CN110219269B - 一种自适应粘滞阻尼防撞墩 - Google Patents

一种自适应粘滞阻尼防撞墩 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自适应粘滞阻尼防撞墩，包括主体结构、刚性骨架、碰撞板及若干个粘滞阻尼室，刚性骨架嵌设在主体结构内部，粘滞阻尼室设置在刚性骨架内，粘滞阻尼室内设置有带阻尼孔的活塞，活塞杆的末端伸至刚性骨架外并与碰撞板铰接，发生碰撞时，碰撞板向靠近粘滞阻尼室的方向移动，使粘滞液经阻尼孔流动，在这个过程中消耗碰撞能量，碰撞板既可发生水平移动，又可在承受偏心碰撞冲击时发生倾斜移动，从而保证防撞墩可抵抗不均匀、有偏心距的撞击力，并自动适应偏心碰撞的情形，特别适用于一些桥台、桥梁体及傍山路等特殊路段。粘滞阻尼室内设有复位弹簧，碰撞发生后，碰撞板可自动复位，可重复使用，实用性强，经济性好。

Description

一种自适应粘滞阻尼防撞墩
技术领域
本发明涉及道路交通运输基础设施领域，尤其是一种自适应粘滞阻尼防撞墩。
背景技术
近几十年来，我国在城乡公路建设、高速公路及铁路建设等基础设施方面加大了投入，我国的道路交通运输事业得到了迅猛的发展，带动了城市和农村经济的发展，并促使了人们收入水平的提高。我国的私家车数量不断增多，在道路两旁设置防撞护栏或防撞墩是公路行车最重要的安全保障措施之一，尤其像急弯、坡路、桥梁、傍山及临水临崖路等危险路段，防撞护栏或防撞墩的防护效果直接决定了车辆及车内人员的损伤程度。现行的公路与铁路交通工程领域，道路两侧的防撞措施主要为金属防撞护栏或混凝土防撞柱等。一方面，现有的金属防撞护栏存在结构强度不够，汽车(尤其是大型客、货运汽车)撞坏防护栏而导致车毁人亡的事故时有发生，且现有的金属防撞护栏在受到一次冲击之后大多会变形严重且不可复原，需要重新施工修复，费时费工；另一方面，现有的很多混凝土防撞柱的刚度偏大，容易使车辆发生反弹等二次伤害；再一方面，在大多数路况下，尤其是像急弯路段和坡路路段，车辆与路边的防撞墩的碰撞不是正面碰撞，而是带偏心距的倾斜碰撞，若防撞墩本身刚度过大，则对车辆的反向冲击能量会过大，车辆极易发生二次旋转甚至翻车，严重威胁着车内人员的生命安全，因此，现有技术中，需要一种安全性能更高的防撞墩来解决这个问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种自适应粘滞阻尼防撞墩，以解决背景技术中提出的问题。
一种自适应粘滞阻尼防撞墩，包括主体结构、刚性骨架、碰撞板、至少两个粘滞阻尼室及设置在粘滞阻尼室内的活塞。所述主体结构固定在地基上，所述刚性骨架嵌设在主体结构内部，所述粘滞阻尼室设置在刚性骨架内和/或所述粘滞阻尼室由刚性骨架与主体结构围合而成。每一个所述粘滞阻尼室内均充注有粘滞液，且每一个所述粘滞阻尼室内均设置有一个活塞，所述活塞包括与粘滞阻尼室的内壁滑动配合的活塞块及与活塞块连接的活塞杆，活塞块将其所在的粘滞阻尼室分隔成靠近活塞杆一侧的有杆腔及远离活塞杆一侧的无杆腔。活塞杆一端与活塞块连接，另一端穿过刚性骨架上预设的活塞孔后伸至刚性骨架外，活塞块上设置有使粘滞阻尼室的有杆腔和无杆腔连通的阻尼孔。所述碰撞板的正面作为直接或间接接受碰撞冲击的碰撞面，各个粘滞阻尼室中伸出的活塞杆末端均与所述碰撞板的背面连接。发生碰撞时，碰撞板向靠近粘滞阻尼室的方向移动，无杆腔内的液体压力增大，粘滞液经阻尼孔流入有杆腔，在这个过程中将碰撞能量转化为液体的内能。所述活塞杆末端与碰撞板背面的连接为铰接，使得碰撞板既可发生水平移动，又可在接受倾斜的碰撞冲击时发生倾斜移动，从而保证防撞墩可抵抗不均匀、有偏心距的撞击力。
优选的，所述活塞杆末端与碰撞板背面的铰接为球形铰接，使得碰撞板可发生各个方向的倾斜。
所述碰撞板包括硬质板、软质板及活塞连接块，所述活塞连接块固定在硬质板的背面并用于与活塞杆的末端形成铰接关系，所述软质板设置在硬质板的正面，用于直接承受碰撞并对碰撞起缓冲作用。
进一步的，所述粘滞阻尼室内设置有复位弹簧，所述复位弹簧设置在无杆腔内，复位弹簧的弹力方向沿活塞杆的长度方向设置，复位弹簧一端与粘滞阻尼室内壁连接，另一端与活塞块连接，在碰撞结束后，复位弹簧通过活塞使碰撞板复位。
优选的，所述复位弹簧采用高强度弹簧，所述刚性骨架与活塞材质为钢，所述主体结构为钢筋混凝土结构，所述粘滞液为液压油，所述软质板为橡胶板，橡胶软质板与硬质板之间采用胶粘的方式固定在一起。
优选的，所述粘滞阻尼室为沿竖直方向上下对称排列的两个或两组。当粘滞阻尼室为沿竖直方向上下对称排列的两组时，每一组粘滞阻尼室沿水平方向分布的数量至少为两个。
进一步的，所述粘滞阻尼室呈长方体结构，所述刚性骨架包括三块横向板及一块纵向连接板，三块横向板分别为上横向板、中横向板及下横向板，三块横向板均水平设置因而相互平行，纵向连接板与三块横向板垂直连接且与碰撞板平行，纵向连接板位于粘滞阻尼室的有杆腔外侧，所述活塞孔设置在纵向连接板上。
优选的，所述碰撞板的板面沿竖直方向设置，所述上横向板与下横向板对应有杆腔的一端分别设置有沿远离粘滞阻尼室的方向伸至主体结构边缘位置处的上延伸段与下延伸段，所述上延伸段、下延伸段与纵向连接板共同围成一个开口朝向碰撞板的凹槽，当碰撞板处于未受碰撞的自然状态时，所述活塞杆用于连接碰撞板的一端及碰撞板均位于凹槽外边缘处，所述凹槽的竖向宽度尺寸大于自然状态的碰撞板的竖向尺寸。
所述凹槽内部上下壁、粘滞阻尼室内部上下壁、活塞孔内侧与活塞杆的接触面上均粘附有润滑层，粘附有润滑层后的凹槽的竖向高度尺寸、有杆腔的竖向高度尺寸、活塞孔内壁的开孔尺寸分别与自然状态的碰撞板的竖向尺寸、活塞块的竖向尺寸、活塞杆的截面尺寸相同，润滑层既可起到减小磨擦的作用，又可以起密封防尘作用。
本发明至少具有以下有益效果：
第一，本发明提供的自适应粘滞阻尼防撞墩通过并列设置的多个粘滞阻尼器来吸收碰撞能量，将碰撞能量转化为粘滞液体的内能，从而平衡碰撞产生的冲击力，通过阻尼液来缓冲冲击荷载，可使撞击动力冲击作用显著下降。
第二，防撞墩可通过设置活塞上面的阻屁孔的大小和弹簧的弹性模量来控制防撞墩的碰撞刚度，从而避免交通工具与碰撞墩的刚性碰撞，提高驾驶员与乘客的安全性。
第三，防撞墩通过设置粘滞液双室空间与活塞连接板处的球形连接，防撞面可产生平移或倾斜位移，以自动适应偏心碰撞的情形，本发明特别适用于一些特殊路段，如桥台或桥梁体的防撞段、保证车辆行车安全的盘山公路两侧路段，也可联合道路两侧的标识牌等设施设置在一起。
本发明中，各个粘滞阻尼室内均设置有复位弹簧，碰撞发生后，在弹簧弹性势能的作用下，碰撞板可自动复位，从而达到重复使用的目的，减少防撞墩服役过程中的人工维护工作的频次，节省人工，实用性强，经济性好。
本发明一方面可以提高车辆行驶的安全性，一定程度减少车辆冲撞路肩而导致更严重的交通事故；另一方面，它还可以很好地提高公路的观感性，使得公路更加美观。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的自适应粘滞阻尼防撞墩的侧视剖面图；
图2是本发明优选实施例的自适应粘滞阻尼防撞墩的剖面立体结构图。
图中：1-主体结构，2-刚性骨架，21-活塞孔，22-上横向板，221-上延伸段，23-中横向板，24-下横向板，241-下延伸段，25-纵向连接板，26-凹槽，261-润滑层，3-碰撞板，31-硬质板，32-软质板，33-活塞连接块，4-粘滞阻尼室，41-有杆腔，42-无杆腔，5-活塞，51-活塞块，52-活塞杆，53-阻尼孔，6-地基，7-粘滞液，8-复位弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1～图2的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，包括主体结构1、刚性骨架2、碰撞板3、两个粘滞阻尼室4及设置在粘滞阻尼室内的活塞5，所述主体结构固定在地基6上，所述刚性骨架嵌设在主体结构内部，本实施例中，所述粘滞阻尼室设置在刚性骨架内且所述粘滞阻尼室由刚性骨架与主体结构围合而成，每一个所述粘滞阻尼室内均充注有粘滞液7，且每一个所述粘滞阻尼室内均设置有一个所述活塞，所述活塞包括与粘滞阻尼室的内壁滑动配合的活塞块51及与活塞块连接的活塞杆52，活塞块将其所在的粘滞阻尼室分隔成靠近活塞杆一侧的有杆腔41及远离活塞杆一侧的无杆腔42，活塞杆一端与活塞块连接，另一端穿过刚性骨架上预设的活塞孔21后伸至刚性骨架外，活塞块上设置有使粘滞阻尼室的有杆腔和无杆腔连通的阻尼孔53，所述碰撞板的板面沿竖直方向设置，且碰撞板的正面作为接受碰撞冲击的碰撞面，各个粘滞阻尼室中伸出的活塞杆末端均与所述碰撞板的背面连接，发生碰撞时，碰撞板向靠近粘滞阻尼室的方向移动，无杆腔内的液体压力增大，粘滞液经阻尼孔流入有杆腔，在这个过程中消耗碰撞能量。本实施例中，所述活塞杆末端与碰撞板背面的连接为球形铰接，使得碰撞板既可发生水平移动，又可随各个倾斜方向的碰撞冲击发生倾斜移动，从而保证防撞墩可抵抗各个方向的不均匀、有偏心距的撞击力。
本实施例中，所述碰撞板包括硬质板31、软质板32及活塞连接块33，所述活塞连接块焊接固定在硬质板的背面并用于与活塞杆52的末端形成球形铰接关系，所述软质板粘接设置在硬质板的正面，用于直接承受碰撞并对碰撞起缓冲作用。
本实施例中，所述粘滞阻尼室内设置有复位弹簧8，复位弹簧设置在无杆腔内，复位弹簧的弹力方向沿活塞杆的长度方向设置，复位弹簧一端与粘滞阻尼室内壁伸出的预埋件焊接连接，另一端与活塞块焊接连接，碰撞发生时，复位弹簧被压缩，在碰撞结束后，复位弹簧通过对活塞提供弹力而使碰撞板复位。
本实施例中，所述复位弹簧采用高强度弹簧，所述刚性骨架与活塞材质为钢，所述主体结构为钢筋混凝土结构，所述粘滞液为液压油，所述软质板为橡胶板，橡胶软质板与硬质板之间采用胶粘的方式固定在一起。
本实施例中，所述粘滞阻尼室为竖直方向上下对称排列的两个。
本实施例中，所述粘滞阻尼室呈长方体结构，活塞块为矩形板，所述刚性骨架包括三块横向板及一块纵向连接板25，三块横向板分别为上横向板22、中横向板23及下横向板24，上横向板22、中横向板23及下横向板24均水平设置因而相互平行，纵向连接板与三块横向板垂直连接且与碰撞板平行，纵向连接板位于粘滞阻尼室的有杆腔一侧，所述活塞孔设置在纵向连接板上。本实施例中，纵向连接板作为粘滞阻尼室的右侧壁板，粘滞阻尼室的左侧壁板由主体结构的混凝土壁面构成，该混凝土壁面上凸设有用于连接复位弹簧的钢制预埋件，高强度的复位弹簧与钢制预埋件焊接在一起。所述粘滞阻尼室的左侧壁板也可以是一块整体的与板面沿竖直方向设置的钢板，该钢板与位于粘滞阻尼室右侧的纵向连接板平行且与三块横向板垂直连接。
本实施例中，所述碰撞板的板面沿竖直方向设置，所述上横向板与下横向板对应有杆腔的一端分别设置有沿远离粘滞阻尼室的方向伸至主体结构边缘位置处的上延伸段221与下延伸段241，所述上延伸段、下延伸段与纵向连接板共同围成一个开口朝向碰撞板的凹槽26，当碰撞板处于未受碰撞的自然状态时，所述活塞杆用于连接碰撞板的一端及碰撞板均位于凹槽内，且碰撞板的外露面刚好与主体结构边缘齐平，在没有碰撞时，碰撞板不会影响防撞墩的美观。本实施例中，凹槽内部上下壁、粘滞阻尼室内部上下壁、活塞孔内侧与活塞杆的接触面上均粘附有沥青材质的润滑层261，粘附有润滑层后的凹槽的竖向宽度尺寸与自然状态的碰撞板的竖向尺寸相同，润滑层既可起到减小磨擦的作用，又可以起密封防尘作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，包括主体结构(1)、刚性骨架(2)、碰撞板(3)、至少两个粘滞阻尼室(4)及设置在粘滞阻尼室内的活塞(5)，所述主体结构固定在地基(6)上，所述刚性骨架嵌设在主体结构内部，所述粘滞阻尼室设置在刚性骨架内和/或所述粘滞阻尼室由刚性骨架与主体结构围合而成，每一个所述粘滞阻尼室内均充注有粘滞液(7)，且每一个所述粘滞阻尼室内均设置有一个活塞(5)，所述活塞包括与粘滞阻尼室的内壁滑动配合的活塞块(51)及与活塞块连接的活塞杆(52)，活塞块将其所在的粘滞阻尼室分隔成靠近活塞杆一侧的有杆腔(41)及远离活塞杆一侧的无杆腔(42)，活塞杆一端与活塞块连接，另一端穿过刚性骨架上预设的活塞孔(21)后伸至刚性骨架外，活塞块上设置有使粘滞阻尼室的有杆腔和无杆腔连通的阻尼孔(53)，所述碰撞板的正面作为直接或间接接受碰撞冲击的碰撞面，各个粘滞阻尼室中伸出的活塞杆末端均与所述碰撞板的背面连接，发生碰撞时，碰撞板向靠近粘滞阻尼室的方向移动，无杆腔内的液体压力增大，粘滞液经阻尼孔流入有杆腔，在这个过程中将碰撞能量转化为液体的内能，所述活塞杆末端与碰撞板背面的连接为铰接，使得碰撞板既可发生水平移动，又可在接受倾斜的碰撞冲击时发生倾斜移动，从而保证防撞墩可抵抗不均匀、有偏心距的撞击力；所述活塞杆末端与碰撞板背面的铰接为球形铰接，使得碰撞板可发生各个方向的倾斜；所述粘滞阻尼室为沿竖直方向上下对称排列的两个或两组，当粘滞阻尼室为沿竖直方向上下对称排列的两组时，每一组粘滞阻尼室沿水平方向分布的数量至少为两个。
2.根据权利要求1所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述碰撞板包括硬质板(31)、软质板(32)及活塞连接块(33)，所述活塞连接块固定在硬质板的背面并用于与活塞杆的末端形成铰接关系，所述软质板设置在硬质板的正面，用于直接承受碰撞并对碰撞起缓冲作用。
3.根据权利要求2所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述软质板为橡胶板，橡胶软质板与硬质板之间采用胶粘的方式固定在一起。
4.根据权利要求1所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述粘滞阻尼室呈长方体结构，所述刚性骨架包括三块横向板及一块纵向连接板(25)，三块横向板分别为上横向板(22)、中横向板(23)及下横向板(24)，三块横向板均水平设置因而相互平行，纵向连接板(25)与三块横向板垂直连接且与碰撞板平行，纵向连接板位于粘滞阻尼室的有杆腔外侧，所述活塞孔设置在纵向连接板上。
5.根据权利要求4所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述碰撞板的板面沿竖直方向设置，所述上横向板与下横向板对应有杆腔的一端分别包括有沿远离粘滞阻尼室的方向伸至主体结构边缘位置处的上延伸段(221)与下延伸段(241)，所述上延伸段、下延伸段与纵向连接板共同围成一个开口朝向碰撞板的凹槽(26)，当碰撞板处于未受碰撞的自然状态时，所述活塞杆用于连接碰撞板的一端及碰撞板均位于凹槽外边缘处，所述凹槽的竖向宽度尺寸大于自然状态的碰撞板的竖向尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述凹槽内部上下壁、粘滞阻尼室内部上下壁、活塞孔内侧与活塞杆的接触面上均粘附有润滑层(261)，粘附有润滑层后的凹槽的竖向高度尺寸、有杆腔的竖向高度尺寸、活塞孔内壁的开孔尺寸分别与自然状态的碰撞板的竖向尺寸、活塞块的竖向尺寸、活塞杆的截面尺寸相同，润滑层既可起到减小磨擦的作用，又可以起密封防尘作用。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述粘滞阻尼室内设置有复位弹簧(8)，所述复位弹簧设置在无杆腔内，复位弹簧的弹力方向沿活塞杆的长度方向设置，复位弹簧一端与粘滞阻尼室内壁连接，另一端与活塞块连接，在碰撞结束后，复位弹簧通过活塞使碰撞板复位。
8.根据权利要求7所述的一种自适应粘滞阻尼防撞墩，其特征在于，所述复位弹簧采用高强度弹簧，所述刚性骨架与活塞材质为钢，所述主体结构为钢筋混凝土结构，所述粘滞液为液压油。
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