CN109797688A - 一种公路桥墩防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公路桥墩防撞装置，包括依次包覆设在公路桥墩外侧的消能缓冲层和防撞层，防撞层包括外层钢板、内层钢板和防撞夹芯板，防撞夹芯板为由若干块钢片交接形成的折线型结构的薄壁板。防撞夹芯板固定在外层钢板与内层钢板之间。与传统公路桥墩防撞装置相比，本装置能够利用折纸型结构的防撞夹芯板减轻车辆和桥墩的损伤程度，保证车辆的安全。解决了传统公路桥墩防撞装置占地空间大和对车辆损伤大的问题。

Description

一种公路桥墩防撞装置

技术领域

本发明涉及公路防撞技术领域，具体地说是一种公路桥墩防撞装置。

背景技术

由于公路跨线桥的桥墩一般设在公路中间和两侧，极易造成车辆撞击公路桥墩的事故，产生严重的经济损失和人员伤亡，同时也严重影响桥梁的安全性。因此，有关跨线桥桥墩的安全设计，越来越受到重视。

目前，对于公路跨线桥桥墩防护，只是对桥墩进行简单处理，这种简单处理方法是在跨线桥墩底部四周外砌筑水泥隔离墩，以减少碰撞时车辆对桥墩的损害。但是，隔离墩的占地空间很大，常常会影响道路设计。并且，由于隔离墩是水泥砌筑的，对车辆的损伤会很大。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种公路桥墩防撞装置，该装置能够利用折纸型结构的防撞夹芯板减轻撞击对车辆和桥墩的损伤程度，相较传统公路桥墩防撞装置占地空间小。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种公路桥墩防撞装置，包括依次包覆设在公路桥墩外侧的消能缓冲层和防撞层，防撞层包括外层钢板、内层钢板和防撞夹芯板，防撞夹芯板为折纸型结构，防撞夹芯板固定在外层钢板与内层钢板之间。当防撞层的外层钢板受到撞击后，将力传递给折纸型结构的防撞夹芯板，折纸型结构的防撞夹芯板发生形变吸收一部分的动能，进而减轻撞击对车辆和桥墩的损伤，起到防撞作用。

优选地，防撞夹芯板为由若干块钢片交接形成的折线型结构的薄壁板。折线型结构的薄壁板包括多个相互连接的折纸型结构单元，折纸型结构单元包括两块相互连接的钢板，两块钢板的折痕相连接且不共线。有益效果是：该折纸型结构简单，制作方便，形状容易调整，保持能力好，使得防撞夹芯板具备较好的吸能减震的效果，不容易溃散，并且折纸型结构还具备轻质高强、张力大等特点，进一步吸收撞击产生的能量，减少撞击力对车辆和缓冲层的损害。具体构造要求为φ＝45°，β＝67.5°，ω＝120°，θ＝60°时折纸型的结构受力更合理，防撞防冲击的效果更好。具体的几何尺寸关系为：

h＝a sinβsinθ

L＝2a(1-sin²βsin²θ)^1/2

优选地，防撞夹芯板的每一块钢板的外表面上均喷涂有聚脲弹性体材料形成聚脲弹性体材料层。聚脲弹性体材料，具有极强弹性，能够发生一定弹性形变，提高防撞夹芯板的结构保持能力。聚脲弹性体材料能够有效提高钢板的吸能能力，而且当钢板被穿透时，能够显著降低弹体的残余速度，约束伤口扩展。因此在折纸型结构外表面上喷涂聚脲弹性体材料进一步更好的起到缓解公路桥墩受到撞击时的损害程度，进一步保障车辆及人的安全，减少损失。

优选地，在内层钢板与防撞夹芯板之间、外层钢板与防撞夹芯板之间以及防撞夹芯板的钢板之间均填充有填充物。填充物可以有效地提高防撞层的抗冲击强度。

优选地，填充物为超高分子量聚乙烯纤维材料。超高分子量聚乙烯纤维材料具有非常显著的抗冲击强度。

优选地，消能缓冲层以超高性能混凝土为覆层。超高性能混凝土为含有较高比例的微细短钢纤维的增强材料，由最大堆积密度理论组成的最佳比例的不同粒径颗粒，并加入高效减水剂等的水泥基结构工程材料。其具有超高力学性能、超高耐久性和优良的耐磨和抗爆性能及抗冲击性能等特点。可以有效减小结构自重，增大能量耗散，提高构件的延性。进而进一步消耗动能，从而有效缓解撞击力，保证车辆安全，减少对公路桥墩的损害，减小损失。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.与传统公路桥墩防撞装置相比，本装置能够利用折纸型结构的防撞夹芯板减轻车辆和桥墩的损伤程度，保证车辆的安全。解决了传统公路桥墩防撞装置占地空间大和对车辆损伤大的问题。

2.消能缓冲层以超高性能混凝土作为覆层。超高性能混凝土其具有超高力学性能、超高耐久性和优良的耐磨和抗爆性能及抗冲击性能等特点。可以有效减小结构自重，增大能量耗散，提高构件的延性。聚脲弹性体材料，具有极强弹性，能够发生一定弹性形变，提高防撞夹芯板的结构保持能力。超高分子量聚乙烯纤维材料具有非常显著的抗冲击强度。防撞层和消能缓冲层能够较好的分散和吸收撞击的动能，减轻撞击损伤程度。

3.本装置结构简单、安装方便。

附图说明

图1为本发明的公路桥墩防撞装置和公路桥墩的俯视图。

图2为本发明的公路桥墩防撞装置和公路桥墩的结构示意图。

图3为图2中A处的防撞夹芯板结构的局部放大图。

图4为图3中B处的折纸型结构的细部放大图。

图5为图3中B处折纸型结构几何尺寸图。

图中的标号和对应的零部件名称为：1为防撞层，2为消能缓冲层，3为公路桥墩，11为外层钢板，12为内层钢板，13为防撞夹芯板，131为折纸型结构钢片，132为聚脲弹性体材料层，14为填充物。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明做进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

一种公路桥墩防撞装置，本实施例中用于圆形的公路桥墩，其包括防撞层和消能缓冲层，消能缓冲层环设包覆在公路桥墩外侧，防撞层包覆在消能缓冲层外。消能缓冲层以超高性能混凝土作为覆层。超高性能混凝土为含有较高比例的微细短钢纤维的增强材料，由最大堆积密度理论组成的最佳比例的不同粒径颗粒，并加入高效减水剂等的水泥基结构工程材料。其具有超高力学性能、超高耐久性和优良的耐磨和抗爆性能及抗冲击性能等特点。可以有效减小结构自重，增大能量耗散，提高构件的延性。

防撞层包括外层钢板、内层钢板以及固定设于两层钢板之间的折纸型结构的防撞夹芯板；防撞夹芯板为由若干块钢片交接形成的折线型结构的薄壁板。当防撞层的外层钢板受到撞击后，将力传递给折纸型结构的防撞夹芯板，折纸型结构的防撞夹芯板发生形变吸收一部分的动能。当折纸型结构的防撞夹芯板受到撞击力时，折纸型结构保持能力好，具备吸能减震的效果，不容易溃散，同时，折纸型结构还具备轻质高强、几何形状容易调整，张力大等特点。并且该折纸型结构能够较好地将没有被消耗的动能传递到消能缓冲层。如图5所示，折纸型结构几何尺寸中φ＝45°，β＝67.5°，ω＝120°，θ＝60°时折纸型的结构受力更合理，防撞防冲击的效果更好。钢板的外表面上均喷涂有聚脲弹性体材料形成聚脲弹性体材料层。聚脲弹性体材料(spray polyurea elastomer，简称为SPUA)是一种力学性能优异的材料，其具有拉伸强度大、弹性模量高及伸长率大的特点。并且聚脲能够在不同材料、不同角度的立面上进行喷涂，且能够快速形成一定的强度，在防腐、防水、防磨、抗冲击等领域得到了广泛应用，研究表明，聚脲涂层能够有效提高金属板的吸能能力，而且当板件被穿透时，能够显著降低弹体的残余速度，约束伤口扩展。因此在折纸型结构内表面上喷涂聚脲弹性体材料进一步更好的起到缓解桥墩受到撞击时的损害程度，进一步保障车辆及人的安全，减少损失。在内层钢板与防撞夹芯板之间、外层钢板与防撞夹芯板之间以及防撞夹芯板的钢板之间均填充有超高分子量聚乙烯纤维材料。超高分子量聚乙烯纤维材料(UHMWPE)，UHMWPE具有非常显著的抗冲击强度，UHMWPE纤维材料的抗冲击强度与钢铁材料相当，大约是PC材料抗冲击强度的1.5倍，与PPS、PET、PP材料相比，UHMWPE的抗冲击强度要远远高于这些常用的树脂和工程塑料所以在一些对抗冲击性要求较高的领域。再者，消能缓冲层以超高性能混凝土作为覆层。超高性能混凝土其具有超高力学性能、超高耐久性和优良的耐磨和抗爆性能及抗冲击性能等特点。可以有效减小结构自重，增大能量耗散，提高构件的延性。聚脲弹性体材料，具有极强弹性，能够发生一定弹性形变，提高防撞夹芯板的结构保持能力。超高分子量聚乙烯纤维材料具有非常显著的抗冲击强度。防撞层和消能缓冲层能够较好的分散和吸收撞击的动能，减轻撞击损伤程度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种公路桥墩防撞装置，其特征在于：包括依次包覆设在公路桥墩外侧的消能缓冲层和防撞层，防撞层包括外层钢板、内层钢板和防撞夹芯板，防撞夹芯板为折纸型结构，防撞夹芯板固定在外层钢板与内层钢板之间。

2.按照权利要求1所述的公路桥墩防撞装置，其特征在于：防撞夹芯板为由若干块钢片交接形成的折线型结构的薄壁板。

3.按照权利要求2所述的公路桥墩防撞装置，其特征在于：防撞夹芯板的每一块钢板的外表面上均喷涂有聚脲弹性体材料形成聚脲弹性体材料层。

4.按照权利要求3所述的公路桥墩防撞装置，其特征在于：在内层钢板与防撞夹芯板之间、外层钢板与防撞夹芯板之间以及防撞夹芯板的钢板之间均填充有填充物。

5.按照权利要求4所述的公路桥墩防撞装置，其特征在于：填充物为超高分子量聚乙烯纤维材料。

6.按照权利要求1所述的公路桥墩防撞装置，其特征在于：消能缓冲层以超高性能混凝土为覆层。