CN109024218A - 用于t型梁连接构件抗爆抗冲击的防护装置和防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于T型梁连接构件抗爆抗冲击的防护装置和防护方法，属于桥梁工程领域；所述装置，包括T型梁的翼缘板、腹板和横隔板，所述翼缘板下部设置有第一抗爆构件，所述横隔板上设置有第二抗爆构件；采用柔性层和刚性层叠加的方法，通过各种材料不同性能得结合取得了对冲击波的缓冲以及抵抗爆炸弹片和冲击的效果。该装置和方法能有效抵抗爆炸和冲击破坏，可广泛应用于T型桥梁翼缘板及横隔板连接领域。

Description

用于T型梁连接构件抗爆抗冲击的防护装置和防护方法

技术领域

本发明用于T型梁连接构件抗爆抗冲击的防护装置和防护方法，属于桥梁工程技术领域。

背景技术

在T型桥梁工程中，翼缘板和横隔板连接缝极为重要，一旦在爆炸及冲击作用下破坏，将会导致整个桥梁结构的不稳定，影响桥梁的整体使用性能。同时，翼缘板作为主要受力构件、横隔板作为T梁之间的连接部位，爆炸和冲击作用很容易造成T梁及连接构件的破坏，甚至导致桥梁倒塌。针对爆炸产生的不确定性，有必要对某些发挥重要作用的T型桥梁薄弱部位，尤其是翼缘板和横隔板连接处设置抗爆抗冲击装置。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了用于T型梁连接构件抗爆抗冲击的防护装置和防护方法，该装置和方法能有效抵抗爆炸和冲击破坏。

本发明通过以下技术方案实现：

用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，包括T型梁的翼缘板、腹板和横隔板，所述翼缘板下部设置有第一抗爆构件，所述横隔板上设置有第二抗爆构件；

所述腹板两侧的翼缘板上设置有若干高强螺栓孔，所述高强螺栓孔对称分布于横隔板两侧，所述高强螺栓孔内固定设置有高强钢管；所述第一抗爆构件包括从上而下设置的高弹性钢板、泡沫铝板、普通钢板、第一碳纤维板和第一陶瓷板；所述第一抗爆构件设置有若干螺栓通孔，所述螺栓通孔与所述高强螺栓孔对应设置；所述第一抗爆构件和翼缘板通过所述螺栓通孔与所述高强螺栓孔连接在一起；

所述横隔板远离腹板的一侧与翼缘板连接的部分，预留用来穿过第一抗爆构件的半孔道；所述横隔板上设置有若干高强螺栓孔,所述高强螺栓孔对称分布于远离腹板的两侧，所述高强螺栓孔内固定设置有高强钢管；

所述第二抗爆构件为夹心结构，包括第二碳纤维板、前陶瓷板、后陶瓷板和碳纤维布，所述第二碳纤维板位于中心，所述前陶瓷板位于第二碳纤维板前面，所述后陶瓷板位于第二碳纤维板后面，所述碳纤维布包裹于前陶瓷板和后陶瓷板外部；所述第二抗爆构件设置有若干螺栓通孔，所述螺栓通孔与所述高强螺栓孔对应设置；所述第二抗爆构件和横隔板通过所述螺栓通孔与高强螺栓孔连接在一起。

所述第一抗爆构件的宽度大于两个翼缘板连接缝宽度之和，所述第一抗爆构件的长度小于或等于同一T梁的两个相邻横隔板间的净距离。

两个所述半孔道构成的一个孔道，所述孔道的结构和尺寸与第一抗爆构件截面的结构和尺寸相匹配。

所述第一抗爆构件和第二抗爆构件的各层之间通过环氧树脂粘结。

所述第一抗爆构件中的各钢板外覆喷漆。

所述前陶瓷板的厚度大于所述后陶瓷板。

一种使用所述装置用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击的防护方法，包括如下步骤：

第一步，在T型梁的翼缘板上沿着纵向设置若干高强螺栓孔，用于安装第一抗爆构件；在横隔板上设置半孔道和若干高强螺栓孔，用于安装第一抗爆构件和第二抗爆构件；制作第一抗爆构件和第二抗爆构件，并预留好螺栓通孔；

第二步，将T梁放置在实际结构位置，将横隔板上露出的连接钢筋进行连接，用混凝土将钢筋进行浇筑连接；浇筑完成之后，将第一抗爆构件穿过预留的横隔板的两个半孔道，并将所预留的螺栓通孔与高强螺栓孔对齐，用高强螺栓将其固定，连接完成；

第三步，将第二抗爆构件移至横隔板接缝处，将预留的螺栓通孔与横隔板预留的高强螺栓孔对齐，将高强螺栓穿过，然后拧紧固定；

第四步，最后将翼缘板连接处的钢筋进行连接，浇筑混凝土。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）本发明采用分部位抗爆结构，分为T梁翼缘板水平层和T梁横隔板垂直层抗爆结构。每个抗爆结构由柔性层和刚性层组成。T梁翼缘板上层抗爆结构：第一陶瓷版利用其高硬度高抗压的特性起到直接阻挡冲击波和直接阻挡弹片的能力，保障整体结构的稳定性。然后是第一碳纤维层，可进一步阻挡弹片和碎片，并且由于是和第一陶瓷板粘结在一起的，也可以弥补陶瓷韧性不足的缺点，也可以防止弹片将陶瓷炸裂使陶瓷失去效力，从而有效的实现了可以经受炮弹打击的作用。第一碳纤维板受到冲击波攻击时，可以增大其下一层普通钢板的受力面积。下一层普通钢板克服了泡沫铝板硬度强度不足的缺点，进一步提升了整体结构的抗爆炸冲击波和防弹防碎片的能力。同时，泡沫铝板具有良好的吸能缓冲作用，可以有效地缓解巨大的爆炸冲击波对结构的破坏，并且最后一层高弹性钢板也为结构提供了最后一层保障。T梁横隔板抗爆结构：第二防爆构件采用夹心的结构，以较厚的前陶瓷板为前板面，较薄的后陶瓷半为后板面，中间夹第二碳纤维板，最外面用碳纤维布包裹的方法，即使陶瓷受到受到攻击破裂也不会出现飞溅的情况，并且有双层陶瓷板防护，可以有效地抵挡已经被削弱了的冲击波。

（2）以上不同部位的抗爆结构通过高强螺栓和T梁翼缘板及横隔板进行连接。采用高强螺栓连接的同时，也保障了两个抗爆构件的连接可靠性，在胶结的基础上相当于加了螺栓的连接。尤其是第一抗爆构件保障了面板陶瓷板不会被炸飞而失去作用，同时第一抗爆构件中部以横隔板为支撑点，受到攻击时，可以将力迅速传递到桥梁各处，减小对局部的伤害，增加了其整体的抗爆性能。

（3）抗爆结构均在翼缘板以下的位置，车辆未与其进行直接的接触，间接的保护了所述抗爆构件的耐久性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为预留半孔道和高强螺栓孔位置示意图。

图2为第一抗爆构件层状结构示意图。

图3为第二抗爆构件层状结构示意图。

图4为横隔板示意图。

图5为第一抗爆构件穿过半孔道与T梁连接的示意图。

图6为本发明结构示意图；

图7为图6的A-A向示意图。

图中，2为翼缘板、3为腹板、4为横隔板、5为第一抗爆构件、6为第二抗爆构件、7为高强螺栓孔、8为高强钢管、9为半孔道、10为螺栓通孔、51为高弹性钢板、52为泡沫铝板、53为普通钢板、54为第一碳纤维板、55为第一陶瓷板、61为第二碳纤维板、62为前陶瓷板、63为后陶瓷板、64为碳纤维布。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例

如图1-7所示，

用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，包括T型梁的翼缘板2、腹板3和横隔板4，其特征在于，所述翼缘板2下部设置有第一抗爆构件5，所述横隔板4上设置有第二抗爆构件6；

所述腹板3两侧的翼缘板2上设置有若干高强螺栓孔7，所述高强螺栓孔7对称分布于横隔板4两侧，所述高强螺栓孔7内固定设置有高强钢管8；所述第一抗爆构件5包括从上而下设置的高弹性钢板51、泡沫铝板52、普通钢板53、第一碳纤维板54和第一陶瓷板55；所述第一抗爆构件5设置有若干螺栓通孔10，所述螺栓通孔10与所述高强螺栓孔7对应设置；所述第一抗爆构件5和翼缘板2通过所述螺栓通孔10与所述高强螺栓孔7连接在一起；

所述横隔板4远离腹板3的一侧与翼缘板2连接的部分，预留用来穿过第一抗爆构件5的半孔道9；所述横隔板4上设置有若干高强螺栓孔7,所述高强螺栓孔对称分布于远离腹板3的两侧，所述高强螺栓孔7内固定设置有高强钢管8；

所述第二抗爆构件6为夹心结构，包括第二碳纤维板61、前陶瓷板62、后陶瓷板63和碳纤维布64，所述第二碳纤维板61位于中心，所述前陶瓷板62位于第二碳纤维板61前面，所述后陶瓷板63位于第二碳纤维板61后面，所述碳纤维布64包裹于前陶瓷板62和后陶瓷板63外部；所述第二抗爆构件设置有若干螺栓通孔10，所述螺栓通孔10与所述高强螺栓孔7对应设置；所述第二抗爆构件和横隔板通过所述螺栓通孔与高强螺栓孔7连接在一起。

所述第一抗爆构件5的宽度大于两个翼缘板2连接缝宽度之和，所述第一抗爆构件5的长度小于或等于同一T梁的两个相邻横隔板4间的净距离。

两个所述半孔道9构成的一个孔道，所述孔道的结构和尺寸与第一抗爆构件5截面的结构和尺寸相匹配。

所述第一抗爆构件5和第二抗爆构件的各层之间通过环氧树脂粘结。

所述第一抗爆构件5中的高弹性钢板51和普通钢板53均外覆喷漆。

所述前陶瓷板62的厚度大于所述后陶瓷板63。

一桥梁结构单片T梁长20m，其腹板高2m、宽0.18m，横隔板4高1m、厚0.2m，翼缘板宽为1.6m、厚0.14m，两片T梁之间横隔板4接缝宽度0.15m，每片T梁设共五道横隔板。具体施工包括以下步骤：

1）T梁的制备：

在T型梁腹板3两侧的翼缘板2上沿着纵向设置若干高强螺栓孔7，横隔板4在预制的过程中要预留用来固定防护板的高强螺栓孔7，与腹板3对称，并且与第二防爆构件所预留的高强螺栓孔7相对应。在横隔板4与远离腹板3的一侧与翼缘板2连接的部分，预留高28~30mm，长30cm的半孔道9，用来穿过第一抗爆构件5；

高强螺栓孔7的预制，采用高强钢管8制作，并将高强钢管8连同钢筋一起用混凝土浇筑成型。

此处，所述翼缘板2上的高强螺栓孔的中心距离T梁翼缘板2及横隔板4边缘垂直距离最少10cm，此处选择0.2m。翼缘板2的高强螺栓孔7对称分布在横隔板4两侧；垂直距离横隔板4的垂直距离为0.4m、0.9m、1.4m；所述翼缘板2上的高强螺栓孔为两个圆柱形组成，上侧是高为0.02m，直径为0.05m的圆柱形，下侧是高为0.12m，直径为0.03m的圆柱形。

所述横隔板4上的高强螺栓孔的中心距离横隔板4边缘垂直距离为0.2m，两个高强螺栓孔中心距离翼缘板2的垂直距离分别为0.128m和0.628m，并且高强螺栓孔为直径为0.03m的圆柱形。

远离腹板3一侧的横隔板4与翼缘板2连接的部分，预留高0.028m，长0.3m的半孔道9，用来穿设第一抗爆构件5。所述翼缘板2和横隔板4上的高强螺栓孔的预制，采用直径为0.03m的Q345B钢管制作，并将Q345B钢管连同钢筋一起用混凝土浇筑成型。

2）第一抗爆构件5的制备：

高弹性钢板51采用厚度为1mm厚的3J33合金钢；所述泡沫铝板52采用厚度为20mm的闭孔泡沫铝；所述普通钢板53采用2mm厚的钢板；所述第一碳纤维板54采用2mm厚的碳纤维复合材料板；所述第一陶瓷板55采用3mm厚的氧化铝陶瓷板。将以上各板依次平行放置，用环氧树脂粘接起来，并预留若干螺栓通孔10，进行冷压处理，得到第一抗爆构件5。

所制成的第一抗爆构件5统一的长度为3.2m，宽度0.75m。高强螺栓孔10分布在长边靠内侧0.1m处，并且距离中间的位置垂直距离分别为0.5m、1.0m、1.5m，单个第一防爆构件5共设置12个高强螺栓孔10，高强螺栓孔10为圆孔，直径为0.03m。

3）所述第二抗爆构件6的制备：

采用夹心的模式进行连接，即陶瓷+碳纤维+陶瓷结构，在各板预留一定的高强螺栓孔7，将各板用环氧树脂胶粘接起来，最外层再用一层碳纤维布64包裹，进行冷压处理，制得的第二抗爆构件6长度为0.72m，宽度为0.75m。所述第二抗爆构件6形成若干整体的高强螺栓孔7，便于后期的固定。高强螺栓孔7的位置分别在第二抗爆构件6的四个角，高强螺栓孔为圆孔，直径为0.03m，其圆心距离第二抗爆构件6边缘垂直距离分别为0.1m。

4）将所有材料在工厂预制完成后，运至施工地进行搭配连接：

将T梁放置在实际指定的结构位置，将横隔板4上露出的连接钢筋进行连接，用混凝土将钢筋进行浇筑连接；浇筑完成之后，将第一抗爆构件5穿过预留的横隔板4的两个半孔道9，并将所预留的螺栓通孔与高强螺栓孔对齐，用高强螺栓将其固定，连接完成；

将第二抗爆构件移至横隔板4接缝处，将预留的螺栓通孔与横隔板4预留的高强螺栓孔对齐，将高强螺栓穿过，然后拧紧固定；

最后将翼缘板连接处的钢筋进行连接，浇筑混凝土。

本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，包括T型梁的翼缘板（2）、腹板（3）和横隔板（4），其特征在于，所述翼缘板（2）下部设置有第一抗爆构件（5），所述横隔板（4）上设置有第二抗爆构件（6）；

所述腹板（3）两侧的翼缘板（2）上设置有若干高强螺栓孔（7），所述高强螺栓孔（7）对称分布于横隔板（4）两侧，所述高强螺栓孔（7）内固定设置有高强钢管（8）；所述第一抗爆构件（5）包括从上而下设置的高弹性钢板（51）、泡沫铝板（52）、普通钢板（53）、第一碳纤维板（54）和第一陶瓷板（55）；所述第一抗爆构件（5）设置有若干螺栓通孔（10），所述螺栓通孔（10）与所述高强螺栓孔（7）对应设置；所述第一抗爆构件（5）和翼缘板（2）通过所述螺栓通孔（10）与所述高强螺栓孔（7）连接在一起；

所述横隔板（4）远离腹板（3）的一侧与翼缘板（2）连接的部分，预留用来穿过第一抗爆构件（5）的半孔道（9）；所述横隔板（4）上设置有若干高强螺栓孔（7）,所述高强螺栓孔（7）对称分布于远离腹板（3）的两侧，所述高强螺栓孔（7）内固定设置有高强钢管（8）；

所述第二抗爆构件为夹心结构，包括第二碳纤维板（61）、前陶瓷板（62）、后陶瓷板（63）和碳纤维布（64），所述第二碳纤维板（61）位于中心，所述前陶瓷板（62）位于第二碳纤维板（61）前面，所述后陶瓷板（63）位于第二碳纤维板（61）后面，所述碳纤维布（64）包裹于前陶瓷板（62）和后陶瓷板（63）外部；所述第二抗爆构件设置有若干螺栓通孔（10），所述螺栓通孔（10）与所述高强螺栓孔（7）对应设置；所述第二抗爆构件和横隔板（4）通过所述螺栓通孔（10）与高强螺栓孔（7）连接在一起。

2.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，所述第一抗爆构件（5）的宽度大于两个翼缘板（2）连接缝宽度之和，所述第一抗爆构件（5）的长度小于或等于同一T梁的两个相邻横隔板（4）间的净距离。

3.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，两个所述半孔道（9）构成的一个孔道，所述孔道的结构和尺寸与第一抗爆构件（5）截面的结构和尺寸相匹配。

4.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，所述第一抗爆构件（5）和第二抗爆构件的各层之间通过环氧树脂粘结。

5.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，所述第一抗爆构件（5）中各钢板外覆喷漆。

6.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，所述前陶瓷板（62）的厚度大于所述后陶瓷板（63）。

7.根据权利要求1所述的用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击防护装置，其特征在于，所述第二抗爆构件（6）的长度大于横隔板（4）高度的60%，宽度与第一抗爆构件（5）的宽度一致。

8.一种使用如权利要求1-7任一所述装置用于T型梁连接构件的抗爆抗冲击的防护方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在T型梁的翼缘板上沿着纵向设置若干高强螺栓孔，用于安装第一抗爆构件；在横隔板上设置半孔道和若干高强螺栓孔，用于安装第一抗爆构件和第二抗爆构件；制作第一抗爆构件和第二抗爆构件，并预留好螺栓通孔；

第二步，将T梁放置在实际结构位置，将横隔板上露出的连接钢筋进行连接，用混凝土将钢筋进行浇筑连接；浇筑完成之后，将第一抗爆构件穿过预留的横隔板的两个半孔道，并将所预留的螺栓通孔与高强螺栓孔对齐，用高强螺栓将其固定，连接完成；

第三步，将第二抗爆构件移至横隔板接缝处，将预留的螺栓通孔与横隔板预留的高强螺栓孔对齐，将高强螺栓穿过，然后拧紧固定；

第四步，最后将翼缘板连接处的钢筋进行连接，浇筑混凝土。