层(1)及树脂基纤维复合材料内层(6)为相同材料的整体结构。
7.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的填充材料层(3) 为横向布置的毛竹、聚氨酯泡沫、泡沫铝或橡胶粒。
8.根据权利要求7所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的填充材料层(3) 为毛竹时,在毛竹之间的空隙是填充有木屑与树脂的混合料或橡胶粒。
9.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的填充材料层(3) 为空腹格构结构。
10.根据权利要求1所述的桥梁承台复合材料防撞柱,其特征是所述的螺栓为高强不 锈钢螺栓、镀锌螺栓、镀铬螺栓或尼龙螺栓。
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