CN110485277A - 一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,包括带状防撞体和用于固定的高强度栓钉,带状防撞体包括可变形硬质层、缓冲层、橡胶袋和非牛顿流体填充物,可变形硬质层为有空腔的带状封闭结构;缓冲层置于橡胶袋和可变形的硬质外层之间,缓冲层中填充橡胶;橡胶袋为上下端分别设有流体入口和流体出口的封闭袋,流体入口和流体出口引至可变性硬质层外部,并在橡胶袋内填充非牛顿流体填充物;带状封闭结构通过高强度栓钉在背离行车方向的一侧桥墩面上与高架桥桥墩固定在一起,同时通过高强度栓钉将带状防撞体与桥墩基础固定。本发明的有益效果是:利用了非牛顿流体力学性质既保证非牛顿流体防撞装置的防撞性能、又有效缓冲车辆荷载的冲击力。

Description

一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置
技术领域
本发明涉及一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置。
背景技术
随着科学技术及社会经济的持续发展,道路、铁路、轨道交通等基础设施建设得到了快速的发展,为了尽可能保障车辆及行人的安全、减小土地资源的使用,以高架桥代替传统的路基结构在我国得到了广泛的应用,在缓解交通拥堵、提高运输效率等方面体现出了突出的技术优势。
桥墩作为高架桥的重要组成部分,对整体结构的稳定及安全起到至关重要的作用。随着城市车流量的日益增大,在多路线交叉口处,极易发生交通安全事故,而尤其以车辆撞击桥墩最为常见,引起的安全事故也最为严重。近年来,已发生多起货车撞击高架桥墩的交通事故,由于桥墩通常由混凝土浇筑而成,尽管具有较大的强度,但表现为较大的脆性,在车辆的撞击下轻者造成桥墩开裂,重者引起高架桥倒塌,造成严重的人身财产安全。为了保障桥墩的安全性,防止桥墩被车辆撞坏,同时也尽可能保证车辆及行人的安全,需要设置可靠的防撞装置对高架桥桥墩进行有效的保护。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种利用了非牛顿流体遇强则强、遇软则软的力学性质既保证保持了非牛顿流体防撞装置的防撞性能、又有效缓冲车辆荷载的冲击力的基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置。
本发明所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:包括带状防撞体和用于固定的高强度栓钉,所述带状防撞体包括可变形硬质层、缓冲层、橡胶袋和非牛顿流体填充物,所述的可变形硬质层为有空腔的带状封闭结构;所述缓冲层、橡胶袋设置于可变性硬质层的空腔内,所述缓冲层置于橡胶袋和可变形的硬质外层之间,并且所述缓冲层中填充橡胶;所述的橡胶袋为上下端分别设有流体入口和流体出口的封闭袋,流体入口和流体出口引至可变性硬质层外部,并在橡胶袋内填充非牛顿流体填充物;带状封闭结构通过高强度栓钉在背离行车方向的一侧桥墩面上与高架桥桥墩固定在一起,同时通过高强度栓钉将带状防撞体与桥墩基础固定,使带状防撞体与桥墩形成一个整体,提高防撞装置的稳定性与安全性,起到防护桥墩遭车辆撞击破坏的作用。
所述的非牛顿流体为聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏或家蚕丝再生溶液。
所述的缓冲层置于橡胶袋和可变形的硬质外层之间,起到保护橡胶袋因磨损、针刺或其他情况的损坏。
所述非牛顿流体填充物的填充量为90%,所述非牛顿流体通过流体入口填充入橡胶袋中,待流体填充90%时停止填充,通过真空泵抽真空后关闭流体入口阀门。所述的流体出口用于更换非牛顿流体时将橡胶袋中的非牛顿流体排出。
所述可变性硬质层面向桥墩以及桥墩基础的部分留有用于供高强度栓钉穿过的预留孔,在防撞结构损坏或桥墩检修等情况时可自由拆除。
鉴于车辆撞击桥墩的可能部位,同时为了尽可能节约资源和造价,防撞装置布置在地面以上3.5m的区域,且可变性硬质层上粘贴对行驶车辆提供警示作用的反光膜。
本发明的有益效果:本发明提供的基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置充分利用了非牛顿流体遇强则强、遇软则软的力学性质,当桥墩防撞装置受到车辆的猛烈撞击时,由于非牛顿流体的粘滞性瞬时增强特性,牛顿流体填充物会在瞬间变为硬化状态,形成坚如钢铁的刚性板结构,将车辆荷载所产生的高度集中的应力形成应力有效减小的均布荷载作用于桥墩结构上,大幅减小了对桥墩的撞击应力,保持了非牛顿流体防撞装置的防撞性能;而当车辆以较小的速度撞击到桥墩时,非牛顿流体填充物表现为液体的流动性,可有效缓冲车辆荷载的冲击力,减小对车辆的损坏。防撞装置中非牛顿流体可通过流体入口填入,通过流体出口排出,可根据需要随时更换非牛顿流体,简单快捷,便于操作,同时防撞装置通过高强度栓钉与桥墩和基础连接,可自由安装与拆卸,在充分保障桥墩防撞功能的前提下,最大限度的满足了资源节约、环境友好的绿色建造理论。
附图说明
图1a为本发明提供的基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置的整体图;
图1b是图1的局部放大图;
图2为图1中A-A截面的剖面示意图。
图中:1为高架桥桥墩、2为桥墩基础、3为带状防撞体、4为高强度栓钉、5为可变形硬质层、6为缓冲层、7为橡胶袋、8为非牛顿流体填充物、9为流体入口、10为流体出口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参照附图:
实施例1本发明所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,包括带状防撞体3和用于固定的高强度栓钉4,所述带状防撞体3包括可变形硬质层5、缓冲层6、橡胶袋7和非牛顿流体填充物8,所述的可变形硬质层5为有空腔的带状封闭结构;所述缓冲层6、橡胶袋7设置于可变性硬质层的空腔内,所述缓冲层6置于橡胶袋7和可变形硬质层5之间,并且所述缓冲层6中填充橡胶;所述的橡胶袋7为上下端分别设有流体入口9和流体出口10的封闭袋,流体入口9和流体出口10引至可变性硬质层外部,并在橡胶袋7内填充非牛顿流体填充物8;带状防撞体3通过高强度栓钉4在背离行车方向的一侧桥墩面上与高架桥桥墩1固定在一起,同时通过高强度栓钉将带状防撞体3与桥墩基础2固定,使带状防撞体3与桥墩1形成一个整体,提高防撞装置的稳定性与安全性,起到防护桥墩遭车辆撞击破坏的作用。
所述的非牛顿流体填充物8为聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏或家蚕丝再生溶液。
所述的缓冲层6置于橡胶袋和可变形的硬质外层之间,起到保护橡胶袋因磨损、针刺或其他情况的损坏。
所述非牛顿流体的填充量为90%,所述非牛顿流体通过流体入口填充入橡胶袋中,待流体填充90%时停止填充,通过真空泵抽真空后关闭流体入口阀门。所述的流体出口用于更换非牛顿流体时将橡胶袋中的非牛顿流体排出。
所述可变性硬质层5面向桥墩1以及桥墩基础2的部分留有用于供高强度栓钉穿过的预留孔,在防撞结构损坏或桥墩检修等情况时可自由拆除。
鉴于车辆撞击桥墩的可能部位,同时为了尽可能节约资源和造价,防撞装置布置在地面以上3.5m的区域,且可变性硬质层上粘贴对行驶车辆提供警示作用的反光膜。
本发明的工作原理如下:
当基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置3受到车辆的猛烈撞击时,由于非牛顿流体填充物8的粘滞性瞬时增强特性,非牛顿流体填充物8会在瞬间变为硬化状态,形成坚如钢铁的刚性板结构,将车辆荷载所产生的高度集中的应力形成应力有效减小的均布荷载作用于桥墩1结构上,大幅减小了对桥墩1的撞击应力,保持了非牛顿流体防撞装置3的防撞性能;而当车辆以较小的速度撞击到桥墩1时,非牛顿流体填充物3表现为液体的流动性,可有效缓冲车辆荷载的冲击力,减小对车辆的损坏。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:包括带状防撞体和用于固定的高强度栓钉,所述带状防撞体包括可变形硬质层、缓冲层、橡胶袋和非牛顿流体填充物,所述的可变形硬质层为有空腔的带状封闭结构;所述缓冲层、橡胶袋设置于可变性硬质层的空腔内,所述缓冲层置于橡胶袋和可变形的硬质外层之间,并且所述缓冲层中填充橡胶;所述的橡胶袋为上下端分别设有流体入口和流体出口的封闭袋,流体入口和流体出口引至可变性硬质层外部,并在橡胶袋内填充非牛顿流体填充物;带状防撞体通过高强度栓钉在背离行车方向的一侧桥墩面上与高架桥桥墩固定在一起,同时通过高强度栓钉将带状防撞体与桥墩基础固定,使带状防撞体与桥墩形成一个整体。
2.如权利要求1所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:所述的非牛顿流体填充物为聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏或家蚕丝再生溶液。
3.如权利要求2所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:所述非牛顿流体的填充量为90%。
4.如权利要求1所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:所述可变性硬质层面向桥墩以及桥墩基础的部分留有用于供高强度栓钉穿过的预留孔。
5.如权利要求1所述的一种基于非牛顿流体的高架桥桥墩可拆卸防撞装置,其特征在于:防撞装置布置在地面以上3.5m的区域,且可变性硬质层上粘贴对行驶车辆提供警示作用的反光膜。
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