CN111809549B - 一种防撞墙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防撞墙，车辆撞击墙体时，行车诱导部引导车辆先与防撞引导块直接接触，由于防撞引导块中的吸能构件依靠结构屈曲变形等吸收一定的冲击能量，当防撞引导块继续向后变形时，防撞引导块还能引导车辆冲向墙体，由于墙体为多孔胶凝材料，撞击部位的材料会迅速溃散，利用材料破碎及破碎后散粒体之间的摩擦来吸收更多的冲击能量，防撞引导块挤压墙体时，墙体内的吸能导杆能够沿着预设的形状继续变形，利用杆件的变形来吸收一部分冲击能量；本发明综合利用防撞引导块、吸能导杆和顶部墙体的破碎，将车辆的冲击能量充分吸收，相比现有的钢制防撞护栏和防撞桶，防撞效果更佳，且对车内人员的保护更有利。

Description

一种防撞墙
技术领域
本发明涉及车辆防撞吸能装置技术领域，特别是一种防撞墙。
背景技术
现有的防撞设备，例如钢制防撞护栏和设置在道路分叉处的防撞桶的防撞效果不好，其中钢制防撞护栏可以吸收部分能量，但当车速过快，钢制防撞护栏在塑性变形后会失去防护作用，并且变形后的钢板容易刺穿车辆给内部人员带来危险。防撞桶内部填充砂石等，当车辆撞击时候，防撞桶能够吸收部分冲击能量，但防撞桶的体积有限，一旦撞击发生后，车辆会穿过防撞桶继续驶向道路外侧。
发明内容
本发明目的在于提出一种防撞性能更佳的防撞墙。
本发明通过以下技术方案实现：
一种防撞墙，所述防撞墙具有两个侧面，一侧为行车侧，另一侧为用于安装支撑结构的支撑侧；防撞墙的墙体为多孔胶凝材料，行车侧为曲面结构，靠近防撞墙底部为行车诱导部，靠近防撞墙中部为防撞引导块诱导部，行车诱导部与防撞引导块诱导部之间具有一个用于设置防撞引导块的台阶，防撞引导块受到撞击后，沿着防撞引导块诱导部向防撞墙支撑侧倾倒；墙体内部沿墙体高度方向开设有多个引导槽，引导槽内设置有吸能导杆，吸能导杆的一端与防撞引导块固连，另一端固连于支撑侧的底部。
墙体由胶凝材料整体制备而成，多孔胶凝材料可选用多孔混凝土或3D飞金属材料，如：泡沫型材。胶凝材料中含有若干随机孔洞，所述孔洞可以连通也可以相互独立，但独立的孔洞数目不超过孔洞总体积的20%；所述孔洞的等效直径介于5mm-25mm，且等效直径在15-25mm之间的连通孔洞占比不低于70%。
墙体为多孔胶凝材料，当防撞引导块的变形不能吸收冲击能量时，防撞引导块受防撞引导块诱导部的引导，随车辆撞击向后方变形，引导车辆撞击墙体，由于墙体为多孔胶凝材料，孔隙之间的胶凝物质断裂过程中可以吸收大量的能量，这种胶凝材料的吸能效果优于防撞引导块，此刻车辆的撞击面增大，撞击中墙体迅速溃散，利用材料破碎来吸收冲击能。相关胶凝材料包含骨料和胶凝物质，骨料具有一定的强度和刚度，为墙体提供主要受力强度。胶凝材料将骨料连接为统一的整体。其中胶凝材料为具有一定塑性性能的脆性材料。撞击过程中的弹性波在骨料和胶凝材料中的传递速率远远低于钢材。所制造的多孔胶凝墙体中的物质形成弹性波的传递通路，由于孔洞的存在，弹性波传递路径得到有效延长，撞击过程中的能量吸收时间被延长，能够更好地保障撞击车辆及司乘人员的安全。
本发明所述的防撞墙，上墙体的顶端面成曲面端面，所述的防撞墙体的顶端面为曲面端面；该顶端曲面端面的形状与中部引导槽底的曲面端面的形状相同；所述的防撞墙体与防撞引导块相接触的面为防撞引导块诱导面，防撞引导块诱导面与防撞引导块为部分接触面，防撞引导块诱导面与防撞引导块非接触面之间形成内凹式空间；当防撞引导块承受撞击后产生冲击能量，防撞引导块挤压防撞墙体，吸能导杆向引导槽上方运动，此时防撞墙体受撞击力逐渐破碎与防撞引导块、吸能导杆吸收冲击能量，由背部支撑限制防撞墙体发生位移。
行车面侧墙体底部曲线应配合道路线型设计、防撞引导块后侧及上侧外墙体曲线应能保障引导块在承受撞击后产生翻转的功能要求设计的同时能够提供一定的阻挡作用，弧线中圆弧线的半径、缓和曲线的长度及角度应根据使用部位的道路设计车速经过计算得出。
防撞引导块包括两块相对设置的钢板，分别为钢板一和钢板二，两块钢板之间设置吸能构件；所述吸能构件由若干六边形钢管排列组成，所述六边形钢管垂直于钢板布置。
车辆撞击时候，行车诱导部引导车辆与防撞引导块直接接触，由于防撞引导块中的吸能构件依靠结构屈曲等变形，吸收一定的冲击能量，减少作用到墙体的撞击能。
所述吸能导杆为金属杆件，且金属杆件的轴线线形为：两端为反向弧线，反弯点设置在轴线中部，且中部为缓和曲线。通过预设所述吸能导杆的线形，在承受外部冲击作用后，吸能导杆能够沿着预设的形状继续变形，利用杆件的变形来吸收冲击能量。
防撞引导块与吸能导杆或支撑侧通过连接环固连，连接环是一个锥形圆盘，锥形圆盘的大端面与钢板二固接，锥形圆盘的小端面开设有螺纹孔，吸能导杆一端具有外螺纹，吸能导杆一端通过螺纹连接于锥形圆盘小端面内。
引导槽底面曲线同吸能导杆外轮廓，引导槽宽度大于吸能导杆宽度2cm，且在防撞墙中部设置竖井，竖井设于引导槽上，竖井宽度不低于10cm，深度同引导槽，以方便开设引导槽和安装吸能导杆；引导槽口部设置倒角，其倾斜角度应大于30°。
墙体底部设置有若干连续的排水孔，排水孔和地面排水沟连通，一旦雨水、露水等滴落地面后能够及时排除路面，防止造成安全事故。
排水孔可以排除行车道上积攒的雨水，并截留雨水中的杂物，对雨水起到初始过滤作用，有利于环境保护。
本发明具有如下技术效果：
本发明采用的防撞墙，整体结构中其行车诱导部引导车辆先与防撞引导块直接接触，由于防撞引导块中的吸能构件依靠结构屈曲等变形，吸收一定的冲击能量，减少作用到墙体的撞击能，当防撞引导块的变形不能吸收冲击能量时，防撞引导块受防撞引导块诱导部的引导，随车辆撞击向后方变形，引导车辆撞击墙体。
本发明采用的防撞墙其墙体采用多孔胶凝材料制成，吸能效果优于防撞引导块，此刻车辆的撞击面增大，撞击中墙体迅速溃散，利用材料破碎来吸收冲击能，防撞引导块挤压墙体时，墙体内的吸能导杆能够沿着预设的形状继续变形，利用杆件的变形来吸收一部分冲击能量。
本发明采用的防撞墙综合利用防撞引导块、吸能导杆和顶部墙体的破碎，将车辆的冲击能量充分吸收，相比现有技术中的钢制防撞护栏和防撞桶，防撞效果更佳。
本发明采用的防撞墙，采用的吸能导杆上设有锯齿状的槽口，在吸能导杆吸收能量发生形变时，其槽口结构能够更好的吸收。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为吸能导杆的一个实施例结构。
图3为吸能导杆的另一个实施例结构。
图4为防撞引导块中吸能结构的一个实施例结构。
图5为防撞引导块的一个实施例结构。
图6为本发明的侧剖视图结构；
图7是本发明碰撞吸能变化示意图；
图8是本发明的吸能导杆槽口结构示意图。
图中：1、立柱；2、背部支撑；3、防撞墙体；3-1、防撞墙顶部；3-2、行车诱导面；3-3、排水孔；3-4、台阶；3-5、防撞引导块诱导面；4、吸能导杆；5、防撞引导块；6、引导槽底；7、地面；8、桩基础；9、引导槽；5-1、钢板一；5-2、六边形钢管；5-3、钢板二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参照图1、图6所示，本发明提供的防撞墙，防撞墙包括立柱1，背部支撑2，防撞墙体3；立柱1的一侧通过背部支撑2进行支撑，支撑侧为竖向平面，利用立柱1和背部支撑2支撑墙体，防止冲击力过大引起墙体倾斜，而失去吸能防撞作用。所述立柱可以通过桩基础固定于地面上，立柱与桩基础可以是一个整体，由钢管或混凝土制成。相邻立柱之间间隔大于3m，背部支撑设置于立柱后侧，给立柱足够强度的支撑。立柱1垂立与水平地面，相对于背部支撑2的立柱1另一侧设有防撞墙体3，该碰撞侧为曲面结构；防撞墙体3内设有横跨防撞墙体横截面长度的吸能导杆4。防撞墙体2碰撞侧为行车诱导面3-2，行车诱导面3-2的顶端设有防撞引导块5，防撞墙体内设有若干条引导槽9，若干条引导槽9沿防撞墙体延伸方向依次排列，若干条引导槽9相互平行；若干条引导槽9的开口端延伸至防撞墙体的顶端面，若干条引导槽9的引导槽底位6于防撞墙体的中部；若干个引导槽内分别布置吸能导杆4；吸能导杆4的一端与防撞引导块5相连，吸能导杆4的另一端与立柱1相连。
引导槽底面曲线同吸能导杆外轮廓，引导槽宽度大于吸能导杆宽度2cm，防撞墙体3碰撞侧为行车诱导面3-2，所述的行车诱导面3-2的顶端设有防撞引导块5，防撞墙体内设有若干条引导槽9，若干条所述的引导槽0沿防撞墙体3延伸方向依次排列，若干条所述的引导槽9相互平行；若干条所述的引导槽的开口端延伸至防撞墙体的顶端面，若干条所述的引导槽的引导槽底位于防撞墙体的中部；若干个所述的引导槽9内分别布置吸能导杆4；所述的吸能导杆4的一端与防撞引导块5相连，吸能导杆4的另一端与立柱相连。上墙体的顶端面成曲面端面，所述的防撞墙体的顶端面为曲面端面；该顶端曲面端面的形状与中部引导槽底的曲面端面的形状相同；防撞墙体与防撞引导块相接触的面为防撞引导块诱导面，防撞引导块诱导面与防撞引导块为部分接触面，防撞引导块诱导面与防撞引导块非接触面之间形成内凹式空间，该防撞引导块诱导面的摩擦系数小于0.1；当防撞引导块承受撞击后产生冲击能量，防撞引导块挤压防撞墙体，吸能导杆向引导槽上方运动，此时防撞墙体受撞击力逐渐破碎与防撞引导块、吸能导杆吸收冲击能量，由背部支撑限制防撞墙体发生位移。
如图4、5，在本实施例中，防撞引导块的结构，包括两块相对设置的钢板，分别为钢板一5-1和钢板二5-3，两块钢板之间设置吸能构件；所述吸能构件由若干六边形钢管5-2排列组成，所述六边形钢管垂直于钢板布置。防撞引导块中的吸能结构不限为六边形钢管，还可以为由铝、钢材或塑料制备的其他结构形式，例如蜂窝状、开孔的管状结构等，管状结构的截面可以为圆形、方形、六边形等形状，且结构侧边有条件情况下可以选择开孔，以提高吸能效果。
防撞引导块诱导部为曲线设计，该引导曲线和防撞墙顶部3-1的曲线形状由撞击仿真结果，配合墙体顶部材料孔隙含量进行设计。
所述防撞墙为多孔胶凝材料，具有材质轻、强度低于混凝土的特点，多孔材料的气孔分布形态根据实际需求设置为底部少而顶部多；所述防撞墙根据使用条件不同，墙体高度可设为0.8-1.2m，墙体厚度设为0.5-1.5m；防撞墙可以是整体浇筑或预制砌块装配而成。
如图2、3，所述吸能导杆为金属杆件，且金属杆件的轴线线形为：两端为反向弧线，反弯点设置在轴线中部，且中部为缓和曲线。通过预设的线形，在承受外部冲击作用后，吸能导杆能够沿着预设的形状继续变形，利用杆件的变形来吸收冲击能量；由于引导槽底面6和吸能导杆的形状相同，预设形状的吸能导杆与引导槽共同存在，在车辆冲击后，防撞引导块向后上方移动并挤压后侧多孔胶凝材料的墙体，利用吸能导杆和顶部墙体的破碎，将车辆的冲击能量充分吸收。
如图5，防撞引导块与吸能导杆或支撑侧通过连接环固连，连接环是一个锥形圆盘结构，具体为：钢板二另一侧固连有一个锥形圆盘5-4，锥形圆盘的大端面与钢板二固接，锥形圆盘的小端面开设有螺纹孔，吸能导杆一端也设有螺纹，吸能导杆一端通过螺纹连接于锥形圆盘小端面上。
在其他实施例中，吸能导杆与连接环的连接形式还可以为通过螺栓或者焊接方式连接在连接环上。
本实施例中，防撞墙体底部设置排水孔3-3，排水孔和地面排水沟连通，用来排除行车道上积攒的雨水，并截留雨水中的杂物，对雨水起到初始过滤作用，有利于环境保护。
如图7所示：本发明的防撞墙撞击受力变化过程如下：
a、防撞墙体未受撞击前，其吸能导杆沿引导槽底（虚线位）放置；
b、当车辆向防撞墙体撞击时，车辆撞击部撞击防撞墙体的行车诱导面3-2，由于该曲面结构诱导车辆向防撞引导块5运动直至发生碰撞；
c、防撞引导块5向防撞墙体1的防撞引导块诱导面3-5运动，防撞引导块5向防撞引导块诱导面3-5发生偏转，由于防撞引导块诱导面3-5的接触面摩擦系数小于0.1；导致沿防撞引导块诱导面3-5后方运动；车辆随之向上运动；
d、偏转后的防撞引导块5运动至防撞墙体3顶端；车辆由于惯性作用继续前移，防撞墙体1上防撞墙顶部3-1产生破碎；导杆沿引导槽底间出现分离状；
e、防撞引导块5运动至防撞墙体3过顶后，车辆碰撞交角，使其破碎增大；超过交角后防撞引导块5与防撞墙顶部3-1产生剧烈摩擦，并且防撞引导块5使得吸能导杆4开始工作，防撞引导块5中的吸能构件依靠结构屈曲等变形，吸收一定的冲击能量，减少作用到墙体的撞击能量，通过逐步吸收车辆能量，其角部破碎面增大；吸能结构的尺寸和大小由冲击能计算得到，结构形式的根据生产企业的技术条件来确认；由图中所示导杆沿引导槽底间的间距逐渐扩大；
f、当防撞引导块的变形不能吸收冲击能量时，防撞引导块受防撞引导块诱导部的引导，随车辆撞击向后方变形，继续依靠破碎和吸能导杆作用，车辆的冲击能量被吸收，由于摩擦作用，车辆的前端被停止搁置于防撞墙上，其引导车辆继续撞击墙体，由于墙体为多孔胶凝材料，吸能效果优于防撞引导块，此刻车辆的撞击面增大，撞击中墙体迅速溃散，利用材料破碎来吸收冲击能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种防撞墙，其特征在于：所述的防撞墙包括立柱，背部支撑，防撞墙体；所述的立柱的一侧通过背部支撑进行支撑，立柱垂立与水平地面，相对于背部支撑的立柱另一侧设有防撞墙体，该防撞墙体的外侧壁为碰撞侧，该碰撞侧为曲面结构，防撞墙体内设有横跨防撞墙体横截面长度的吸能导杆；所述的防撞墙体碰撞侧为行车诱导面，所述的行车诱导面的顶端设有防撞引导块，防撞墙体内设有若干条引导槽，若干条所述的引导槽沿防撞墙体延伸方向依次排列，若干条所述的引导槽相互平行；若干条所述的引导槽的开口端延伸至防撞墙体的顶端面，若干条所述的引导槽的引导槽底位于防撞墙体的中部；若干个所述的引导槽内分别布置吸能导杆；所述的吸能导杆的一端与防撞引导块相连，吸能导杆的另一端与立柱相连；所述的吸能导杆为金属杆件，吸能导杆的形状与引导槽的形状相互匹配，吸能导杆的形状或引导槽的形状成“S”形或“N”形或“M”形。
2.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的防撞墙体的顶端面为曲面端面；该顶端曲面端面的形状与中部引导槽底的曲面端面的形状相同；所述的防撞墙体与防撞引导块相接触的面为防撞引导块诱导面，防撞引导块诱导面与防撞引导块为部分接触面，防撞引导块诱导面与防撞引导块非接触面之间形成内凹式空间；该防撞引导块诱导面的摩擦系数小于0.1；
当防撞引导块承受撞击后产生冲击能量，防撞引导块挤压防撞墙体，吸能导杆向引导槽上方运动，此时防撞墙体受撞击力逐渐破碎与防撞引导块、吸能导杆吸收冲击能量，由背部支撑限制防撞墙体发生位移。
3.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的防撞引导块包括两块相对设置的钢板，分别为钢板一和钢板二，两块钢板之间设置吸能构件；所述吸能构件由若干吸能元件排列组成，所述吸能元件阵列垂直于钢板方向布置。
4.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的防撞引导块与吸能导杆的支撑侧通过连接环固连，连接环为锥形圆盘，锥形圆盘设有大端面及小端面；锥形圆盘的大端面与钢板二固接，锥形圆盘的小端面开设有螺纹孔，吸能导杆一端具有外螺纹，吸能导杆一端通过螺纹连接于锥形圆盘小端面内。
5.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的引导槽的宽度大于吸能导杆宽度。
6.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于，墙体底部设置有若干连续的排水孔，排水孔和地面排水沟连通。
7.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的吸能导杆杆体上分布锯齿状的槽口。
8.根据权利要求1所述的防撞墙，其特征在于：所述的防撞墙体由多孔胶凝材料制成。
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