CN106758990A - 公路桥墩柔性防撞装置 - Google Patents

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    • E01F15/146—Means for vehicle stopping using impact energy absorbers fixed arrangements

Abstract

本发明的公路桥墩柔性防撞装置，能够实现公路桥墩的柔性防撞。当外壳受到撞击后，将力传递给填充材料层，填充材料层能够吸收一部分的动能，产生形变，没有被消耗的动能传递到消能缓冲层。由于消能缓冲层是由轻质摩擦颗粒填充而成的，轻质摩擦颗粒互相产生摩擦力，使得整个公路桥墩柔性防撞装置朝切向分力方向发生旋转，带动车辆往切向偏转，从而改变车辆撞击桥墩的方向，转移一部分的动能。由于轻质摩擦颗粒本身的强度不大，例如陶粒，在受到撞击时首先变形破碎，而相邻陶粒之间本身是有一定间隙的，在陶粒破碎后，碎屑向外发散，填充一部分陶粒之间的间隙，能够消耗一部分动能。

Description

公路桥墩柔性防撞装置
技术领域
本发明涉及一种公路防撞技术领域，特别涉及一种公路桥墩柔性防撞装置。
背景技术
由于公路跨线桥的桥墩一般立于公路中间和两侧，极易造成车辆撞击公路桥墩的事故，产生严重的经济损失和人员伤亡，同时也严重影响桥梁的安全性。因此，有关跨线桥桥墩的安全设计，越来越受到重视。
目前，对于公路跨线桥桥墩的防护，在现有技术并没有一个较好的方法，仅仅是对桥墩进行简单处理。一般较为常见的处理方法是在跨线桥梁桥墩的底部周外砌筑水泥隔离墩，以减小碰撞时车辆对桥墩的损害，减小损失。但是，隔离墩的占地空间很大，常常会影响道路设计。并且，由于隔离墩是水泥砌筑的，对车辆的损伤会很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有公路跨线桥桥墩的防护缺陷，本发明提供一种公路桥墩柔性防撞装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种公路桥墩柔性防撞装置，用于圆柱形的公路桥墩，包括外壳、填充材料层和消能缓冲层，所述填充材料层环设包覆在公路桥墩外，所述消能缓冲层设置在填充材料层与公路桥墩之间，所述外壳包覆在填充材料层外，所述消能缓冲层由轻质摩擦颗粒填充而成。
所述轻质摩擦颗粒为陶粒。
所述外壳为三层结构，中间一层为钢板，内外两层为包覆在钢板外的玻璃钢复合材料。
所述填充材料层包括格构板和填充材料，格构板呈单层单向、单层双向、多层单向或多层多向布置在外壳内，填充材料位于格构板之间和/或格构板与外壳的内壁之间。
所述填充材料层和消能缓冲层均为圆环形，外壳、填充材料层和消能缓冲层由外向内依次设置，外壳包覆在填充材料层和消能缓冲层外。
所述外壳的包覆在消能缓冲层外的部位具有溃散孔。
填充材料层与公路桥墩之间填充所述消能缓冲层。填充材料层与公路桥墩通过消能缓冲层相连，公路桥墩外可以设置其他机构或部件，即公路桥墩与消能缓冲层间接连接，也可以直接将消能缓冲层直接填充在填充材料层与公路桥墩之间。
为了保证消能缓冲层中的轻质摩擦颗粒能够随旋转方向顺利移动，不受填充材料层材质的影响，所述填充材料层与消能缓冲层之间具有分隔层，所述分隔层为钢板，厚度为10mm～20mm。
本发明的有益效果是，本发明的公路桥墩柔性防撞装置，当外壳受到撞击后，将力传递给填充材料层，填充材料层能够吸收一部分的动能，产生形变，没有被消耗的动能传递到消能缓冲层。由于消能缓冲层是由轻质摩擦颗粒填充而成的，轻质摩擦颗粒互相产生摩擦力，各个轻质摩擦颗粒发生移动，使得整个公路桥墩柔性防撞装置朝切向分力方向发生旋转，防撞装置旋转的同时，能够带动车辆往切向偏转，从而改变车辆撞击桥墩的方向，转移一部分的动能。消能缓冲层中的轻质摩擦颗粒相互摩擦作用的同时，由于轻质摩擦颗粒本身的强度不大，例如陶粒，在受到撞击时是首先变形破碎的，而相邻陶粒之间本身是有一定间隙的，在陶粒破碎后，碎屑向外发散，填充一部分陶粒之间的间隙，能够消耗一部分动能。与此同时，外壳在受到撞击后，其溃散孔的部位也比较脆弱，被撞击而破碎的陶粒也将从溃散孔部位喷出，从而进一步消耗动能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的公路桥墩柔性防撞装置最优实施例的安装结构示意图。
图2是本发明的公路桥墩柔性防撞装置最优实施例的剖面结构示意图。
图3是本发明的公路桥墩柔性防撞装置使用状态的受力分解示意图。
图中100、公路桥墩，200、公路，300、公路桥墩柔性防撞装置，1、外壳，1-1、溃散孔，2、填充材料层，2-1、格构板，2-2、填充材料，3、消能缓冲层，3-1、轻质摩擦颗粒，3-2、分隔层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，本发明的一种公路桥墩柔性防撞装置，用于圆柱形的公路桥墩100，包括外壳1、填充材料层2和消能缓冲层3，所述填充材料层2环设包覆在公路桥墩100外，所述消能缓冲层3设置在填充材料层2与公路桥墩100之间，所述外壳1包覆在填充材料层2外，所述消能缓冲层3由轻质摩擦颗粒3-1填充而成。所述轻质摩擦颗粒3-1为陶粒。
所述填充材料层2与消能缓冲层3之间具有分隔层3-2，所述分隔层3-2为钢板，厚度为10mm～20mm。
所述外壳1为三层结构，中间一层为钢板，内外两层为包覆在钢板外的玻璃钢复合材料。所述玻璃钢复合材料采用玻璃纤维增强塑料制作。玻璃纤维增强塑料基体材料为不饱和树脂、间苯树脂、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双酚A型树脂、反应型树脂中的一种，增强材料为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、混合纤维中的一种。
所述填充材料层2包括格构板2-1和填充材料2-2，格构板2-1呈单层单向、单层双向、多层单向或多层多向布置在外壳1内，填充材料2-2位于格构板2-1之间和/或格构板2-1与外壳1的内壁之间。填充材料2-2的材质为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PEI泡沫和PMI泡沫、Bal sa木、泡桐木、杉木或强芯毡中的一种。
所述填充材料层2和消能缓冲层3均为圆环形，外壳1、填充材料层2和消能缓冲层3由外向内依次设置，外壳1包覆在填充材料层2和消能缓冲层3外。如图1所示，外壳1的包覆在消能缓冲层3外的部位具有溃散孔1-1。
填充材料层2与公路桥墩100之间填充所述消能缓冲层3。填充材料层2与公路桥墩100通过消能缓冲层3相连，公路桥墩100外可以设置其他机构或部件，即公路桥墩100与消能缓冲层3间接连接，也可以直接将消能缓冲层3直接填充在填充材料层2与公路桥墩100之间。
图3中带箭头的粗实线表示行车方向，带箭头的虚线表示受力分解情况，带箭头的细实线表示本发明的公路桥墩柔性防撞装置受到撞击后的旋转方向。车辆一般是斜向撞击桥墩的，即桥墩受到的是一个侧向力，该侧向力可以分解为如图3虚线箭头所示的切向力和法向力。当外壳1受到撞击后，将力传递给填充材料层2，填充材料层2能够吸收一部分的动能，产生形变，没有被消耗的动能传递到消能缓冲层3。由于消能缓冲层3是由轻质摩擦颗粒3-1填充而成的，轻质摩擦颗粒3-1互相产生摩擦力，各个轻质摩擦颗粒3-1发生移动，使得整个公路桥墩柔性防撞装置300朝切向分力方向发生旋转，防撞装置旋转的同时，能够带动车辆往切向偏转，从而改变车辆撞击桥墩的方向，转移一部分的动能。消能缓冲层3中的轻质摩擦颗粒3-1相互摩擦作用的同时，由于轻质摩擦颗粒3-1本身的强度不大，例如陶粒，在受到撞击时是首先变形破碎的，而相邻陶粒之间本身是有一定间隙的，在陶粒破碎后，碎屑向外发散，填充一部分陶粒之间的间隙，能够消耗一部分动能。与此同时，外壳1在受到撞击后，其溃散孔1-1的部位也比较脆弱，被撞击而破碎的陶粒也将从溃散孔1-1部位喷出，从而进一步消耗动能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种公路桥墩柔性防撞装置，用于圆柱形的公路桥墩(100)，其特征在于：包括外壳(1)、填充材料层(2)和消能缓冲层(3)，所述填充材料层(2)环设包覆在公路桥墩(100)外，所述消能缓冲层(3)设置在填充材料层(2)与公路桥墩(100)之间，所述外壳(1)包覆在填充材料层(2)外，所述消能缓冲层(3)由轻质摩擦颗粒(3-1)填充而成。
2.如权利要求1所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述轻质摩擦颗粒(3-1)为陶粒。
3.如权利要求1所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述外壳(1)为三层结构，中间一层为钢板，内外两层为包覆在钢板外的玻璃钢复合材料。
4.如权利要求3所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述填充材料层(2)包括格构板(2-1)和填充材料(2-2)，格构板(2-1)呈单层单向、单层双向、多层单向或多层多向布置在外壳(1)内，填充材料(2-2)位于格构板(2-1)之间和/或格构板(2-1)与外壳(1)的内壁之间。
5.如权利要求1所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述填充材料层(2)和消能缓冲层(3)均为圆环形，外壳(1)、填充材料层(2)和消能缓冲层(3)由外向内依次设置，外壳(1)包覆在填充材料层(2)和消能缓冲层(3)外。
6.如权利要求5所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述外壳(1)的包覆在消能缓冲层(3)外的部位具有溃散孔(1-1)。
7.如权利要求1所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：填充材料层(2)与公路桥墩(100)之间填充所述消能缓冲层(3)。
8.如权利要求1所述的公路桥墩柔性防撞装置，其特征在于：所述填充材料层(2)与消能缓冲层(3)之间具有分隔层(3-2)，所述分隔层(3-2)为钢板，厚度为10mm～20mm。
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