CN113250080A - 一种桥梁防撞护栏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥梁防撞护栏，包括背板、壳罩和缓冲机构；所述壳罩的敞口端固定在背板上，壳罩内腔与背板内板面围成腔室，缓冲机构置于腔室内；所述缓冲机构包括剪叉式连杆组件和阻力件；在腔室内，所述剪叉式连杆组件的伸缩向沿所在路面的延伸向布置，剪叉式连杆组件的伸缩向两端分别设有阻力件，阻力件用于将剪叉式连杆组件的伸长挤压作用力转换为其他势能；剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点沿背板内板面滑动连接，滑动方向与剪叉式连杆组件的伸缩向同向，本发明可起到良好的缓冲防撞效果。

Description

一种桥梁防撞护栏
技术领域
本发明涉及桥梁或路面工程设计技术领域，具体涉及一种桥梁防撞护栏。
背景技术
随着桥梁向大跨、轻型、高强、整体方向发展，钢箱梁以自重轻、施工快、跨度大等优势在工程中的应用逐步广泛，但与之配套的防撞护栏却未有创新，普遍采用传统的外包式混凝土防撞护栏与钢箱梁配套施工，传统的混凝土防撞护栏存在重力大、安装不方便、施工周期长等问题。此外对于其他一些常规的钢制或铁制防撞护栏，虽然重力轻、可预制安装，但是防撞效果一般，不能有效的吸收碰撞发生时产生的冲击力，反而造成了车辆和防撞护栏均损坏的严重后果。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提供了解决上述问题的一种桥梁防撞护栏，重量轻、便于安装，且能有效吸收车辆碰撞防撞护栏时产生的冲击力。
本发明通过下述技术方案实现：
一种桥梁防撞护栏，包括背板、壳罩和缓冲机构；所述壳罩的敞口端固定在背板上，壳罩内腔与背板内板面围成腔室，缓冲机构置于腔室内；所述缓冲机构包括剪叉式连杆组件和阻力件；在腔室内，所述剪叉式连杆组件的伸缩向沿所在路面的延伸向布置，剪叉式连杆组件的伸缩向两端分别设有阻力件，阻力件用于将剪叉式连杆组件的伸长挤压作用力转换为其他势能；剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点沿背板内板面滑动连接，滑动方向与剪叉式连杆组件的伸缩向同向。
本发明提供的防撞护栏，背板起到主要的支撑、固定作用，壳罩起到用于安装缓冲机构、塑性变形防撞缓冲作用，缓冲机构起到主要的防撞缓冲作用；具体工作原理为：在桥梁路面上行驶的车辆撞向防撞护栏时，车辆会先与壳罩接触，撞击壳罩，使壳罩产生塑性变形，将部分撞击作用通过壳罩的塑性变形平衡；在车辆的继续撞击作用下，壳罩变形会对内部的剪叉式连杆组件生挤压作用，即对剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向产生挤压作用，促使挤压作用力在对剪叉式连杆组件的挤压点处向两端扩散，使得剪叉式连杆组件从挤压点处通过各铰接点传动作用向两端伸长，可通过设计铰接点铰接阻力大小，提高阻力作用；同时剪叉式连杆组件在伸长过程中，铰接点沿滑轨滑动；这样撞击力可进一步通过剪叉式连杆组件的伸长变形作用平衡、以及通过铰接点的滑动摩擦作用平衡。
在对剪叉式连杆组件伸缩变形伸长过程中，最终将作用力传递至阻力件，阻力件会对对剪叉式连杆组件的伸长(即对剪叉式连杆组件的伸长向两端的移动)起到阻碍作用(即减速作用)，但不会完全限制其移动，这样又可通过阻力件将部分撞击作用转化为其他势能，进一步平衡撞击力，进而起到很好的缓冲防撞作用。
进一步优选，所述其他势能包括摩擦阻力势能和弹性阻力势能。
进一步优选，所述阻力件包括挡板和弹性填充层；所述挡板的一端板面与剪叉式连杆组件伸缩向的端部连接，挡板的边缘侧壁设有弹性橡胶层，所述弹性橡胶层与背板内板面及壳罩内腔板面压紧接触；在挡板、壳罩的端部和背板端部之间围成缓冲腔室，所述缓冲腔室内设置弹性填充层。
本实施例优选地，设计挡板和弹性填充层构成阻力件的主体结构，挡板主要是利用侧壁的弹性橡胶层与背板和壳罩的摩擦作用，提高摩擦阻力防撞效果；弹性填充层主要是利用其自身弹性恢复变形阻力，起到缓冲防撞效果，挡板在受剪叉式连杆组件伸长作用带动下向两端挤压，进而使挡板挤压两侧的弹性填充层。
进一步优选，所述弹性缓冲层包括弹性网体和弹性填充物，所述弹性网体内填充弹性填充物。
优选弹性缓冲层包括弹性网体和弹性填充物，将弹性填充物(如弹性橡胶球等)填充在弹性网罩内构成一个整体结构。
进一步优选，所述背板的内板面设有滑轨，所述滑轨的延伸方向与剪叉式连杆组件的伸缩向同向；剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点设有滑块，所述滑块沿滑轨滑动连接。
进一步优选，所述剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向的另一侧各连杆的铰接点设有滑动球体，所述滑动球体用于与壳罩内腔板面滑动接触。
优选设计滑动球体用于与壳罩内腔板面滑动接触，以减小铰接点与壳罩内向板面滑动阻力，避免剪叉式连杆组件卡壳。
进一步优选，还包括桩体，所述桩体用于连接两个相邻的背板；桩体和背板沿路面延伸走向依次交替布置呈线型排布。
在壳罩与背板中，背板作为刚性结构、强度最大，主要起到支撑、固定作用；桩体和背板沿路面延伸走向依次交替布置呈线型排布。
进一步优选，所述桩体采用圆柱体，所述背板的两端设有连接弧面，所述连接弧面与圆柱体的外壁圆弧面贴合适配。
进一步优选，所述桩体与背板通过螺栓可拆卸连接；所述桩体与背板均通过地脚螺栓与路面可拆卸连接。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明在桥梁路面上行驶的车辆撞向防撞护栏时，车辆会先与壳罩接触，撞击壳罩，使壳罩产生塑性变形，将部分撞击作用通过壳罩的塑性变形平衡；在车辆的继续撞击作用下，壳罩变形会对内部的剪叉式连杆组件生挤压作用，即对剪叉式连杆组件的垂直于伸缩向产生挤压作用，促使挤压作用力在对剪叉式连杆组件的挤压点处向两端扩散，使得剪叉式连杆组件从挤压点处通过各铰接点传动作用向两端伸长，可通过设计铰接点铰接阻力大小，提高阻力作用；同时剪叉式连杆组件在伸长过程中，铰接点沿滑轨滑动；这样撞击力可进一步通过剪叉式连杆组件的伸长变形作用平衡、以及通过铰接点的滑动摩擦作用平衡。在对剪叉式连杆组件伸缩变形伸长过程中，最终将作用力传递至阻力件，阻力件会对对剪叉式连杆组件的伸长(即对剪叉式连杆组件的伸长向两端的移动)起到阻碍作用(即减速作用)，但不会完全限制其移动，这样又可通过阻力件将部分撞击作用转化为其他势能，进一步平衡撞击力，进而起到很好的缓冲防撞作用。
2、本发明背板、壳罩及缓冲机构都可采用钢制制作成型，可先在工厂支撑预制体，将预制体搬运至现场进行安装，且通过一些常规的螺栓、焊接连接方式快速安装。
3、本发明采用了非实体结构，重量轻、抗拉性能好、节约工期，可在高速、铁路上的桥梁、高架桥和坡桥上采用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的桥梁防撞护栏主体结构示意图；
图2为图1的A位置局部结构示意图；
图3为本发明的桥梁防撞护栏整体连接结构示意图；
图4为本发明的桥梁防撞护栏防撞原理示意图；图中P1、P2、P3和P4、O1、O2、O3、O4和O5、Q1、Q2、Q3、Q4表示不同位置的铰接点。
附图中标记及对应的零部件名称：1背板，11滑轨，2-壳罩，3-缓冲机构，31-剪叉式连杆组件，32-阻力件，321-挡板，322-弹性填充层，4-桩体；5-第一连杆架，6-第二连杆架，7-第三连杆架，8-第四连杆架，9-第五连杆架，10-第六连杆架，11-第七连杆架，12-第八连杆架，13-第九连杆架，14-第十连杆架。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种桥梁防撞护栏，包括背板1、壳罩2和缓冲机构3；本实施例背板1、壳罩2和缓冲机构3构成防撞、缓冲主体结构，该主体结构可沿桥梁路面延伸方向依次排布设置。
背板1采用长方体板面结构，壳罩2采用长方体壳体结构，壳罩2的敞口端通过螺钉或焊接连接防止固定在背板1上构成一个完整的长方体壳体结构，长轴方向与路面延伸方向同向，壳罩2内腔与背板1内板面围成一个长方体腔室，缓冲机构3置于该腔室内。
缓冲机构3包括剪叉式连杆组件31和阻力件32；在腔室内，剪叉式连杆组件31的伸缩向沿所在路面的延伸向布置，剪叉式连杆组件31的伸缩向两端分别设有阻力件32，阻力件32用于将剪叉式连杆组件31的伸长挤压作用力转换为其他势能；剪叉式连杆组件31的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点沿背板1内板面滑动连接，滑动方向与剪叉式连杆组件31的伸缩向同向。
具体地，如图4俯视图所示，剪叉式连杆组件31包括第一连杆架5、第二连杆架6、第三连杆架7、第四连杆架8、第五连杆架9、第六连杆架10、第七连杆架11、第八连杆架12、第九连杆架13和第十连杆架14；依据需要设置的防撞护栏的高度，各连杆架可采用连杆结构，或者采用工字矩形框结构。
第一连杆架5与第二连杆架6两者的中部通过铰接点O1铰接连接，第一连杆架5的一端与阻力件32铰接连接、另一端与第四连杆架8的一端通过铰接点Q1铰接连接，第二连杆架6的一端与阻力件32铰接连接、另一端与第三连杆架7的一端通过铰接点P1铰接连接。
第三连杆架7和第四连杆架8两者的中部通过铰接点O2铰接连接，第三连杆架7的另一端通过铰接点Q2与第六连杆架10的一端通过铰接点Q2铰接连接，第四连杆架8的另一端与第五连杆架9的一端通过铰接点P2铰接连接。
第五连杆架9与第六连杆架10两者的中部通过铰接点O3铰接连接，第五连杆架9的另一端与第八连杆架12的一端通过铰接点Q3铰接连接，第六连杆架10的另一端与第七连杆架11的一端通过铰接点P3铰接连接。
第七连杆架11和第八连杆架12两者的中部通过铰接点O4铰接连接，第七连杆架11的另一端与第十连杆架14的一端通过铰接点Q4铰接连接，第八连杆架12的另一端与第九连杆架13的一端通过铰接点P4铰接连接。
第九连杆架13和第十连杆架14两者的中部通过铰接点O5铰接连接，第九连杆架13的另一端与阻力件32铰接连接，第十连杆架14的另一端与阻力件32铰接连接。
在背板1的内板面上设置沿长轴方向延伸的滑轨11，铰接点P1、P2、P3和P4与滑轨11滑动连接，即在剪叉式连杆组件31撞击作用伸长过程中，这些铰接点P1、P2、P3和P4始终保持沿滑轨11滑动运动。
本实施例案例提供的防撞护栏，背板起到主要的支撑、固定作用，壳罩起到用于安装缓冲机构、塑性变形防撞缓冲作用，缓冲机构起到主要的防撞缓冲作用；具体工作原理为：在桥梁路面上行驶的车辆撞向防撞护栏时，车辆会先与壳罩接触，撞击壳罩，使壳罩产生塑性变形，将部分撞击作用通过壳罩的塑性变形平衡；在车辆的继续撞击作用下，壳罩变形会对内部的剪叉式连杆组件31产生挤压作用，即对剪叉式连杆组件31的垂直于伸缩向产生挤压作用，促使挤压作用力在对剪叉式连杆组件31的挤压点处向两端扩散，使得剪叉式连杆组件31从挤压点处通过各铰接点传动作用向两端伸长，可通过设计铰接点(尤其是如铰接点O1、O2、O3、O4和O5)铰接阻力大小，提高阻力作用；同时剪叉式连杆组件31在伸长过程中，铰接点P1、P2、P3和P4沿滑轨11滑动；这样撞击力可进一步通过剪叉式连杆组件31的伸长变形作用平衡、以及通过铰接点P1、P2、P3和P4的滑动摩擦作用平衡。
在对剪叉式连杆组件31伸缩变形伸长过程中，最终将作用力传递至阻力件32，阻力件32会对对剪叉式连杆组件31的伸长(即对剪叉式连杆组件31的伸长向两端的移动)起到阻碍作用(即减速作用)，但不会完全限制其移动，这样又可通过阻力件32将部分撞击作用转化为其他势能，进一步平衡撞击力，进而起到很好的缓冲防撞作用。
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进，所述其他势能包括摩擦阻力势能和弹性阻力势能。阻力件32包括挡板321和弹性填充层322；所述挡板321的一端板面与剪叉式连杆组件31伸缩向的端部连接，挡板321的边缘侧壁设有弹性橡胶层，弹性橡胶层与背板1内板面及壳罩2内腔板面压紧接触；在挡板321、壳罩2的端部和背板1端部之间围成缓冲腔室，所述缓冲腔室内设置弹性填充层322。弹性缓冲层322包括弹性网体和弹性填充物，弹性网体内填充弹性填充物。
本实施例优选地，设计挡板321和弹性填充层322构成阻力件32的主体结构，挡板321主要是利用侧壁的弹性橡胶层与背板1和壳罩2的摩擦作用，提高摩擦阻力防撞效果；弹性填充层322主要是利用其自身弹性恢复变形阻力，起到缓冲防撞效果，挡板321在受剪叉式连杆组件31伸长作用带动下向两端挤压，进而使挡板321挤压两侧的弹性填充层322。优选弹性缓冲层322包括弹性网体和弹性填充物，将弹性填充物(如弹性橡胶球等)填充在弹性网罩内构成一个整体结构。
背板1的内板面设有滑轨11，滑轨11的延伸方向与剪叉式连杆组件31的伸缩向同向；剪叉式连杆组件31的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点(即铰接点P1、P2、P3和P4)设有滑块，滑块沿滑轨11滑动连接。
剪叉式连杆组件31的垂直于伸缩向的另一侧各连杆的铰接点(即铰接点Q1、Q2、Q3、Q4)设有滑动球体，滑动球体用于与壳罩2内腔板面滑动接触，以减小铰接点Q1、Q2、Q3和Q4与壳罩2内向板面滑动阻力，避免剪叉式连杆组件31卡壳。
实施例3
在实施例2的基础上进一步改进，还包括桩体4，桩体4用于连接两个相邻的背板1，壳罩2与背板1中，背板1作为刚性结构、强度最大，主要起到支撑、固定作用；桩体4和背板1沿路面延伸走向依次交替布置呈线型排布。
桩体4采用圆柱体，背板1的两端设有连接弧面，连接弧面与圆柱体的外壁圆弧面贴合适配。桩体4与背板1通过螺栓可拆卸连接；桩体4与背板1均通过地脚螺栓与路面可拆卸连接。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桥梁防撞护栏，其特征在于，包括背板(1)、壳罩(2)和缓冲机构(3)；
所述壳罩(2)的敞口端固定在背板(1)上，壳罩(2)内腔与背板(1)内板面围成腔室，缓冲机构(3)置于腔室内；
所述缓冲机构(3)包括剪叉式连杆组件(31)和阻力件(32)；在腔室内，所述剪叉式连杆组件(31)的伸缩向沿所在路面的延伸向布置，剪叉式连杆组件(31)的伸缩向两端分别设有阻力件(32)，阻力件(32)用于将剪叉式连杆组件(31)的伸长挤压作用力转换为其他势能；剪叉式连杆组件(31)的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点沿背板(1)内板面滑动连接，滑动方向与剪叉式连杆组件(31)的伸缩向同向。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述其他势能包括摩擦阻力势能和弹性阻力势能。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述阻力件(32)包括挡板(321)和弹性填充层(322)；所述挡板(321)的一端板面与剪叉式连杆组件(31)伸缩向的端部连接，挡板(321)的边缘侧壁设有弹性橡胶层，所述弹性橡胶层与背板(1)内板面及壳罩(2)内腔板面压紧接触；在挡板(321)、壳罩(2)的端部和背板(1)端部之间围成缓冲腔室，所述缓冲腔室内设置弹性填充层(322)。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述弹性缓冲层(322)包括弹性网体和弹性填充物，所述弹性网体内填充弹性填充物。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述背板(1)的内板面设有滑轨(11)，所述滑轨(11)的延伸方向与剪叉式连杆组件(31)的伸缩向同向；剪叉式连杆组件(31)的垂直于伸缩向的一侧各连杆的铰接点设有滑块，所述滑块沿滑轨(11)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述剪叉式连杆组件(31)的垂直于伸缩向的另一侧各连杆的铰接点设有滑动球体，所述滑动球体用于与壳罩(2)内腔板面滑动接触。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，还包括桩体(4)，所述桩体(4)用于连接两个相邻的背板(1)；桩体(4)和背板(1)沿路面延伸走向依次交替布置呈线型排布。
8.根据权利要求7所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述桩体(4)采用圆柱体，所述背板(1)的两端设有连接弧面，所述连接弧面与圆柱体的外壁圆弧面贴合适配。
9.根据权利要求7所述的一种桥梁防撞护栏，其特征在于，所述桩体(4)与背板(1)通过螺栓可拆卸连接；所述桩体(4)与背板(1)均通过地脚螺栓与路面可拆卸连接。
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