CN107059600A - 一种缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺，包括以下四种材料：钢板、支撑圆钢筋、聚氨酯泡沫和橡胶柱；该材料通过设计的两块5mm厚的钢板作为基准面板材料，并将12mm厚的支撑圆钢筋折弯成波纹形状多排间隔布置在两块5mm厚的钢板之间；在两块5mm厚的钢板之间还设置有橡胶柱，在该材料的结构骨架中填充有聚氨酯泡沫，其设计适用于山区、城市、河道等的跨线桥桥墩柱防撞击或者其他需要防撞击保护的工程设计，加工制作工艺简单，适应性强，具有比承载能力高，能够吸收大部分撞击能量，起到缓冲撞击力度和保护桥墩柱的作用，降低桥墩柱的损坏程度，降低维护成本和提高桥墩柱的承载寿命。

Description

一种缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺。
背景技术
山区峡谷和内陆跨线桥的桥墩柱存在受运动物体（如滚石、汽车）撞击而失去承载的危险，为了防止撞击，目前大部分桥墩柱设计是加厚混凝土、或在桥柱周围做混凝土墩台、或在桥柱体加装钢套筒来抗击运动物体的撞击。
混凝土和钢套筒是刚性材料，当桥墩柱受到撞击时靠自身塑性变形来保护桥柱，不能吸收撞击能量，防撞能力有限，往往桥墩柱容易受到破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺，可设计适用于山区、城市、河道等的跨线桥桥墩柱防撞击或者其他需要防撞击保护的工程设计，以解决上述背景技术中提出的防撞击材料不能吸收撞击能量、缓冲冲击动能、不能有效保护桥墩柱的不足等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缓冲吸能防撞复合结构材料，包括以下四种材料：两块5mm厚的钢板、支撑圆钢筋、聚氨酯泡沫和橡胶柱,支撑圆钢筋、聚氨酯泡沫和橡胶柱设置在两块5mm厚的钢板之间，且支撑圆钢筋和橡胶柱通过设置在两块5mm厚的钢板之间形成复合材料的结构骨架。
优选的，复合结构材料中的支撑圆钢筋与两块5mm厚的钢板之间的连接方式为固定焊接。
优选的，复合结构材料中的橡胶柱与两块5mm厚的钢板之间采用万能胶水粘合固定。
优选的，所述聚氨酯泡沫在复合材料的结构骨架内按空间密度要求通过加压注满。
优选的，所述钢板和支撑圆钢筋属于复合结构中的刚性材料。
优选的，所述聚氨酯泡沫和橡胶柱属于复合结构中的柔性材料，并能通过自身弹性变形吸收能量。
优选的，复合结构尺寸可根据防撞保护体的外形尺寸设计加工,复合结构的厚度可根据保护体的防撞强度要求设定。
优选的，复合结构材料可设计为环状结构，通过两块环状的复合结构材料包裹于被保护的桥墩的外壁，在两块环状的复合结构材料的连接端采用六角螺栓进行固定。
为实现上述目的，本发明提供另一种技术方案：一种缓冲吸能防撞复合结构材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将两块5mm厚的钢板作为基准面板材料，并将12mm厚的支撑圆钢筋折弯成波纹形状多排间隔布置在两块5mm厚的钢板之间；
S2：将橡胶柱呈梅花间隔布置在支撑圆钢筋和钢板形成的空腔内，组成复合材料的结构骨架；
S3：将聚氨酯泡沫按空间密度要求通过加压注满在S2中形成的结构骨架中，组成复合结构材料整体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺，可设计适用于山区、城市、河道等的跨线桥桥墩柱防撞击或者其他需要防撞击保护的工程设计，其加工制作工艺简单，适应性强，具体防撞复合结构尺寸根据具体防撞保护体的外形尺寸来设计加工,其中复合结构的厚度可根据保护体的防撞强度要求来设定，使得该材料具有比承载能力高、延性和吸能特性显著、抗撞击能力强的特点，能够吸收大部分撞击能量，起到缓冲撞击力度和保护桥墩柱的作用，降低桥墩柱的损坏程度，降低维护成本和提高桥墩柱的承载寿命。
附图说明
图1为本发明整体结构俯视图；
图2为本发明整体结构正视图；
图3为本发明整体结构侧视图。
图中：1钢板、2支撑圆钢筋、3橡胶柱、4聚氨酯泡沫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种缓冲吸能防撞复合结构材料，包括钢板1、支撑圆钢筋2、聚氨酯泡沫4和橡胶柱3；钢板1和支撑圆钢筋2属于该复合结构中的刚性材料，它们通过焊接连接使整体结构牢固且有刚度；聚氨酯泡沫4和橡胶柱3属于该复合结构中的柔性材料，自身具有弹性，并能通过自身弹性变形而吸收能量；该复合结构材料通过设计的两块5mm厚的钢板1作为基准面板材料，并将12mm厚的支撑圆钢筋2折弯成波纹形状多排间隔布置在两块5mm厚的钢板1之间，并通过焊接的方式进行固定连接；在两块5mm厚的钢板1之间还设置有橡胶柱3，橡胶柱3呈梅花间隔布置，橡胶柱3与两块5mm厚的钢板1之间采用万能胶水粘合固定；支撑圆钢筋2和橡胶柱3通过设置在两块5mm厚的钢板1之间形成该复合材料的结构骨架；在该复合材料的结构骨架中填充有聚氨酯泡沫4，聚氨酯泡沫4在复合材料的结构骨架内按空间密度要求通过加压注满，聚氨酯泡沫4与钢板1、支撑圆钢筋2和橡胶柱3构成该复合结构材料整体，该复合结构材料可设计为环状结构，通过两块环状的复合结构材料包裹于被保护的桥墩的外壁，在两块环状的复合结构材料的连接端采用六角螺栓进行固定，该复合结构尺寸可根据防撞保护体的外形尺寸设计加工,复合结构的厚度可根据保护体的防撞强度要求设定。
一种缓冲吸能防撞复合结构材料的制备工艺，包括以下步骤：
第一步：将两块5mm厚的钢板1作为基准面板材料，并将12mm厚的支撑圆钢筋2折弯成波纹形状多排间隔布置在两块5mm厚的钢板1之间；
第二步：将橡胶柱3呈梅花间隔布置在支撑圆钢筋2和钢板1形成的空腔内，组成复合材料的结构骨架；
第三步：将聚氨酯泡沫4按空间密度要求通过加压注满在第二步中形成的结构骨架中，组成复合结构材料整体。
本缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺，通过两块环状的复合结构材料包裹于被保护的桥墩的外壁，在两块环状的复合结构材料的连接端采用六角螺栓进行固定，桥墩的上端用于支撑承载台，应用的钢板1和支撑圆钢筋2属于刚性材料，它们通过焊接连接使整体结构牢固且有刚度，橡胶柱3和聚氨酯泡沫4属于柔性材料，具有弹性且能通过自身弹性变形而能吸收能量，用刚性材料和柔性材料通过结构复合而成的这种复合结构材料既具有刚度又具有弹性，其比强度高，吸能效果特别显著；传统的桥墩柱防撞击材料是混凝土结构或者钢套筒结构，没有加入柔性材料，其强度虽好，但由于缺少柔性材料结构，其缓冲吸能效果极差，在相同的受力条件下，复合材料结构和传统的混凝土板及钢套筒相比，其承受的应力强度要小得多，充分说明复合材料结构有良好吸能耗能性能，能大大提高桥墩柱防撞击的效果。
综上所述：该缓冲吸能防撞复合结构材料及其制备工艺，可设计，加工制作工艺简单，适应性强，具体防撞复合结构尺寸根据具体防撞保护体的外形尺寸来设计加工,复合结构的厚度可根据保护体的防撞强度要求来设定；通过系列实验研究结果表明：该复合结构材料具有比承载能力高、延性和吸能特性显著、抗撞击能力强的特点，能够吸收大部分撞击能量，起到缓冲撞击力度和保护桥墩柱的作用，降低桥墩柱的损坏程度，降低维护成本和提高桥墩柱的承载寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，包括以下四种材料：两块5mm厚的钢板（1）、支撑圆钢筋（2）、聚氨酯泡沫（4）和橡胶柱（3）,支撑圆钢筋（2）、聚氨酯泡沫（4）和橡胶柱（3）设置在两块5mm厚的钢板（1）之间，且支撑圆钢筋（2）和橡胶柱（3）通过设置在两块5mm厚的钢板（1）之间形成复合材料的结构骨架。
2.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，复合结构材料中的支撑圆钢筋（2）与两块5mm厚的钢板（1）之间的连接方式为固定焊接。
3.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，复合结构材料中的橡胶柱（3）与两块5mm厚的钢板（1）之间采用万能胶水粘合固定。
4.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫（4）在复合材料的结构骨架内按空间密度要求通过加压注满。
5.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，所述钢板（1）和支撑圆钢筋（2）属于复合结构中的刚性材料。
6.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫（4）和橡胶柱（3）属于复合结构中的柔性材料，并能通过自身弹性变形吸收能量。
7.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，复合结构尺寸可根据防撞保护体的外形尺寸设计加工,复合结构的厚度可根据保护体的防撞强度要求设定。
8.根据权利要求1所述的一种缓冲吸能防撞复合结构材料，其特征在于，复合结构材料可设计为环状结构，通过两块环状的复合结构材料包裹于被保护的桥墩的外壁，在两块环状的复合结构材料的连接端采用六角螺栓进行固定。
9.一种根据权利要求1所述的缓冲吸能防撞复合结构材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将两块5mm厚的钢板（1）作为基准面板材料，并将12mm厚的支撑圆钢筋（2）折弯成波纹形状多排间隔布置在两块5mm厚的钢板（1）之间；
S2：将橡胶柱（3）呈梅花间隔布置在支撑圆钢筋（2）和钢板（1）形成的空腔内，组成复合材料的结构骨架；
S3：将聚氨酯泡沫（4）按空间密度要求通过加压注满在S2中形成的结构骨架中，组成复合结构材料整体。
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