CN109338954A - 一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置 - Google Patents

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张于晔
潘睿阳
杨旭
秦明霞
马煜
蔡苗倩
任飞
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    • E01F15/141—Safety arrangements for slowing, redirecting or stopping errant vehicles, e.g. guard posts or bollards; Arrangements for reducing damage to roadside structures due to vehicular impact specially adapted for local protection, e.g. for bridge piers, for traffic islands for column or post protection
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    • E01D19/02—Piers; Abutments ; Protecting same against drifting ice

Abstract

本发明公开了一种钢板‑聚氨酯组合式桥墩防撞装置，针对有可能发生的车‑桥墩撞击，采取了分级设防的措施，即由外侧的防撞层防止车辆对桥墩的直接撞击进而减轻车辆的撞击力度，从而保护桥墩并减轻撞击对车辆造成的损伤；由内侧的缓冲层耗能进而减轻撞击对桥墩的损伤。可以有效地防止车辆对桥墩的直接撞击，减少撞击对桥墩与车辆的损伤。本发明选用钢板‑聚氨酯材料作为主要耗能材料。钢板‑聚氨酯材料具有结构简单、抗疲劳性能好、刚度大、强度高、减震缓冲性能好、制造方便、耐水耐火等优点。防撞层的聚氨酯滚筒易于更换、便于修复。本发明结构简单，易于拆装。对轻微剐蹭、撞击所造成的损伤，可以仅更换防撞层的聚氨酯滚筒来进行修复。

Description

一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置
技术领域
本发明涉及一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置。
背景技术
随着经济的发展和科技的进步，我国公路交通迅速发展，梁式桥得到了越来越广泛的应用。桥墩作为桥梁的下部结构，不仅承担着结构自重和桥梁荷载，还时刻承担着遭受车辆撞击的风险。在车辆撞击事故中，桥墩会因车辆的直接冲击而受到损伤。多起国内外的事故表明，当受到车辆撞击时，按照现有规范设计的桥墩可能发生断裂破坏甚至引发桥梁的整体垮塌，从而造成更为严重的二次灾害。因此，桥墩的保护装置应该受到重视，在此之上应该加大投入。
目前，现有的桥墩保护装置的主要形式为整体直接固定在桥墩上，这样的装置有两种缺点：一是保护装置一旦受到部分损毁就要全部更换，即使是车辆对保护装置的剐蹭也会对其造成不小的损害，且维修更换较为复杂，成本较高，如此便增加了后期成本。二是现有的保护装置大多仅考虑了对桥墩的保护而忽略了撞击过程对车辆的损伤。在车辆撞击的过程中，耗能装置虽然可以延长撞击时间并耗能，但是现有的保护装置吸能效果有限，不能很好地保护直接撞击的车辆，在直接撞击下，车辆仍然会有较大的损伤，进而伤害到车内人员。
因此，需要一种新的桥墩防撞装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，
一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，包括缓冲层和防撞层，所述缓冲层包裹在桥墩的外侧，所述防撞层设置在所述缓冲层的外侧，所述缓冲层包括第一钢板、聚氨酯夹层和第二钢板，所述第一钢板、聚氨酯夹层和第二钢板从内到外依次设置在所述桥墩的外侧；所述防撞层包括钢支架和聚氨酯滚筒，所述聚氨酯滚筒通过所述钢支架连接所述第二钢板。
更进一步的，所述桥墩、第一钢板、聚氨酯夹层和第二钢板之间连接方式均为粘接。
更进一步的，所述钢支架焊接在所述第二钢板上。
更进一步的，所述第二钢板的四周设置有一圈所述聚氨酯滚筒。
更进一步的，所述第一钢板和第二钢板的厚度为3-5mm，所述聚氨酯夹层的厚度为250mm-300mm。
更进一步的，所述缓冲层的高度为1.5-1.8m，自所述桥墩的底部安装。
更进一步的，所述聚氨酯滚筒的高度为600-800mm，外径为200-300mm，内径为70-100mm。
更进一步的，所述聚氨酯滚筒包括钢滚筒和聚氨酯层，所述聚氨酯层设置在所述钢滚筒的外侧。
更进一步的，所述钢支架上设置有钢柱，所述钢柱与所述桥墩平行。
更进一步的，还包括轴承，所述聚氨酯滚筒通过轴承连接所述钢柱。
发明原理：
本发明为组合式保护装置，该装置将桥墩防撞与冲击保护两种功能相结合。以桥墩周围设置的缓冲层起到吸收冲技能、保护桥墩的作用；以设置在缓冲层外侧的防撞层起到防止车辆对桥墩的直接撞击、从而减轻对桥墩与车辆自身的损伤，间接保护车内人员的作用。其次，在材料的使用上，本发明所述的缓冲层为聚氨酯-钢夹层缓冲层，这种聚氨酯-钢板夹层结构体系是在两层钢板之间注入聚氨酯核芯，由弹性体芯材与钢板内表层牢固粘接而形成复合结构，其外侧为钢板，厚度相对薄，内侧为聚氨酯芯层，厚度相对较大。外侧钢板的作用是提高板材的拉伸强度，表面抗冲撞能力以及分布荷载的作用。芯层聚氨酯材料的主要作用是耗能吸能，并且在保证强度的情况下减轻质量。
有益效果：本发明的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置针对有可能发生的车-桥墩撞击，采取了分级设防的措施，即由外侧的防撞层防止车辆对桥墩的直接撞击进而减轻车辆的撞击力度，从而保护桥墩并减轻撞击对车辆造成的损伤；由内侧的缓冲层耗能进而减轻撞击对桥墩的损伤。可以有效地防止车辆对桥墩的直接撞击，减少撞击对桥墩与车辆的损伤。
本发明选用钢板-聚氨酯材料作为主要耗能材料。钢板-聚氨酯材料具有结构简单、抗疲劳性能好、刚度大、强度高、减震缓冲性能好、制造方便、耐水耐火等优点，非常适于作为保护桥墩的材料。
防撞层的聚氨酯滚筒易于更换、便于修复。本发明结构简单，易于拆装。对轻微剐蹭、撞击所造成的损伤，可以仅更换防撞层的聚氨酯滚筒来进行修复，从而降低维护成本。
附图说明
图1是本发明的等轴测视图；
图2是本发明的前视图；
图3是本发明的上视图；
图4是本发明的下视图；
图5是图2的A-A断面图，表示所述的缓冲层；
图6是图2的B-B断面图，表示所述的防撞层；
图7是图3的C-C剖面图；
1、桥墩；2、第一钢板；3、聚氨酯夹层；4、第二钢板；5、钢支架；6、聚氨酯滚筒；7、钢柱；8、轴承；9、钢滚筒；10、聚氨酯层。
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。
如图1所示：本发明的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，桥墩1外侧设置保护装置。保护装置下端与桥墩底部平齐。防撞装置由缓冲层和防撞层两部分组成。
缓冲层由第一钢板2、聚氨酯夹层3、第二钢板4组成，第一钢板2、聚氨酯材料3与第二钢板4为同心圆结构，共同固定在桥墩周围。其中，第一钢板2与桥墩1的连接方式为粘接，第一钢板2与聚氨酯夹层3的连接方式为粘接，聚氨酯夹层3与第二钢板4的连接方式为粘接。缓冲层外为防撞层。
防撞层由钢支架5与聚氨酯滚筒6构成。钢支架5由两个等大环形钢管与若干竖向钢管组成。环形钢管与缓冲层为同心圆，用辐射状钢管与缓冲层的最外侧第二钢板4焊接，从而使缓冲层与防撞层成为一个整体。竖向钢管绕缓冲层作圆周阵列，作为防撞层的支护与聚氨酯滚筒的转动轴。在钢支架5上加装防撞滚筒6。
具体地，防撞滚筒的加装方式如图7所示：钢支架5上设置有若干竖直方向的钢柱7，在竖直钢柱7的外围加装轴承8，轴承8外固结钢滚筒9，在钢滚筒9的外侧粘接聚氨酯层10。
更具体而言，所述桥墩1外侧的第一钢板2、聚氨酯夹层3、第二钢板4共同组成的聚氨酯-钢夹层，具有良好的吸能能力。采用这样的结构设置，可以有效地起到缓冲、耗能、保护的作用。
更具体而言，钢滚筒9与聚氨酯层10共同构成防撞滚筒。当车辆与防撞滚筒接触时，可以通过防撞滚筒的滚动来便宜车辆的行驶方向，从而改变撞击力的方向，避免了车辆与桥墩1的直接相撞。
更具体而言，本发明主要应用于有桥梁但缺少桥梁防护措施的城市道路上。根据我国规范，车辆撞击力作用点高度为距地面1.2m。因此，作为桥墩1的防护结构，其高度不能低于1.2m。为确保桥墩1更加安全，本发明采用其高度不低于1.2m。并且在防撞滚筒的外侧设置工程级反光膜带，增强视认性，提高驾驶员的警觉。
作为优选方案，所述缓冲层高度为1.5m—1.8m，自桥墩底面安装。
作为优选方案，所述第一钢板2和第二钢板4的厚度为3mm—5mm。
作为优选方案，所述聚氨酯夹层3的厚度为250mm—300mm。
作为优选方案，所述聚氨酯滚筒5高度为600mm—800mm，外径为200mm—300mm，内径为70—100mm。
作为优选方案，所述防撞层钢支架6的高度为1.2m—1.5m，自桥墩底面安装。圆环直径由桥墩直径、缓冲层厚度、聚氨酯滚筒直径共同决定。
发明原理：该钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置包括：缓冲层和防撞层。所述缓冲层连接在桥墩周围，主要由钢板-聚氨酯夹层组成。缓冲层为由内至外的同心圆结构，且均设置在桥墩外侧，由内至外分别为第一钢板、聚氨酯夹层、第二钢板。所述防撞层连接在缓冲层外侧，主要由钢支架和聚氨酯滚筒组成。钢支架设置在缓冲层的外侧，与缓冲层为同心圆结构并与缓冲层最外侧第二钢板连接。聚氨酯滚筒为圆柱体结构：内部为可绕轴转动的钢滚筒，钢滚筒外部包裹聚氨酯材料。该滚筒安装在钢支架之上并绕缓冲层作圆周阵列。本发明的工作原理是，当撞击发生时，车辆将先接触到防撞层，防撞层的聚氨酯滚筒发生转动，使车辆偏移原本的行驶轨道，从而避免了车辆对桥墩的直接撞击，减轻了车对桥墩的撞击力，同时避免了直接撞击对车辆的损伤。当撞击力由防撞层传递至缓冲层后，缓冲层将通过自身的变形来吸收能量，并延长接触时间，使撞击力峰值得以降低，从而减轻撞击力对桥墩的损伤。
以上所述构成本发明基本结构。

Claims (10)

1.一种钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于，包括缓冲层和防撞层，所述缓冲层包裹在桥墩(1)的外侧，所述防撞层设置在所述缓冲层的外侧，所述缓冲层包括第一钢板(2)、聚氨酯夹层(3)和第二钢板(4)，所述第一钢板(2)、聚氨酯夹层(3)和第二钢板(4)从内到外依次设置在所述桥墩(1)的外侧；所述防撞层包括钢支架(5)和聚氨酯滚筒(6)，所述聚氨酯滚筒(6)通过所述钢支架(5)连接所述第二钢板(4)。
2.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述桥墩(1)、第一钢板(2)、聚氨酯夹层(3)和第二钢板(4)之间连接方式均为粘接。
3.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述钢支架(5)焊接在所述第二钢板(4)上。
4.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述第二钢板(4)的四周设置有一圈所述聚氨酯滚筒(6)。
5.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述第一钢板(2)和第二钢板(4)的厚度为3-5mm，所述聚氨酯夹层(3)的厚度为250mm-300mm。
6.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述缓冲层的高度为1.5-1.8m，自所述桥墩(1)的底部安装。
7.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述聚氨酯滚筒(6)的高度为600-800mm，外径为200-300mm，内径为70-100mm。
8.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述聚氨酯滚筒(6)包括钢滚筒(9)和聚氨酯层(10)，所述聚氨酯层(10)设置在所述钢滚筒(9)的外侧。
9.根据权利要求1所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：所述钢支架(5)上设置有钢柱(7)，所述钢柱(7)与所述桥墩(1)平行。
10.根据权利要求9所述的钢板-聚氨酯组合式桥墩防撞装置，其特征在于：还包括轴承(8)，所述聚氨酯滚筒(6)通过轴承(8)连接所述钢柱(7)。
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