CN107974979A - 一种桥梁桥墩防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种桥梁桥墩防护装置，属于桥梁建设技术领域。本发明防护装置受到撞击时，部分作用力先通过防撞外壳传递给蜂窝散力架，散力架结构再将撞击力均匀分散给塑料圆管，塑料圆管挤压构件之间的灌注填材，部分作用力通过防撞外壳传递给外弹簧橡胶圈和内弹簧橡胶圈，使得外弹簧橡胶圈受压，内弹簧橡胶圈受压，弹簧圈提供一个低应力长线程的位移响应，把撞击力传递给内梁板，并最终由内梁板将应力传递给与其紧靠的桥墩上，这样所有的橡胶弹簧圈都能起到整体吸能作用，每个阶段均伴随着不同程度的耗能过程，且耗能量随着撞击过程的发展而不断呈现梯级式的增大，由此实现具有高效梯级式的耗能效果，因而大大提高了装置的吸能效率。

Description

一种桥梁桥墩防护装置
技术领域
本发明涉及一种桥梁桥墩防护装置，属于桥梁建设技术领域。
背景技术
随着市场经济的发展，交通已遍布全国各个地方，在山区、峡谷中由于伴随各种各样的地质灾害，在这些地区桥梁墳台防护一直没有受到重视，以致于桥梁抵抗不良地质灾害的能力远远不足，对桥梁的安全带來了严峻的考验。在当今城市建设过程中的市政路网日渐密集，各种市政高架立交桥梁错综复杂，且随着交通量的大幅增长，车辆撞击桥墩的风险大大增加。在相关严重的桥墩撞击事故中，除了严重的人员伤亡以及巨大直接经济损失外，潜在的社会负面影响与交通线因阻断所带來巨大间接经济损失更为难以估量。近年来，由于山区泥石流及城市立交桥梁遭受车辆撞击事故时有发生。
对于桥墩防护而言，出现问题的原因在于：（1）大多数研究人员仅以冲量定理、动量定理和简单的能量分析入手，未能建立全面的冲击动力学分析理论，对桥墩受撞击而产生的撞击力以及撞击破坏机理认识不足；（2）桥墩撞击力被严重低估，相关规范对桥墩撞击力设置偏低，导致大多数处在撞击风险的桥墩未设置相应防护措施，仅仅靠自身抗力抵抗撞击力；（3）即便有个别少数桥墩进行防护，但采用的防护结构形式简单、破坏耗能形式单一、防护能量等级不明确以及无可供不同防护需求的桥墩选用的定型产品等诸多问题。
目前已有的山区沟谷、城市道路桥墩防护技术主要以泡沫侣、PMI、聚氨酯以及简易耗能结构为主。桥墩被撞击物撞击后，通常会引起一些自身局部或整体的破坏，就可能发生的破坏形式包括：（1）桥墩撞击区域发生局部破损；（2）桥墩上部结构损伤；（3）桥墩基础损伤；（4）山区、沟谷中桥墩磨蚀破坏。
因此设计一种柔性桥墩防护装置，注重提供桥墩防护装置的耗能效率以及降低桥墩撞击力等性能，降低桥墩受撞击的风险，避免因桥墩断裂使桥梁垮塌所带来的严重后果显得尤为重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前桥梁防护采用的防护结构形式简单，破坏耗能形式单一，对高能量撞击物无法有效防护的问题，本发明提供了一种桥梁桥墩防护装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：
一种桥梁桥墩防护装置，包括桥墩、内梁板、内铰链、外铰链、外弹簧橡胶圈、内弹簧橡胶圈、蜂窝散力架、塑料圆管、防撞外壳、灌注填材、耗能箱，其特征在于：桥墩表面包围一层内梁板，内梁板表面设有内铰链，与外铰链固定外弹簧橡胶圈、内弹簧橡胶圈，外铰链固定在耗能箱上，耗能箱由外至内为防撞外壳、蜂窝散力架、塑料圆管、灌注填材组成。
所述内梁板为钢板结构，固定在桥墩上。
所述外弹簧橡胶圈外径为3～5cm，内弹簧橡胶圈外径为1～2cm。
所述外弹簧橡胶圈、内弹簧橡胶圈通过内铰链、外铰链固定在桥墩与耗能箱之间。
所述外弹簧橡胶圈、内弹簧橡胶圈沿桥墩轴向设有3层，层间距为0.4～0.6m。
所述外弹簧橡胶圈、内弹簧橡胶圈每层均匀分布12个，橡胶圈采用纵向和横向交叉放置。
所述蜂窝散力架为正六边形结构。
所述塑料圆管分布在蜂窝散力架内部。
所述防撞外壳为玻璃钢材料，包裹在耗能箱外表面。
所述灌注填材为硬质聚氨酯材料，灌注在蜂窝散力架与塑料圆管的孔隙之间。
本发明的有益效果是：
（1）本发明防护装置受到撞击时，部分作用力先通过防撞外壳传递给单元块内部的蜂窝散力架，散力架结构再将撞击力均匀分散给单元块内部各个耗能塑料圆管，塑料圆管通过自身的大塑性变形来挤压构件之间的灌注填材，部分作用力通过防撞外壳传递给外弹簧橡胶圈和内弹簧橡胶圈，使得外弹簧橡胶圈受压，内弹簧橡胶圈受压，弹簧圈提供一个低应力长线程的位移响应，把撞击力传递给内梁板，并最终由内梁板将应力传递给与其紧靠的桥墩上，这样所有的橡胶弹簧圈都能起到整体吸能作用，每个阶段均伴随着不同程度的耗能过程，且耗能量随着撞击过程的发展而不断呈现梯级式的增大，由此实现具有高效梯级式的耗能效果，因而大大提高了装置的吸能效率；
（2）本发明通过加设柔性吸能导向防撞装置，桥墩、汽车承受的撞击力远低于车桥直接相撞，同时把装置设计成圆形，在汽车以小角度撞击防撞装置时，圆形状对汽车又起到了很好的导向作用，汽车在撞击到防撞装置后，被装置以一定的角度拨开，汽车的一部分动能也被带走，使汽车沿着接触面的切线方向滑过，这样不仅保留了车辆一部分的动能，大大降低碰撞造成的破坏，而且由于撞击力在很长时间内基本稳定，车辆有足够长的时间回到正常的行驶轨道，防止二次碰撞事故的发生，对桥墩、司乘人员和汽车都起到了很好的保护作用，可有效保护城市高架桥梁在车速较高冲击下自身结构安全。
附图说明
图1为本发明桥梁桥墩防护装置的剖面图。
图2为本发明桥梁桥墩防护装置的俯视图。
其中，1、桥墩；2、内梁板；3、内铰链；4、外铰链；5、外弹簧橡胶圈；6、内弹簧橡胶圈；7、蜂窝散力架；8、塑料圆管；9、防撞外壳；10、灌注填材；11、耗能箱。
具体实施方式
首先，当防护装置受到撞击时，部分作用力先通过防撞外壳9传递给单元块内部的蜂窝散力架7，散力架结构再将撞击力均匀分散给单元块内部各个耗能塑料圆管8，塑料圆管8通过自身的大塑性变形来挤压构件之间的灌注填材10，部分作用力通过防撞外壳9传递给外弹簧橡胶圈5和内弹簧橡胶圈6，使得外弹簧橡胶圈5受压，内弹簧橡胶圈6受压，弹簧圈提供一个低应力长线程的位移响应，把撞击力传递给内梁板2，并最终由内梁板2将应力传递给与其紧靠的桥墩1上，这样所有的橡胶弹簧圈都能起到整体吸能作用，每个阶段均伴随着不同程度的耗能过程，且耗能量随着撞击过程的发展而不断呈现梯级式的增大，由此实现具有高效梯级式的耗能效果，因而大大提高了装置的吸能效率。

Claims (10)

1.一种桥梁桥墩防护装置，包括桥墩（1）、内梁板（2）、内铰链（3）、外铰链（4）、外弹簧橡胶圈（5）、内弹簧橡胶圈（6）、蜂窝散力架（7）、塑料圆管（8）、防撞外壳（9）、灌注填材（10）、耗能箱（11），其特征在于：桥墩（1）表面包围一层内梁板（2），内梁板（2）表面设有内铰链（3），与外铰链（4）固定外弹簧橡胶圈（5）、内弹簧橡胶圈（6），外铰链（4）固定在耗能箱（11）上，耗能箱（11）由外至内为防撞外壳（9）、蜂窝散力架（7）、塑料圆管（8）、灌注填材（10）组成。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述内梁板（2）为钢板结构，固定在桥墩（1）上。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述外弹簧橡胶圈（5）外径为3～5cm，内弹簧橡胶圈（6）外径为1～2cm。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述外弹簧橡胶圈（5）、内弹簧橡胶圈（6）通过内铰链（3）、外铰链（4）固定在桥墩（1）与耗能箱（11）之间。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述外弹簧橡胶圈（5）、内弹簧橡胶圈（6）沿桥墩轴向设有3层，层间距为0.4～0.6m。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述外弹簧橡胶圈（5）、内弹簧橡胶圈（6）每层均匀分布12个，橡胶圈采用纵向和横向交叉放置。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述蜂窝散力架（7）为正六边形结构。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述塑料圆管（8）分布在蜂窝散力架（7）内部。
9.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述防撞外壳（9）为玻璃钢材料，包裹在耗能箱（11）外表面。
10.根据权利要求1所述的一种桥梁桥墩防护装置，其特征在于，所述灌注填材（10）为硬质聚氨酯材料，灌注在蜂窝散力架（7）与塑料圆管（8）的孔隙之间。
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