CN108824190B - 一种桥梁多级吸能护栏 - Google Patents

Abstract

本发明一种桥梁多级吸能护栏包括了沙囊吸能部件，弹力拉条，安装在立柱上的弹性部件以及立柱底部的扭转弹簧和橡胶垫四个缓冲部件，通过所设置的四个缓冲部件来达到多级消能缓冲目的，通过延长车辆碰撞的时间，减小了车辆碰撞的加速度，既能阻拦车辆翻落，又能防止车辆回弹，对司机和乘客有很好的保护作用。同时被撞击后的护栏在弹性器件的作用下可以恢复原貌，降低了护栏发生不可恢复变形或者直接脱落的可能性，从而在简单修复后便可以再次投入使用，降低了桥梁护栏的维护费用。

Description

一种桥梁多级吸能护栏

技术领域

本发明属于交通安全防护技术领域，具体涉及一种桥梁多级吸能护栏。

背景技术

随着我国公路建设的快速发展，行车安全面临着严峻形势，护栏作为安全设施，发挥着重要的防护作用。

目前的桥梁护栏主要由钢材以及混凝土所制，材质坚硬，一旦护栏与高速行驶的车辆发生剧烈撞击将很有可能对行人和车辆造成致命的伤害。与此同时采用单纯钢缆结构易损伤车辆，且易反弹车辆，引发二次交通事故。

目前应用的桥梁护栏大多数只是具有单一的防护作用，当发生撞击时，很有可能会导致护栏发生变形或直接脱落，从而导致护栏的损坏程度高，增加了经济成本的支出，使其使用寿命大大降低，无法达到护栏防撞的要求，使用具有局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁多级吸能护栏，以克服现有护栏防护效果不佳及无法吸收碰撞能量，导致发生冲撞后护栏损坏严重，以及引发二次交通事故的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种桥梁多级吸能护栏，包括设置在桥面结构上的护栏立柱，每个护栏立柱上分别连接有护栏端部刚性柱，护栏立柱与护栏端部刚性柱之间通过固定弹簧和伸缩套筒吸能装置连接；两护栏端部刚性柱之间通过横向的弹力拉条、上部钢丝绳和下部钢丝绳连接，其中弹力拉条设置在上部钢丝绳和下部钢丝绳之间；还包括放置在桥面结构上的沙囊，下部钢丝绳穿过沙囊上的支撑孔连接至两端的护栏端部刚性柱，沙囊内装载有沙子形成沙囊吸能部件。

进一步的，还包括固定在桥面结构上的金属壳体，金属壳体内连接有设置在护栏立柱底部的立柱底部转轴；金属壳体的内部设置有隔层，隔层将金属壳体的内部分为上下两个环形槽，其中上部环形槽内设置有扭转弹簧，扭转弹簧套设在立柱底部转轴上，扭转弹簧的一端固定在金属壳体的隔层上，另一端固定在立柱底部转轴的立柱上；下部环形槽用于支撑设置在立柱底部转轴上的转盘，转盘的底面与下部环形槽的支撑面之间摩擦接触；立柱底部转轴的外壁与金属壳体的纵向接触面之间设置有润滑涂层；立柱底部转轴的底面与金属壳体的底面之间留有间隙形成空腔。

进一步的，所述护栏立柱的底面与金属壳体的支撑面之间摩擦接触。

进一步的，所述摩擦接触均为采用橡胶垫实现，且设置在护栏立柱的底面与金属壳体上表面之间的橡胶垫经过润滑处理。

进一步的，所述立柱底部转轴的径向尺寸小于护栏立柱的径向尺寸。

进一步的，所述固定弹簧的两端通过弹簧安装座分别固定在护栏立柱和护栏端部刚性柱上，固定弹簧的内部贯穿有限位钢缆，限位钢缆的两端分别与弹簧安装座连接。

进一步的，所述伸缩套筒吸能装置包括可伸缩套筒和弹簧，可伸缩套筒由内筒和外筒构成，内筒的外壁与外筒的内壁分别设置有限制可伸缩套筒移动位置的挡圈，且挡圈分别位于内筒和外筒的活动端的端部，内筒的另一端固定至护栏端部刚性柱，外筒的另一端固定至护栏立柱；弹簧包裹在可伸缩套筒的外壁，弹簧的两端与伸缩套筒固定座固定连接。

进一步的，还包括若干纵向设置的弹力拉条，所述纵向弹力拉条的两端分别固定连接至上部钢丝绳和下部钢丝绳，且所述纵向弹力拉条与横向弹力拉条的交叉连接。

进一步的，所述上部钢丝绳和下部钢丝绳外均设置有磷化涂层。

进一步的，所述弹力拉条的外表设置有聚乙烯树脂外衣。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：当车辆与护栏发生碰撞后，车辆先与底部的沙囊吸能部件接触，沙囊吸能部件自身的弹性可以吸收车辆的部分动能，同时由于自身较软的材质可以对车体起到保护作用；所设置的弹力拉条可以产生一定的变形，在车体撞击护栏后，车体向前产生的位移将使得弹力拉条产生一定变形，变形的弹力拉条进一步吸收车辆撞击的能量。本发明通过所设置的沙囊吸能部件、弹力拉条、弹簧和伸缩套筒，使得护栏整体形成一个具有弹性和变形能力的结构，达到了延长车辆碰撞的时间，减小车辆碰撞的加速度的效果，起到了既能阻拦车辆翻落，又能防止车辆回弹的作用。

进一步的，护栏立柱的下端采用扭转消能设计，由两部分构成，上部的扭转弹簧在立柱发生转动时，通过弹簧提供的抵抗力消耗碰撞能量，下部的立柱转盘与橡胶垫之间的摩阻力也可以很好起到缓冲作用，从而保护了护栏本身。

进一步的，所设置的带限位钢缆的弹簧和伸缩套筒可以调节受力方向，从而一定程度上降低了护栏变形的程度，同时这样一种弹性连接形式可以起到消耗能量的作用，并通过弹力拉条带动相邻护栏转动，从而分散并消耗失控车辆的撞击力，从而改善整个护栏结构的受力情况，从而改善护栏的工作性能。

进一步的，经过磷化处理的钢丝绳可以提高钢丝绳的耐腐蚀性，提高护栏组件的使用寿命。

进一步的，弹力拉条采用外表设置有聚乙烯树脂外衣的弹性拉条可以显著提高弹力拉条的强度和耐久性，并进一步增强对撞击车辆的吸能效果。

附图说明

图1为本发明实施例的护栏立面示意图；

图2为本发明实施例的沙袋吸能部件示意图；

图3为图1中A-A部分的局部放大图；

图4为图1中B-B部分的局部放大图；

图5为本发明实施例的横向弹力拉条与纵向弹力拉条的交叉处结构示意图；

图6为本发明实施例的金属壳体的俯视图；

图中：1、沙囊吸能部件，2、沙囊，3、弹力拉条，4、下部钢丝绳，5、上部钢丝绳，6、固定弹簧，7、弹簧安装座，8、限位钢缆，9、护栏反光标，10、护栏立柱，11、伸缩套筒固定座，12、护栏端部刚性柱，13、桥面结构，100、伸缩套筒吸能装置，101、可伸缩套筒，102、弹簧，201、螺栓，202、扭转弹簧，203、润滑涂层，204、空腔，205、橡胶垫，206、金属壳体，207、立柱底部转轴，301、绑扎钢绳，302、金属垫板，303、孔洞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步介绍。

如图1所示，本发明一种桥梁多级吸能护栏，包括：桥面结构13，护栏立柱10，护栏端部刚性柱12和沙囊吸能部件1，其中桥面结构13中设有金属壳体206，金属壳体206通过螺栓201固定在桥面结构13上；

如图4所示，金属壳体206的内部设置有上下分布的两个环形卡槽，两个环形卡槽之间通过隔层进行分隔，其中，上部环形卡槽用于容纳套设在立柱底部转轴207上的扭转弹簧202，扭转弹簧202的顶部和底部端口处分别伸出有两固定端部，顶部伸出的固定端部固定在立柱底部转轴207上，底部伸出的固定端部固定在金属壳体206的隔层上，在某一实施例中，隔层上设置有若干卡槽，用于固定扭转弹簧202底部伸出的固定端部；下部环形卡槽用于容纳设置在立柱底部转轴207上的转盘，如图4所示，转盘卡设在金属壳体的下部环形卡槽中，且转盘的底面与下部环形卡槽之间设置有橡胶垫205，而且，转盘紧紧卡设在环形卡槽中，其底面与橡胶垫205之间紧密接触，能够有效的增加转盘在转动时的摩擦阻力；在图4所示的实施例中，扭转弹簧202共设置有内外3层，通过3层扭转弹簧的设计有效的提升了扭转力。

如图6所示，所述金属壳体206由两个结构相同的半圆柱的金属壳体部件组合形成，安装时，先将立柱底部转轴207放入一个金属壳体部件内，再使用另一个金属壳体部件卡住立柱底部转轴207的另一半，然后将两个金属壳体部件固定为一体，这样两个金属壳体的上、下部半圆槽各自对应组成两个完整的环形卡槽；在本发明的优选实施例中，扭转弹簧202在圆形槽内由内到外三层分布，以增大扭转弹簧202的扭转力矩，更好地将受到撞击的护栏立柱10牵拉回原来的位置。下部圆形槽用于支撑设置在立柱底部转轴207下部的圆形转盘，转盘的底面与下部圆形槽的接触面之间设置有橡胶垫205。

立柱底部转轴207的外壁与金属壳体206的纵向接触面之间设置有润滑涂层203；立柱底部转轴207的底面与金属壳体206的底面之间留有间隙形成空腔204；护栏立柱10的底面与金属壳体206的接触面设置有经过润滑处理的橡胶垫205，经过润滑处理后的橡胶垫可以降低护栏立柱10与金属壳体206之间的摩擦力，既可以起到减震的作用，又可以避免摩擦阻力过大。

在本发明的优选实施例中，立柱底部转轴207的径向尺寸小于护栏立柱10的径向尺寸。其优点在于：护栏立柱10的径向尺寸较大是为了保证其承受撞击的能力，而立柱底部转轴207位于地下，不会受到直接碰撞接触，所以并不需要过大的尺寸来保证强度，而且立柱底部转轴207径向尺寸较大的话会增加金属壳体内各种构造的尺寸，使用费用大大增加。实际使用时护栏各部分结构的尺寸需要经过验算来确定。

护栏立柱10的中部设置有护栏反光标9；如图3所示，护栏立柱10通过多个伸缩套筒吸能装置100和固定弹簧6连接有护栏端部刚性柱12，其中固定弹簧6的两端通过弹簧安装座7固定分别固定至护栏立柱10和护栏端部刚性柱12上，且在固定弹簧6内部贯穿有限位钢缆8，限位钢缆8的两端分别固定在两侧的弹簧安装座7上；伸缩套筒吸能装置100由可伸缩套筒101和弹簧102两部分构成，可伸缩套筒101贯穿在弹簧102的内部，弹簧102压装在护栏立柱10和护栏端部刚性柱12之间；可伸缩套筒101包括内筒和外筒，内筒活动端穿过外筒活动端伸入外筒中，内筒另一端与护栏端部刚性柱12连接，外桶另一端与护栏立柱10连接，其中，内筒的活动端的端部外壁设有一层挡圈，且外筒的活动端的内壁上也有一层挡圈，两层挡圈配合对内筒与外筒之间的相对位置进行限位，当内筒受到牵拉向外运动时，运动到外筒端部的挡圈位置时会被限制移动，避免内筒从外筒中脱出。

实际使用中，护栏立柱10和护栏端部刚性柱12成对设置，两组护栏立柱10和护栏端部刚性柱12之间通过弹力拉条3连接，护栏端部刚性柱12位于两组护栏立柱10和护栏端部刚性柱12的内侧，通过连接两个护栏端部刚性柱12实现两组之间的连接；横向设置的弹力拉条3数量为多个，在多个弹力拉条的上部和下部分别设置有上部钢丝绳5和下部钢丝绳4，钢丝绳的两端固定在两侧的护栏端部刚性柱12上；在两组护栏端部刚性柱之间还设置有多个纵向连接的弹力拉条3，纵向的弹力拉条3的两端分别固定在上部钢丝绳5和下部钢丝绳4上，这样横向和纵向上的弹力拉条3交错形成网状。横向和纵向设置的弹力拉条3在交叉处进行连接，具体结构如图5所示，在弹力拉条3的交叉处设有双层的金属垫板302，双层的金属垫板一前一后夹住横向弹力拉条3与纵向弹力拉条3的交叉处，金属垫板302上设置有四个孔洞303，四个孔洞303在横向弹力拉条与纵向弹力拉条交叉的四个夹角处各设置有一个，通过在双层的金属垫板302的斜对角的两个孔洞303内穿入绑扎钢绳301，绑扎钢绳301伸出孔洞303的部分通过锚块锁死，同样地另一组孔洞通过同样的设置完成两个金属垫板的固定，以此实现通过金属垫板302完成对弹力拉条3的交叉处的固定，使得纵向和横向设置的弹力拉条交叉连接在一起形成一个有机整体，提高护栏带的强度。

在桥面结构13上放置有沙囊吸能部件1，沙囊吸能部件1由内部装载有沙子的沙囊2形成，沙囊2采用高强度的橡胶制成，在本发明的优选实施例中，沙囊2采用聚氨酯橡胶或者氯丁橡胶制备，在本发明某一实施例中，采用性价比更高的氯丁橡胶制成的沙囊2，该材料具有拉伸强度很高，撕裂强度非常高，耐久性也良好的优点，而且氯丁橡胶具有阻燃性，可以应对车祸中可能遇到的火灾。

如图2所示，沙囊2的内部装载有沙子，沙囊2的连接孔内贯穿下部钢丝绳4，由此沙囊吸能部件1的上部与下部钢丝绳4连接为一体，下部放置在桥面结构13上，这样当车辆撞击护栏时，沙囊吸能部件1首先对车辆进行缓冲，然后拉动网状的弹力拉条3对车辆进行再次缓冲。

在本发明中的优选实施例中，弹力拉条3由弹簧钢制成，且弹簧钢的外表包裹有聚乙烯树脂外衣，由此制成的弹力拉条3具有强度高、耐久性好的优点。

在本发明的优选实施例中，护栏立柱10和立柱底部转轴207均采用圆柱形结构。

在本发明的优选实施例中，上部钢丝绳5和下部钢丝绳4采用相同的设置，且均经过磷化处理，以提高钢丝绳的耐腐蚀性。

本发明一种桥梁多级吸能护栏的工作原理为：

当车辆与护栏发生碰撞后，车辆先与底部的沙囊吸能部件1接触，沙囊吸能部件1自身的弹性可以吸收车辆的部分动能；车体向前产生的位移将使得弹力拉条3产生一定变形，变形的弹力拉条3进一步吸收车辆撞击的能量；在弹力拉条3产生变形后，带动弹簧102和可伸缩套筒101工作，利用弹簧的伸缩变形进一步吸收车辆撞击的能量，当以上措施不足以抵消车辆碰撞的动能时，立柱底部转轴207发生转动，引起扭转弹簧202变形以及立柱底部转轴207与橡胶垫205发生磨檫，以此进一步消耗碰撞能量。事故处理后，整个护栏系统将在各个弹簧的恢复力作用下一定程度上恢复其使用功能，经过简单修复即可重新使用，从而降低了使用维护费用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，包括设置在桥面结构(13)上的护栏立柱(10)，每个护栏立柱(10)上分别连接有护栏端部刚性柱(12)，护栏立柱(10)与护栏端部刚性柱(12)之间通过固定弹簧(6)和伸缩套筒吸能装置(100)连接；两护栏端部刚性柱(12)之间通过横向的弹力拉条(3)、上部钢丝绳(5)和下部钢丝绳(4)连接，其中弹力拉条(3)设置在上部钢丝绳(5)和下部钢丝绳(4)之间；还包括放置在桥面结构(13)上的沙囊(2)，下部钢丝绳(4)穿过沙囊(2)上的支撑孔连接至两端的护栏端部刚性柱(12)，沙囊(2)内装载有沙子形成沙囊吸能部件(1)；

所述固定弹簧(6)的两端通过弹簧安装座(7)分别固定在护栏立柱(10)和护栏端部刚性柱(12)上，固定弹簧(6)的内部贯穿有限位钢缆(8)，限位钢缆(8)的两端分别与弹簧安装座(7)连接，还包括固定在桥面结构(13)上的金属壳体(206)，金属壳体(206)内连接有设置在护栏立柱(10)底部的立柱底部转轴(207)；金属壳体(206)的内部设置有隔层，隔层将金属壳体(206)的内部分为上下两个环形槽，其中上部环形槽内设置有扭转弹簧(202)，扭转弹簧(202)套设在立柱底部转轴(207)上，扭转弹簧(202)的一端固定在金属壳体(206)的隔层上，另一端固定在立柱底部转轴(207)的立柱上；下部环形槽用于支撑设置在立柱底部转轴(207)上的转盘，转盘的底面与下部环形槽的支撑面之间摩擦接触；立柱底部转轴(207)的外壁与金属壳体(206)的纵向接触面之间设置有润滑涂层(203)；立柱底部转轴(207)的底面与金属壳体(206)的底面之间留有间隙形成空腔(204)。

2.如权利要求1所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述护栏立柱(10)的底面与金属壳体(206)的支撑面之间摩擦接触。

3.如权利要求2所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述摩擦接触均为采用橡胶垫(205)实现，且设置在护栏立柱(10)的底面与金属壳体(206)上表面之间的橡胶垫(205)经过润滑处理。

4.如权利要求1所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述立柱底部转轴(207)的径向尺寸小于护栏立柱(10)的径向尺寸。

5.如权利要求1所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述伸缩套筒吸能装置(100)包括可伸缩套筒(101)和弹簧(102)，可伸缩套筒(101)由内筒和外筒构成，内筒的外壁与外筒的内壁分别设置有限制可伸缩套筒(101)移动位置的挡圈，且挡圈分别位于内筒和外筒的活动端的端部，内筒的另一端固定至护栏端部刚性柱(12)，外筒的另一端固定至护栏立柱(10)；弹簧(102)包裹在可伸缩套筒(101)的外壁，弹簧(102)的两端与伸缩套筒固定座(11)固定连接。

6.如权利要求1所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，还包括若干纵向设置的弹力拉条(3)，纵向弹力拉条(3)的两端分别固定连接至上部钢丝绳(5)和下部钢丝绳(4)，且纵向弹力拉条(3)与横向弹力拉条(3)的交叉连接。

7.如权利要求1所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述上部钢丝绳(5)和下部钢丝绳(4)外均设置有磷化涂层。

8.如权利要求1或6所述的一种桥梁多级吸能护栏，其特征在于，所述弹力拉条(3)的外表设置有聚乙烯树脂外衣。