CN111350144A - 一种复合材料消能限高架 - Google Patents
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Abstract
本发明属于道路安全领域，并具体公开了一种复合材料消能限高架，其包括立柱，以及安装在立柱上方的限高横梁，其中：立柱固定在道路两侧，用于支撑复合材料消能限高架；限高横梁包括减速机构和拦截机构，减速机构由填充有聚氨酯泡沫的蜂窝结构组成，用于吸收超高车辆的冲击动能，拦截机构设置在减速机构的后方，用于拦截超高车辆，该拦截机构采用箱型格构结构，并由预设数量的方形薄壁钢管组成。本发明提供的复合材料消能限高架具有优良的吸能效果，能够在超高车辆撞上限高架的初期，通过结构的变形和泡沫的压缩有效地吸收车辆的冲击动能，将车速降低，同时限高横梁具有较大的韧性和刚度，从而在拦截超高车辆的同时起到保护车辆和乘员的作用。
Description
技术领域
本发明属于道路安全领域，更具体地，涉及一种复合材料消能限高架。
背景技术
对于下穿铁路和公路桥梁、涵洞的道路，应当设置车辆通过限高标志及 限高防护架。虽然各类规范均提出了设置限高架等措施要求，但是并未给出 合理有效的结构形式。
现有限高架多为固定式刚性结构，当超高车辆一旦没有及时停车，车辆 上部结构被限高架切断，就让容易造成乘客伤亡事故。另外，车辆撞击力过 大导致立柱及基础损坏，容易使限高架整体倾覆，引发二次事故。
因此，针对现有技术的缺陷或改进需求，设计一种不仅能够有效拦截超 高车辆，保证道路、桥梁安全，同时还能减小车辆破坏程度，保证乘员安全 的限高架很有必要。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合材料消 能限高架，其限高横梁包括减速机构和拦截机构，其中减速机构由复合材料 组成，具有高效的吸能能力，拦截机构由方形薄壁钢管组成，用于拦截超高 车辆，从而能在保护车辆和乘员安全的前提下实现限高作用。
为实现上述目的，本发明提出了一种复合材料消能限高架，其包括结构 相同并且对称设置的立柱，以及安装在所述立柱上方的限高横梁，其中：所 述立柱使用时固定在道路两侧，用于支撑所述复合材料消能限高架；所述限 高横梁包括减速机构和拦截机构，所述减速机构由填充有聚氨酯泡沫的蜂 窝结构组成，用于吸收超高车辆的冲击动能，所述拦截机构设置在所述减速 机构的后方，用于拦截所述超高车辆，该拦截机构采用箱型格构结构，并由 预设数量的方形薄壁钢管组成。
作为进一步优选的，所述限高横梁的横截面为直角梯形，其前下方设置 有前倾面，用于与所述超高车辆直接接触。
作为进一步优选的，所述减速机构中，采用多向纤维增强复合材料夹层 板构成所述蜂窝结构。
作为进一步优选的，所述减速机构的左右两侧设置有加强板，同时所述 减速机构和拦截机构的外侧分别设置有薄壁钢板。
作为进一步优选的，所述限高横梁的两端设有开孔，所述立柱的顶端设 有销孔，通过插销将所述限高横梁与立柱进行连接。
作为进一步优选的，所述复合材料消能限高架还包括预设数量的斜撑， 所述斜撑分别安装在所述立柱的后方，并且该斜撑的上端与所立柱连接，其 下端固定在地面，用于提高所述立柱的强度。
作为进一步优选的，所述立柱为内注混凝土的薄壁圆管结构。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具 备以下的技术优点：
1.本发明提供的复合材料消能限高架中限高横梁的减速机构由填充有 聚氨酯泡沫的蜂窝结构组成，因其具有优良的吸能效果，能够在超高车辆撞 上限高架的初期，通过结构的变成和泡沫的压缩有效地吸收车辆的冲击动 能，将车速降低，由于聚氨酯泡沫本身比较软，且与车辆接触面积大，能够 有效减少超高车辆的损坏和变形程度，同时限高横梁的拦截机构由预设数 量的方形薄壁钢管组成，具有较大的韧性和刚度，当蜂窝结构被压溃时，超 高车辆的车速已经降低到一定程度，加上司机采取紧急制动措施，此箱型格 构结构可以轻松拦截超高车辆，使其停止前进，从而在拦截超高车辆的同时 起到保护车辆和乘员的作用；
2.尤其是，本发明提供的复合材料消能限高架中，限高横梁的横截面 为直角梯形，其前下方设置有前倾面，在碰撞时与车辆超高部分直接接触， 从而将一部分水平碰撞力转化成下压的力，一方面能够增加车辆与地面的 摩擦力，使车辆减速，另一方面，产生的相互作用力使得限高横梁自身产生 上拱变形，既能防止超高车辆被切削，还能防止限高架崩塌，发生二次事故；
3.同时，限高横梁与立柱采用插销连接的方式进行固定，方便对其进 行装卸与维修，当限高横梁被超高车辆撞坏时，拔掉插销，即可用吊车将限 高横梁吊起后运走，更换新的限高横梁，具有操作简单、作业时间短的优势。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的复合材料消能限高架的立体示意图；
图2是本发明优选实施例提供的复合材料消能限高架中立柱部分示意 图；
图3是本发明优选实施例提供的复合材料消能限高架中限高横梁的示 意图；
图4是本发明优选实施例提供的复合材料消能限高架中限高横梁的剖 面图；
图5是本发明优选实施例的复合材料消能限高架中加强套件的示意图；
图6是本发明优选实施例的复合材料消能限高架中预埋件的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-立柱，2-斜撑，3-支撑横梁，4-法兰，5-限高横梁，6-加强套件，7-插 销，8-销孔，9-开孔，10-方形薄壁钢管，11-加强板，12-蜂窝结构，13-薄壁 钢板，14-多向纤维增强复合材料夹层板，15-聚氨酯泡沫，16-混凝土，17- 预埋钢板，18-预埋钢筋，19-地基混凝土。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明 各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互 组合。
如图1所示，本发明实施例提供了一种复合材料消能限高架，其包括 结构相同并且对称设置的立柱1，以及安装在立柱1上方的限高横梁5，其 中：
如图2、6所示，立柱1为薄壁圆管结构，一共有两对，每对立柱1之 间通过三根支撑横梁3连接，形成楼梯式结构，从而提高其稳定性，使用时 立柱固定在道路两侧，通过法兰与地基混凝土19上的预埋钢板17、预埋钢 筋19实现螺栓连接，用于支撑复合材料消能限高架；
如图3、4所示，限高横梁5包括减速机构和拦截机构，减速机构中多 向纤维增强复合材料夹层板14采用一体成型技术形成蜂窝结构12，并且该 蜂窝结构12内填充聚氨酯泡沫15，因其自身刚度小并且具有高效的吸能能 力，可以用于吸收超高车辆的冲击动能，在超高车辆撞上限高架初期起到缓 冲作用，通过结构的变形和泡沫的压缩有效地吸收车辆的冲击动能，降低车 速，另外，由于聚氨酯泡沫本身比较软，且与车辆接触面积大，能够有效减 少超高车辆的损坏与变形程度，同时该减速机构的两侧通过加强板11将蜂 窝结构和聚氨酯泡沫15进行密封；
拦截机构设置在减速机构的后方，用于拦截超高车辆，该拦截机构由预 设数量的方形薄壁钢管10组成，并且采用箱型格构结构，具有较大的韧性 和刚度，方形薄壁钢管10与蜂窝结构12的外侧分别设置有薄壁钢板13， 并通过该薄壁钢板13将各部分焊接成一体。
进一步，限高横梁5的横截面为直角梯形，其前下方设置有前倾面，用 于与超高车辆直接接触，在碰撞时与车辆超高部分直接接触；设置该前倾面 的作用在于碰撞时将一部分水平碰撞力转化成下压的力，一方面增加了车 辆与地面摩擦力，使车辆减速；另一方面，由于相互作用力的作用，限高横 梁自身产生上拱变形，既能防止超高车辆被切削，还能防止限高架倒塌，发 生二次事故。
进一步，限高横梁2与立柱1采用一种比较灵活的连接方式，方便限 高架的装卸与维修。在限高横梁2两端指定位置开四个开孔9，开孔9分别 与四根立柱1同轴，开孔9的孔径比立柱1的外径稍大，方便定位安装， 开孔9附近用钢板进行局部加强。同时在限高横梁的开孔9位置外加一圈 加强套件6，如图5所示，加强套件6不仅可以提高限高横梁2的局部强度，补偿开孔9带来的强度削弱；还可以提高立柱1与限高横梁5的连接 强度，将限高横梁5上的力有效地传递到立柱1上。安装时，将加强套件6 固定在指定位置，用吊车将限高横梁5吊运到立柱1上端，缓缓下降并不 断修正限高横梁5位置，直到立柱1插进限高横梁2的开孔9内完成定位 安装。在每个立柱9上端开有四个销孔8，分别安装插销7，从而限制限高 横梁上下方向的位移。当限高横梁5被超高车辆撞坏时，拔掉插销7，即可 用吊车直接将限高横梁吊起后运走，更换新的限高横梁。整个装卸过程操作 简单，作业时间短。另外，限高横梁工艺简单，可以批量生产，方便替换。
进一步，为了提高立柱的强度和稳定性，采取两种加强措施，首先在立 柱1后方安装一根斜撑2，斜撑2分别安装在立柱1的后方，并且该斜撑2 的上端与所立柱1焊接，其下端与地面预埋件螺栓连接；其次，在立柱安装 结束后向立柱1内浇注混凝土16，使得立柱1的强度与稳定性得到加强， 减少限高架被撞后立柱1发生损坏或倾斜的概率。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不 用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换 和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合材料消能限高架，其特征在于，该复合材料消能限高架包括结构相同并且对称设置的立柱(1)，以及安装在所述立柱(1)上方的限高横梁(5)，其中：所述立柱(1)使用时固定在道路两侧，用于支撑所述复合材料消能限高架；所述限高横梁(5)包括减速机构和拦截机构，所述减速机构由填充有聚氨酯泡沫(15)的蜂窝结构(12)组成，用于吸收超高车辆的冲击动能，所述拦截机构设置在所述减速机构的后方，用于拦截所述超高车辆，该拦截机构采用箱型格构结构，并由预设数量的方形薄壁钢管(10)组成。
2.如权利要求1所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述限高横梁(5)的横截面为直角梯形，其前下方设置有前倾面，用于与所述超高车辆直接接触。
3.如权利要求1所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述减速机构中，采用多向纤维增强复合材料夹层板(14)构成所述蜂窝结构(12)。
4.如权利要求1所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述减速机构的左右两侧设置有加强板(11)，同时所述减速机构和拦截机构的外侧分别设置有薄壁钢板(13)。
5.如权利要求1所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述限高横梁(5)的两端设有开孔(9)，所述立柱(1)的顶端设有销孔(8)，通过插销(7)将所述限高横梁(5)与立柱(1)进行连接。
6.如权利要求1所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述复合材料消能限高架还包括预设数量的斜撑(2)，所述斜撑(2)分别安装在所述立柱(1)的后方，并且该斜撑(2)的上端与所立柱(1)连接，其下端固定在地面，用于提高所述立柱(1)的强度。
7.如权利要求1～6任一项所述的复合材料消能限高架，其特征在于，所述立柱(1)为内注混凝土的薄壁圆管结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230907 Address after: Room 901, 9th Floor, Building A, Guanggu Times Square, Guanshan 1st Road, Guanshan Street, Donghu High tech Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 430223 Patentee after: WUHAN LITUO BRIDGE TECHNOLOGY CRASH FACILITY Co.,Ltd. Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037 Patentee before: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A composite material energy dissipation limit elevated structure Effective date of registration: 20231103 Granted publication date: 20211217 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Wuhan branch Pledgor: WUHAN LITUO BRIDGE TECHNOLOGY CRASH FACILITY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980063850 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |