CN112554042A - 一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，由相互连接的防撞节段组成，所述防撞节段包括：装置主体：其包括内钢套筒、套在内钢套筒外的外钢套筒、置于内钢套筒与外钢套筒之间的橡胶圈、填充在内钢套筒与外钢套筒之间间隙的轻质填料，以及留置于所述内钢套筒与外钢套筒之间并穿过所述橡胶圈的预应力钢束，在内钢套筒与外钢套筒之间还间距设置有若干横隔板；固定在装置主体上并与待保护的基础结构接触的滚动模块或滑动模块。与现有技术相比，本发明在保证正常使用状态下对与桥梁结构接触表层无损伤或损伤很小的前提下，实现船舶撞击荷载下对桥梁结构的多级保护。

Description

一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置

技术领域

本发明属于桥梁结构防撞击保护装置技术领域，涉及一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置。

背景技术

桥梁防撞击领域中，除监测预警等主动防护技术外，另一种较为成熟的技术方案是在要保护的桥梁结构周围设置防撞装置，抵抗桥梁结构设计基准期内可能承受的撞击荷载，如来自船舶、漂浮物的撞击等。各种防撞装置已在国内外多做大桥中有所应用，目前现有方案中的技术难点仍集中于以下几点：

(1)防撞击装置在桥梁结构设计基准期内，对桥梁结构表层造成了比较严重的损伤与破坏，主要来源于装置随水位变化而与结构表面数以万次累计的摩擦与磨耗，以及波流、海浪作用下装置与结构表面数以万次累计的反复碰撞。

(2)防撞装置服役期间，更加频遇的小型船舶的轻度刮蹭，造成装置表面防腐漆皮的撕裂与剥离，进而因钢材锈蚀而造成装置主体防撞性能的劣化。

(3)遭受不同强度的撞击荷载后，装置的维修和更换工序冗繁。有些时候，中小强度荷载撞击后，只是局部装置产生了严重破损，但后续维修工作不得不围绕整个装置进行。

(4)装置的防撞机理和力学概念不够明确，不能通过较为清晰简单的构造和组合形式实现对桥梁结构的多级防护。

中国专利CN 201975728 U公开了一种螺旋结构桥墩防船撞装置，拟通过结构本身的几何形状改变船首方向，这对于船舶小角度刮蹭到装置的情况是可行的。如果船舶由于天气或人为操作失误等因素正撞到桥梁结构时，其拨转船首的设计目标很难实现，而装置自身的缓冲吸能效果又很有限，使得桥梁结构失去了有效防护。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，在保证正常使用状态下对与桥梁结构等基础结构接触表层无损伤或损伤很小的前提下，实现船舶撞击荷载下对桥梁结构的多级保护。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，由相互连接的防撞节段组成，所述防撞节段包括：

装置主体：其包括内钢套筒、套在内钢套筒外的外钢套筒、置于内钢套筒与外钢套筒之间的橡胶圈、填充在内钢套筒与外钢套筒之间间隙的轻质填料，以及留置于所述内钢套筒与外钢套筒之间并穿过所述橡胶圈的预应力钢束，在内钢套筒与外钢套筒之间还间距设置有若干横隔板，以将内钢套筒与外钢套筒之间空间分隔为若干密闭仓；

固定在装置主体上并与待保护的基础结构接触的滚动模块或滑动模块。优选的，沿水流方向的防撞节段(迎水侧节段)采用滚动模块实现装置与基础结构的接触，逆水流方向的防撞节段(背水侧节段)采用滑动模块实现装置与基础结构的接触。这是因为装置杂事在迎水侧与装置主体接触、摩擦、碰撞的频次明显高于背水侧的节段。

进一步的，所述的橡胶圈呈压紧状态阵列排布于内钢套筒与外钢套筒之间，且橡胶圈分别内切和外接于所述外钢套筒和内钢套筒，即使得橡胶圈紧贴贴合于内钢套筒与外钢套筒之间。

进一步的，所述的橡胶圈呈圆环形结构，且该圆环形结构从其内壁向外侧挖槽形成空腔，从而形成类似汽车轮胎(外胎)的空心橡胶圆环结构。

进一步的，所述的轻质填料具体可以采用聚苯乙烯、聚氯乙烯等树脂制作的多孔塑料，或者是其他具备一定吸能效果的低吸水率的轻质材料。具体使用时，轻质填料溢满于内钢套筒与橡胶圈之间、外钢套筒与橡胶圈之间、橡胶圈内部等的空间间隔。

进一步的，预应力钢束在张拉预压橡胶圈之后，留置于装置节段之中。优选的，预应力钢束宜平行于节段轴线留置在所述的橡胶圈的中部，在中、强等级撞击荷载下，预应力钢束对船舶起到一定拦截阻挡作用。

进一步的，外钢套筒的表面还可以叠加附着有复合材料，具体可以是纤维类材料，如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等，也可以是耐蚀金属类材料，如钛、钛合金等，用以提高装置在海洋潮湿环境中抵抗锈蚀的能力。

进一步的，所述的滚动模块包括第一连接肋板、端部撑板、滚轮支架和滚轮部件，其中，所述第一连接肋板的两端分别固定连接所述外钢套筒与端部撑板，所述滚轮支架设置在端部撑板的外侧表面，在滚轮支架上设置有所述滚轮部件。

更进一步的，在端部撑板上加工有贯通的槽孔，所述的存置仓安装在端部撑板的内侧表面，且所述存置仓的开口正对所述槽孔，所述的滚轮支架具有沿槽孔移动的自由度，在滚轮支架与端部撑板之间还设有使得滚轮支架锁定的限定能力销轴，所述限定能力销轴在受到超过设定阈值的应力时即断裂，使得滚轮支架与端部撑板之间解锁，从而滚轮支架与滚轮部件可被压入所述存储仓内。

更进一步的，在端部撑板的外侧还设有第一橡胶护舷，且沿垂直于端部撑板表面方向，第一橡胶护舷低于滚轮部件与基础结构的接触面，一般的，第一橡胶护舷要低2-3cm，保证正常情况下，装置主体与基础结构之间为滚动部件的滚动摩擦接触，对装置主体无损伤。优选的，第一橡胶护舷的形状可以是拱形、可以是半圆形，或者其他几何形式的橡胶部件，用于保证第一道抗撞防线的缓冲吸能效果。同时，第一橡胶护舷上还可以设置耐磨层。

更进一步的，第一连接肋板可以有纵肋板与加劲肋条组成，这样，可以保证滚动模块与装置主体的连接的可靠性。

进一步的，所述的滑动模块由第二连接肋板和第二橡胶护舷组成，其中，第二连接肋板的两端分别固定连接所述外钢套筒和第二橡胶护舷。第二橡胶护舷的结构与第一橡胶护舷类似，第二橡胶护舷也可以顶部叠加设置有耐磨层，以实现背水侧节段与基础结构的滑动接触，以减小摩擦系数以及对结构造成的损伤。

进一步的，横隔板的外轮廓与所述的外钢套筒的内壁进行焊接，所述的横隔板的内轮廓与所述的内钢筒的外壁进行焊接。横隔板的功能有二，其一是增加装置主体抵抗冲击荷载的能力，其二是用以形成若干密水仓室，每个密水仓室预压着若干橡胶圈和溢满轻质填料，即使密水仓因为撞击荷载造成破损而进水时，仓内轻质填料的挤占空间的排开水特性使得装置具备永浮特征，且不会因为个别节段进水而导致装置整体失衡倾斜。

进一步的，相邻两防撞节段之间，两内钢套筒之间通过法兰盘连接固定，两外钢套筒之间通过连接盖板连接固定，且两防撞节段之间的连接部分处的内钢套筒与外钢套筒之间也采用轻质填料填充溢满。

进一步的，不同的防撞节段根据对应需要保护的基础结构的形状的不同而分为尺寸不同的等直节段和弯曲节段，此时，外钢套筒、内钢套筒等的形状也要对应调整以适应基础结构的外形轮廓。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本装置具备多道抗撞防线，小、中、大撞击荷载强度下，依次是滚动模块或滑动模块、组合断面主体、内钢套筒逐序发生破坏，从而实现对基础结构的多级防护和对装置的分级维修和更换。

二、组合断面主体充分的发挥了圆形断面沿径向变形抵抗冲击荷载的几何优势，同时将橡胶材料(橡胶圈)、钢材(内外钢套筒)、多孔塑料(轻质填料)尽可能地合理组合，发挥上述材料的吸能、耗能、排水特性，进而提高装置对桥梁结构的保护效果。

三、留置的预应力钢束可以对船舶起到一定的拦截作用，配合最后一道防线，即较高强度和刚度的内钢套筒，最大程度避免的不确定性撞击荷载对桥梁结构造成的极端损害。

四、运营期间，主体装置与基础结构之间通过定制的滚动模块与滑动模块的滚滑接触，有效避免了装置随水位变化而与结构表面数以万次累计的摩擦与磨耗，以及波流、海浪作用下装置与结构表面数以万次累计的反复碰撞而对结构产生的损伤与破坏。

五、外钢套筒叠加设置复合材料，如纤维类材料：碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等，又如耐蚀金属类材料：钛、钛合金等，很大程度提升了装置耐蚀性能，防止频遇的小型船舶的轻度刮蹭造成的装置表面防腐漆皮的撕裂与剥离，规避了因锈蚀而造成防撞性能劣化现象的发生。

六、沿一定间距平行设置的横隔板将每一防撞节段进一步划分为若干密水仓，加之轻质填料的排水性，实现永浮，使得装置不会因为局部破损进水而导致装置发生失重偏转，甚至沉入水中。

七、各节段之间的法兰结构和连接盖板的连接形式增加了装置的可修性和可换性。

附图说明

图1为实施例1中防撞装置安装在桥梁结构的立面图；

图2为实施例1中防撞装置安装在桥梁结构的平面图；

图3为实施例1中附加有滚动模块的装置断面图；

图4为实施例1中附加有滑动模块的装置断面图；

图5为实施例1中外钢套筒叠加附着复合材料的示意图；

图6为实施例1中橡胶圈的结构示意图；

图7为实施例1中滚动模块的立面图；

图8为实施例1中滚动模块的平面图；

图9为实施例1中拱形防撞护舷结构示意图；

图10为实施例1中附加有滚动模块的弯曲节段a的结构示意图；

图11为实施例1中附加有滚动模块的等直节段b的结构示意图；

图12为实施例1中附加有滚动模块的等直节段c的结构示意图；

图13为实施例1中附加有滑动模块的等直节段d的结构示意图；

图14为实施例1中横隔板的结构示意图；

图15为实施例1中预应力钢束结构示意图；

图16为实施例1中内钢套筒的法兰结构连接示意图；

图17为实施例1中法兰结构连接螺栓大样图；

图18为实施例1中外钢套筒的连接示意图；

图19为实施例1中外钢套筒的连接螺栓大样图；

图20为实施例1中中空单一断面与阵列式中空组合断面模型节段的试验结果对比图；

图21为图18的D-D截面示意图；

图22为图20中试验曲线所提到的中空单一断面的结构形式；

图中标记说明：

1-外钢套筒，2-内钢套筒，3-橡胶圈，4-轻质填料，5-限定能力销轴，6-存储仓，7-滚轮部件，8-第一连接肋板，9-第二连接肋板，10-滚轮支架，11-第一橡胶护舷，12-端部撑板，13-预留栓孔，14-连接螺栓，15-法兰盘，16-梯形加劲板，17-连接盖板，18-横隔板，19-预应力钢束，20-连梁，21-耐磨层，22-第二橡胶护舷，23-复合材料，24-装置主体，25-滚动模块，26-滑动模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或结构。

为保证正常使用状态下对与桥梁结构接触表层无损伤或损伤很小的前提下，实现船舶撞击荷载下对桥梁结构的多级保护，本发明提出了一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其结构参见图1至图19所示，由相互连接的防撞节段组成，所述防撞节段包括：

装置主体24：其包括内钢套筒2、套在内钢套筒2外的外钢套筒1、置于内钢套筒2与外钢套筒1之间的橡胶圈3、填充在内钢套筒2与外钢套筒1之间间隙的轻质填料4，以及留置于所述内钢套筒2与外钢套筒1之间并穿过所述橡胶圈3的预应力钢束19，在内钢套筒2与外钢套筒1之间还间距设置有若干横隔板18，以将内钢套筒2与外钢套筒1之间空间分隔为若干密闭仓；

固定在装置主体24上并与待保护的基础结构接触的滚动模块25或滑动模块26。优选的，沿水流方向的防撞节段(迎水侧节段)采用滚动模块25实现装置与基础结构的接触，逆水流方向的防撞节段(背水侧节段)采用滑动模块26实现装置与基础结构的接触。这是因为装置杂事在迎水侧与装置主体24接触、摩擦、碰撞的频次明显高于背水侧的节段。

在一种具体的实施方式中，请再参见图3、图4等所示，所述的橡胶圈3呈压紧状态阵列排布于内钢套筒2与外钢套筒1之间，且橡胶圈3分别内切和外接于所述外钢套筒1和内钢套筒2，即使得橡胶圈3紧贴贴合于内钢套筒2与外钢套筒1之间。

在一种具体的实施方式中，请再参见图6等所示，所述的橡胶圈3呈圆环形结构，且该圆环形结构从其内壁向外侧挖槽形成空腔，从而形成类似汽车轮胎(外胎)的空心橡胶圆环结构。

在一种具体的实施方式中，所述的轻质填料4具体可以采用聚苯乙烯、聚氯乙烯等树脂制作的多孔塑料，或者是其他具备一定吸能效果的低吸水率的轻质材料。具体使用时，轻质填料4溢满于内钢套筒2与橡胶圈3之间、外钢套筒1与橡胶圈3之间、橡胶圈3内部等的空间间隔。

在一种具体的实施方式中，请再参见图12、图13和图15等所示，预应力钢束19在张拉预压橡胶圈3之后，留置于装置节段之中。优选的，预应力钢束19宜平行于节段轴线留置在所述的橡胶圈3的中部，在中、强等级撞击荷载下，预应力钢束19对船舶起到一定拦截阻挡作用。

在一种具体的实施方式中，外钢套筒1的表面还可以叠加附着有复合材料23，具体可以是纤维类材料，如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等，也可以是耐蚀金属类材料，如钛、钛合金等，用以提高装置在海洋潮湿环境中抵抗锈蚀的能力。

在一种具体的实施方式中，请再参见图7、图8等所示，所述的滚动模块25包括第一连接肋板8、端部撑板12、滚轮支架10和滚轮部件7，其中，所述第一连接肋板8的两端分别固定连接所述外钢套筒1与端部撑板12，所述滚轮支架10设置在端部撑板12的外侧表面，在滚轮支架10上设置有所述滚轮部件7。

更具体的实施方式中，请再参见图7、图8等所示，在端部撑板12上加工有贯通的槽孔，所述的存置仓安装在端部撑板12的内侧表面，且所述存置仓的开口正对所述槽孔，所述的滚轮支架10具有沿槽孔移动的自由度，在滚轮支架10与端部撑板12之间还设有使得滚轮支架10锁定的限定能力销轴5，所述限定能力销轴5在受到超过设定阈值的应力时即断裂，使得滚轮支架10与端部撑板12之间解锁，从而滚轮支架10与滚轮部件7可被压入所述存储仓6内。

更具体的实施方式中，请再参见图3等所示，在端部撑板12的外侧还设有第一橡胶护舷11，且沿垂直于端部撑板12表面方向，第一橡胶护舷11低于滚轮部件7与基础结构的接触面，一般的，第一橡胶护舷11要低2-3cm，保证正常情况下，装置主体24与基础结构之间为滚动部件的滚动摩擦接触，对装置主体24无损伤。优选的，第一橡胶护舷11的形状可以是拱形、可以是半圆形，或者其他几何形式的橡胶部件，用于保证第一道抗撞防线的缓冲吸能效果。

更具体的实施方式中，请再参见图7、图8等所示，第一连接肋板8可以有纵肋板与加劲肋条组成，这样，可以保证滚动模块25与装置主体24的连接的可靠性。

在一种具体的实施方式中，请再参见图4和图9等所示，所述的滑动模块26由第二连接肋板9和第二橡胶护舷22组成，其中，第二连接肋板9的两端分别固定连接所述外钢套筒1和第二橡胶护舷22。第二橡胶护舷22的结构与第一橡胶护舷11类似，但与第一橡胶护舷11不同的是，第二橡胶护舷22顶部叠加设置有耐磨层21，以实现背水侧节段与基础结构的滑动接触，以减小摩擦系数以及对结构造成的损伤。

在一种具体的实施方式中，请再参见图14等所示，横隔板18的外轮廓与所述的外钢套筒1的内壁进行焊接，所述的横隔板18的内轮廓与所述的内钢筒的外壁进行焊接。横隔板18的功能有二，其一是增加装置主体24抵抗冲击荷载的能力，其二是用以形成若干密水仓室，每个密水仓室预压着若干橡胶圈3和溢满轻质填料4，即使密水仓因为撞击荷载造成破损而进水时，仓内轻质填料4的挤占空间的排开水特性使得装置具备永浮特征，且不会因为个别节段进水而导致装置整体失衡倾斜。

在一种具体的实施方式中，请再参见图16至图19、图21等所示，相邻两防撞节段之间，两内钢套筒2之间通过法兰盘15连接固定，两外钢套筒1之间通过连接盖板17连接固定，且两防撞节段之间的连接部分处的内钢套筒2与外钢套筒1之间也采用轻质填料4填充溢满。

在一种具体的实施方式中，不同的防撞节段根据对应需要保护的基础结构的形状的不同而分为尺寸不同的等直节段和弯曲节段，此时，外钢套筒1、内钢套筒2等的形状也要对应调整以适应基础结构的外形轮廓。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以根据实施需要任意两两组合或更多的组合实施。

下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例1：

为保证正常使用状态下对与桥梁结构接触表层无损伤或损伤很小的前提下，实现船舶撞击荷载下对桥梁结构的多级保护，本实施例提出了一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其结构参见图1至图19所示，由相互连接的防撞节段组成，防撞节段包括：

装置主体24：其包括内钢套筒2、套在内钢套筒2外的外钢套筒1、置于内钢套筒2与外钢套筒1之间的橡胶圈3、填充在内钢套筒2与外钢套筒1之间间隙的轻质填料4，以及留置于内钢套筒2与外钢套筒1之间并穿过橡胶圈3的预应力钢束19，在内钢套筒2与外钢套筒1之间还间距设置有若干横隔板18，以将内钢套筒2与外钢套筒1之间空间分隔为若干密闭仓；

固定在装置主体24上并与待保护的基础结构接触的滚动模块25或滑动模块26。优选的，沿水流方向的防撞节段(迎水侧节段)采用滚动模块25实现装置与基础结构的接触，逆水流方向的防撞节段(背水侧节段)采用滑动模块26实现装置与基础结构的接触。这是因为装置杂事在迎水侧与装置主体24接触、摩擦、碰撞的频次明显高于背水侧的节段。

请再参见图3、图4等所示，橡胶圈3呈压紧状态阵列排布于内钢套筒2与外钢套筒1之间，且橡胶圈3分别内切和外接于外钢套筒1和内钢套筒2，即使得橡胶圈3紧贴贴合于内钢套筒2与外钢套筒1之间。

请再参见图6等所示，橡胶圈3呈圆环形结构，且该圆环形结构从其内壁向外侧挖槽形成空腔，从而形成类似汽车轮胎(外胎)的空心橡胶圆环结构。

轻质填料4具体可以采用聚苯乙烯、聚氯乙烯等树脂制作的多孔塑料，或者是其他具备一定吸能效果的低吸水率的轻质材料。具体使用时，轻质填料4溢满于内钢套筒2与橡胶圈3之间、外钢套筒1与橡胶圈3之间、橡胶圈3内部等的空间间隔。

请再参见图12、图13和图15等所示，预应力钢束19在张拉预压橡胶圈3之后，留置于装置节段之中。优选的，预应力钢束19宜平行于节段轴线留置在橡胶圈3的中部，在中、强等级撞击荷载下，预应力钢束19对船舶起到一定拦截阻挡作用。

请再参见图5所示，外钢套筒1的表面还可以叠加附着有复合材料23，具体可以是纤维类材料，如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等，也可以是耐蚀金属类材料，如钛、钛合金等，用以提高装置在海洋潮湿环境中抵抗锈蚀的能力，本实施例采用玻璃纤维材料层。

请再参见图7、图8等所示，滚动模块25包括第一连接肋板8、端部撑板12、滚轮支架10和滚轮部件7，其中，第一连接肋板8的两端分别固定连接外钢套筒1与端部撑板12，滚轮支架10设置在端部撑板12的外侧表面，在滚轮支架10上设置有滚轮部件7。

请再参见图7、图8等所示，在端部撑板12上加工有贯通的槽孔，存置仓安装在端部撑板12的内侧表面，且存置仓的开口正对槽孔，滚轮支架10具有沿槽孔移动的自由度，在滚轮支架10与端部撑板12之间还设有使得滚轮支架10锁定的限定能力销轴5，限定能力销轴5在受到超过设定阈值的应力时即断裂，使得滚轮支架10与端部撑板12之间解锁，从而滚轮支架10与滚轮部件7可被压入存储仓6内，这样，可以使得整个多级防护功能实现级与级之间的顺利转移。

请再参见图3等所示，在端部撑板12的外侧还设有第一橡胶护舷11，且沿垂直于端部撑板12表面方向，第一橡胶护舷11低于滚轮部件7与基础结构的接触面，一般的，第一橡胶护舷11要低2-3cm，保证正常情况下，装置主体24与基础结构之间为滚动部件的滚动摩擦接触，对装置主体24无损伤。优选的，第一橡胶护舷11的形状可以是拱形、可以是半圆形，或者其他几何形式的橡胶部件，用于保证第一道抗撞防线的缓冲吸能效果。

请再参见图7、图8等所示，第一连接肋板8可以有纵肋板与加劲肋条组成，这样，可以保证滚动模块25与装置主体24的连接的可靠性。

请再参见图4和图9等所示，滑动模块26由第二连接肋板9和第二橡胶护舷22组成，其中，第二连接肋板9的两端分别固定连接外钢套筒1和第二橡胶护舷22。第二橡胶护舷22的结构与第一橡胶护舷11类似，但与第一橡胶护舷11不同的是，第二橡胶护舷22顶部叠加设置有耐磨层21，以实现背水侧节段与基础结构的滑动接触，以减小摩擦系数以及对结构造成的损伤。

请再参见图14等所示，横隔板18的外轮廓与外钢套筒1的内壁进行焊接，横隔板18的内轮廓与内钢筒的外壁进行焊接。横隔板18的功能有二，其一是增加装置主体24抵抗冲击荷载的能力，其二是用以形成若干密水仓室，每个密水仓室预压着若干橡胶圈3和溢满轻质填料4，即使密水仓因为撞击荷载造成破损而进水时，仓内轻质填料4的挤占空间的排开水特性使得装置具备永浮特征，且不会因为个别节段进水而导致装置整体失衡倾斜。

请再参见图16至图19等所示，相邻两防撞节段之间，两内钢套筒2之间通过法兰盘15连接固定，两外钢套筒1之间通过连接盖板17连接固定，且两防撞节段之间的连接部分处的内钢套筒2与外钢套筒1之间也采用轻质填料4填充溢满。具体的，请再参见图16-图17所示，内钢套筒2的端部焊接有法兰盘15，而法兰盘15与内钢套筒2之间还设有梯形加劲板16，同时，在法兰盘15上还预设有预留栓孔13，并通过与其匹配的连接螺栓14对两者进行固定，同样的，外钢套筒1的端部与对应的连接盖板17的端部也设有预留栓孔13，并同样通过预留栓孔13将两者连接固定。

请参见图1-图2所示，不同的防撞节段根据对应需要保护的基础结构的形状的不同而分为尺寸不同的等直节段b、c、d和弯曲节段a、e，此时，外钢套筒1、内钢套筒2等的形状也要对应调整以适应基础结构的外形轮廓。

另外，请参考图20，与一般的中空单一断面防撞装置(其试验对比采用的中空单一断面的具体结构形式参考图22，其仅由内钢套筒2与外钢套筒1构成)相比，本实施例的阵列式中空组合断面防撞装置的节段模型试验曲线下降段不明显，相对更加坚挺饱满，表征了本发明实例具备更加卓越的吸能耗能效果。

本实施例中，各模块之间刚度和强度分配原则为：内钢套筒2>阵列式中空组合断面的装置主体24>滚动模块25或滑动模块26。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，由相互连接的防撞节段组成，所述防撞节段包括：

装置主体：其包括内钢套筒、套在内钢套筒外的外钢套筒、置于内钢套筒与外钢套筒之间的橡胶圈、填充在内钢套筒与外钢套筒之间间隙的轻质填料，以及留置于所述内钢套筒与外钢套筒之间并穿过所述橡胶圈的预应力钢束，在内钢套筒与外钢套筒之间还间距设置有若干横隔板；

固定在装置主体上并与待保护的基础结构接触的滚动模块或滑动模块。

2.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的橡胶圈呈压紧状态阵列排布于内钢套筒与外钢套筒之间，且橡胶圈分别内切和外接于所述外钢套筒和内钢套筒。

3.根据权利要求1或2所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的橡胶圈呈圆环形结构，且该圆环形结构从其内壁向外侧挖槽形成空腔。

4.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的轻质填料为多孔塑料。

5.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的预应力钢束平行于对应防撞节段的节段轴线，并穿过所述橡胶圈的中部。

6.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的滚动模块包括第一连接肋板、端部撑板、滚轮支架和滚轮部件，其中，所述第一连接肋板的两端分别固定连接所述外钢套筒与端部撑板，所述滚轮支架设置在端部撑板的外侧表面，在滚轮支架上设置有所述滚轮部件。

7.根据权利要求6所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，在端部撑板上加工有贯通的槽孔，所述的存置仓安装在端部撑板的内侧表面，且所述存置仓的开口正对所述槽孔，所述的滚轮支架具有沿槽孔移动的自由度，在滚轮支架与端部撑板之间还设有使得滚轮支架锁定的限定能力销轴，所述限定能力销轴在受到超过设定阈值的应力时即断裂，使得滚轮支架与端部撑板之间解锁，从而滚轮支架与滚轮部件可被压入所述存储仓内。

8.根据权利要求6所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，在端部撑板的外侧还设有第一橡胶护舷，且沿垂直于端部撑板表面方向，第一橡胶护舷低于滚轮部件与基础结构的接触面。

9.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，所述的滑动模块由第二连接肋板和第二橡胶护舷组成，其中，第二连接肋板的两端分别固定连接所述外钢套筒和第二橡胶护舷。

10.根据权利要求1所述的一种多级设防的阵列式中空组合断面防撞装置，其特征在于，相邻两防撞节段之间，两内钢套筒之间通过法兰盘连接固定，两外钢套筒之间通过连接盖板连接固定，且两防撞节段之间的连接部分处的内钢套筒与外钢套筒之间也采用轻质填料填充溢满。

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