CN111155421A - 一种桥墩防滚石冲击装置和对滚石冲击进行监测的方法 - Google Patents

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黄伟
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Abstract

一种桥墩防滚石冲击装置，包括设置在桥墩外的护筒，护筒与桥墩之间设有减能垫层，环绕桥墩四周设有多组缓冲装置，所述缓冲装置，所述缓冲装置包括挡片，所述挡片通过多根弹簧与所述护筒连接，各组缓冲装置中相邻两片挡片之间通过柔性片连接。本发明能够降低滚石撞击桥墩的损伤，保护桥墩的安全及其使用性能。

Description

一种桥墩防滚石冲击装置和对滚石冲击进行监测的方法
技术领域
本发明涉及一种桥墩防滚石冲击装置和对滚石冲击进行监测的方法。
背景技术
随着我国基础建设规模的不断扩大和西部大开发战略的持续实施，我国桥梁建设数量不断增加。据不完全统计，我国现役公路桥梁总数近100万座，其中铁路桥梁总数30万座，已成为桥梁大国。桥梁是一种能跨越山区、沟谷等复杂地形的结构，常常受到不良地质灾害的影响，特别是山区桥梁，更容易遭受桥址处边坡滚落的巨石冲击。近年来，我国发生了多起滚石撞击桥墩事故。如2009年7月25日彻底关大桥垮塌事故，巨石冲撞了大桥桥墩，造成60m的桥面坍塌，造成了巨大的财产损失和不良的社会影响。桥墩防滚石撞击问题引起了人们的高度关注。再如2011年成雅高速公路曾发生山体滑坡伴随大量落石，造成周边桥墩受损，部分桥墩甚至存在落梁隐患。随着西部建设开发的不断发展，对于山区桥梁桥墩的防落石撞击研究已成为山区桥梁设计理论的一个重要课题。
现有的桥墩防滚石碰撞方法主要有两类。其一柔性防撞方法，采用波纹防撞结构以及在其环形空腔内填充缓冲减能材料，该类方法是将耗能结构固定或粘贴在桥墩表面。在风雨、温度、环境腐蚀等因素的影响下，防撞设施材料老化较快，其防撞效能降低，严重时防撞设施还会出现失效或脱落；其二在桥墩外层设置主动迎撞结构、中间设置吸能支撑结构、内层设置防护结构，中间设置的吸能系统可由各种消能耗能结构或者材料构成，但当防撞设施与桥墩不是一体结构的时候，它占地面积大，施工流程繁琐，建造成本较高，不适合在山区设置该设施。因此，现有的桥墩防撞装置的防撞功能还有待提高，亟待一种高效、智能化的桥墩防撞装置及方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种桥墩防滚石冲击装置和对滚石冲击进行监测的方法，能够降低滚石撞击桥墩的损伤，保护桥墩的安全及其使用性能。
为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：
一种桥墩防滚石冲击装置，包括设置在桥墩外的护筒，护筒与桥墩之间设有减能垫层，环绕桥墩四周设有多组缓冲装置，所述缓冲装置，所述缓冲装置包括挡片，所述挡片通过多根弹簧与所述护筒连接，各组缓冲装置中相邻两片挡片之间通过柔性片连接。
在所述护筒外设有多个限位管，限位管内设有压力传感器，各根弹簧一端与各限位管内压力传感器连接。
还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括单片机、电流/电压转换电路、A/D转换电路、信号发射电路和发射天线，各压力传感器接收到滚石撞击桥墩的脉冲信号后，输出4mA-20mA 的电流信号，经过电流/电压转换电路后，输出电压信号，再进入滤波放大电路，滤除 3Hz 以上的高频信号和脉动直流信号后的电压信号送给A/D转换电路，经单片机进行处理后通过发射电路及发射天线发射到终端。
压力传感器和信号处理系统是通过太阳能供电系统供电。
一种桥墩防滚石冲击装置对滚石冲击进行监测的方法，滚石撞击挡片，挡片通过弹簧冲击压力传感器，压力传感器接收到滚石撞击桥墩的信号有信号处理系统传送到用户终端，用户终端通过对信号进行分析后，判断是否需要对桥墩进行维护。
本发明的技术效果为：本发明利用缓冲装置减缓滚石对桥墩的冲击力，避免桥墩损坏，大大提高了桥梁使用时的安全性，另一方面是能够对滚石冲击力实时进行监控，测量滚石冲击力大小，并依据冲击力大小和持续时间判断是否需要对桥墩进行修护，节省了人力和物力。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的剖面结构示意图，
图2为本发明的剖面结构示意图，
图3为本发明的关于信号处理系统的连接关系示意图。
图中：挡片1、柔性片2、桥墩3、垫层4、护筒5、限位管6、压力传感器7、弹簧8。
具体实施方式
如图1到3所示，一种桥墩防滚石冲击装置，包括设置在桥墩3外的不锈钢护筒5，护筒5与桥墩3之间设有减能橡胶垫层4，环绕桥墩3四周设有多组缓冲装置，所述缓冲装置，所述缓冲装置包括塑料或者尼龙材料制成挡片1，所述挡片1通过多根弹簧8与所述护筒5连接，各组缓冲装置中相邻两片挡片1之间通过橡胶柔性片2连接。
本发明的工作原理为：当滚石冲击桥墩3外的挡片1时，由弹簧8和橡胶垫层4减缓滚石对桥墩3的冲击力，避免桥墩3损坏，大大提高了桥梁使用时的安全性。
在所述护筒5外设有多个限位管6，限位管6内设有压力传感器7，各根弹簧8一端与各限位管6内压力传感器7连接。
还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括单片机、电流/电压转换电路、A/D转换电路、信号发射电路和发射天线，滚石撞击挡片1，挡片1通过弹簧8冲击压力传感器7，各压力传感器7接收到滚石撞击桥墩3的脉冲信号后，输出 4mA-20mA 的电流信号，经过电流/电压转换电路后，输出电压信号，再进入滤波放大电路，滤除 3Hz 以上的高频信号和脉动直流信号后的电压信号送给A/D转换电路，经单片机进行处理后通过发射电路及发射天线发射到无线收发模块，无线收发模块传送到计算机，工作人员依据计算机显示的滚石冲击桥墩3强度、频率来判断是否需要对桥墩3进行修复，另外可以依据各传感器接收到的滚石冲击数据，获取滚石冲击桥墩的方向，判断是否需要需要在桥墩前方增加支护。
压力传感器7和信号处理系统是通过太阳能供电系统供电。利用太阳能板给蓄电池充电，克服了山区桥梁输电困难的问题。太阳能供电系统包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池和逆变器，其工作原理可以参考“CN 207677494 U”、名称为“一种新型太阳能控制器”。

Claims (5)

1.一种桥墩防滚石冲击装置，其特征在于：包括设置在桥墩（3）外的护筒（5），护筒（5）与桥墩（3）之间设有减能垫层（4），环绕桥墩（3）四周设有多组缓冲装置，所述缓冲装置，所述缓冲装置包括挡片（1），所述挡片（1）通过多根弹簧（8）与所述护筒（5）连接，各组缓冲装置中相邻两片挡片（1）之间通过柔性片（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种桥墩防滚石冲击装置，其特征在于：在所述护筒（5）外设有多个限位管（6），限位管（6）内设有压力传感器（7），各根弹簧（8）一端与各限位管（6）内压力传感器（7）连接。
3.根据权利要求2所述的一种桥墩防滚石冲击装置，其特征在于：还包括信号处理系统，所述信号处理系统包括单片机、电流/电压转换电路、A/D转换电路、信号发射电路和发射天线，各压力传感器（7）接收到滚石撞击桥墩（3）的脉冲信号后，输出 4mA-20mA 的电流信号，经过电流/电压转换电路后，输出电压信号，再进入滤波放大电路，滤除 3Hz 以上的高频信号和脉动直流信号后的电压信号送给A/D转换电路，经单片机进行处理后通过发射电路及发射天线发射到终端。
4.根据权利要求3所述的一种桥墩防滚石冲击装置，其特征在于：压力传感器（7）和信号处理系统是通过太阳能供电系统供电。
5.一种使用权利要求4所述桥墩防滚石冲击装置对滚石冲击进行监测的方法，其特征在于：滚石撞击挡片（1），挡片（1）通过弹簧（8）冲击压力传感器（7），压力传感器（7）接收到滚石撞击桥墩（3）的信号有信号处理系统传送到用户终端，用户终端通过对信号进行分析后，判断滚石冲击桥墩方向，已经滚石冲击频率、强度判断是否需要对桥墩（3）进行修护，或者在在桥墩冲击前方增加支护。
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