CN204475231U - 高速公路安全护栏 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种高速公路安全护栏，属于高速公路设备。该安全护栏包括立柱组件、栏杆和底座法兰组件。立柱组件由立柱和立柱法兰组成，底座法兰组件是由底座法兰、底座中心管和底座筋板组成，底座法兰组件中间有孔。立柱组件下端部分插入底座法兰组件中间的孔中，用法兰螺栓、法兰螺母和法兰能量吸收垫圈将立柱组件和底座法兰组件连接在一起。栏杆位置在立柱组件上端，通过栏杆螺栓、栏杆螺母和栏杆能量吸收垫圈将立柱组件和栏杆连接在一体。该安全护栏具有安全性高，撞击后易于维修，易于制造等特点。

Description

高速公路安全护栏

技术领域

本实用新型专利属于高速公路设备，具体涉及一种带能量吸收装置的高速公路安全护栏。

背景技术

随着我国高速公路的快速发展，对高速公路上的安全性要求越来越高。在高速公路上，车辆的运行速度很高，造成事故的原因很多，大部分的严重事故是车辆撞击护栏，导致车辆严重损坏，产生人员伤亡；由于有的车辆负荷大，速度高，严重时撞坏护栏，导致车毁人亡。

现在高速公路上常用波浪形护栏板和防阻块吸收车辆的能量，一般常见的有两种方式，一种是将立柱直接浇注到混凝土路面中，立柱变形较小，缓冲效果不好，损坏后难于维修；另一种是采用法兰连接结构，底座法兰与连接螺栓预埋在混泥土基础中。在该结构中法兰连接螺栓成了最薄弱的环节，受到车辆撞击后螺栓经常损坏，由于立柱预埋在混泥土中，维修困难；螺栓断裂，立柱法兰与底座法兰完全脱开，车辆飞出路面易导致大的事故。也有一些专利，在努力解决这些问题。如专利号为：CN201020272074的“抗冲击高速公路安全护栏”，在立柱与栏杆之间设置了能量吸收管，该能量吸收管的轴线与立柱轴线平行，依靠在管径方向压缩吸收能量，栏杆主体为橡胶材料，橡胶中有钢缆。在该结构中，车辆撞击的大部分能量转变成弹性能，而弹性能是要再次释放的，释放时作用力方向向着公路内侧，在该力作用下可能导致车辆向公路内侧侧翻，造成二次损害。车辆侧翻后，可能对后面的车辆造成损害。因此，将撞击的能量转变成其它一种形式的能量消耗掉，更有利于减小车辆破坏和人员损伤。在压力加工中，金属的变形需要大量的能量，因此本发明拟将车辆撞击护栏的能量大部分转变成金属的塑性变形能量消耗掉。

发明内容

本发明的基本原理是基于能量转化与吸收的原理。按照动量定理，车辆撞击护栏时的作用力与撞击的作用时间有关，撞击作用时间越长，撞击力越小，对车辆和人员的损伤越小。最有利的情况，就是将护栏变成一个无限长弹塑性梁，将撞击的能量分散在相当长的一段护栏上吸收，就可以最大程度的减小撞击力。在能量转换和吸收的时侯，尽量将车辆的撞击动能变成其它一种形式的能量消耗掉，减小弹性元件储存能量。同时考虑制造成本，易维护性，撞击后对车辆的导正性等功能。从安全性考虑，撞击时尽量保持立柱组件与基础法兰不完全分离，避免车辆飞出路面，造成更大的灾难。基于以上原则，设计了一种新型的高速公路安全护栏。

本实用新型专利采用的技术方案包括立柱组件、栏杆和底座法兰组件。立柱组件由立柱和立柱法兰组成，立柱法兰位置在立柱中部偏下位置。底座法兰组件是由底座法兰、底座中心管和底座筋板组成，底座法兰组件中间有孔；安装时，立柱组件中的立柱下端部分插入底座法兰组件中间的孔中，用法兰螺栓、法兰螺母和法兰能量吸收垫圈将立柱组件和底座法兰组件连接在一起。栏杆位置在立柱组件上端，通过栏杆螺栓、栏杆螺母和栏杆能量吸收垫圈将立柱组件和栏杆连接在一体。

所述的立柱组件，立柱是一段金属管，其截面可以是圆管，也可以是矩形管，立柱与立柱法兰采用焊接方式连接在一体，立柱法兰上有数个螺栓连接孔。

所述的底座法兰组件，底座中心管是一段金属管，其截面可以是圆管，也可以是矩形管，其管截面内孔形状与立柱管截面外孔形状相同，尺寸比立柱管截面外孔对应尺寸稍大；底座法兰中间有一个孔，孔的形状与尺寸与底座中心管内孔相同，在孔周围有与立柱法兰上数量相同、位置对应的螺栓连接孔；底座中心管一端正对着底座法兰中间，采用焊接的方法将底座中心管和底座法兰连接在一体。加强筋板位置在底座法兰和底座中心管之间，采用焊接的方法连接在一体。底座法兰组件施工时预埋在护栏基础的混凝土中。

所述的法兰连接螺栓，由底座中心管一侧穿过底座法兰的螺栓连接孔。并将螺栓头焊接在底座法兰上。

所述的法兰能量吸收垫圈是一段金属圆管，采用塑性较好的金属材料；套在法兰螺栓上，位置在立柱法兰上面。当安全护栏受到车辆撞击时，立柱组件发生倾斜，一侧的几个螺栓收到拉力，立柱法兰和法兰螺母挤压法兰能量吸收垫圈，使其产生塑性变形，吸收部分车辆撞击的能量；

所述的栏杆能量吸收垫圈也是一段金属圆管，采用塑性较好的金属材料。穿在栏杆螺栓上，位置在立柱和栏杆之间。车辆撞击安全护栏时，栏杆和立柱挤压栏杆能量吸收垫圈，使其产生塑性变形，吸收一部分车辆撞击的能量。

所述的栏杆在安装时，将相邻栏杆连接在一体；可以采用焊接的方法，也可以采用连接接头。

本发明有以下特点：

1.能量吸收效果好，撞击力小。

如果车辆撞击到护栏的任何一处，撞击处栏杆会产生弯曲，吸收一部分能力。撞击力通过栏杆、栏杆能量吸收垫圈传递给立柱，在传递过程中栏杆能量吸收垫圈压缩产生塑性变形，吸收一部分撞击的能量；立柱受力产生偏转，压缩法兰能量吸收垫圈使其产生塑性变形，吸收一部分撞击的能量。由于安装时将相邻栏杆已经连接在一起，从撞击点开始，通过栏杆变形将能量依次分散到相邻数个立柱上，由数个法兰能量吸收垫圈吸收能量。立柱受力弯曲时，由于立柱下端插入到底座法兰中间，插入部分弯曲变形也要吸收一部分能量。该安全护栏能将车辆撞击的能量分散到多个环节吸收，并将撞击能量的大部分变成金属材料的塑性变形能量消耗掉。

2.安全性好。

一是能量吸收环节多，增加撞击作用时间，就能有效的减少撞击的作用力；二是将立柱组件下端插入到底座法兰组件中，在立柱受到撞击产生弯曲时，大幅度减少了立柱组件与底座法兰组件完全脱开的概率。立柱组件与底座法兰组件不脱开，就能有效的防止车辆飞出路面；

3.便于维修。

立柱受力时，法兰能量吸收垫圈成了薄弱环节，容易产生塑性变形，同时立柱组件下端插入了底座法兰组件中，该结构能有效的防止法兰螺栓的损坏概率。法兰螺栓撞击损坏后一直是维修中的难题。法兰螺栓不损坏，护栏损坏后易于更换。

4.连接可靠，易于制造。

在该发明中，能量吸收垫圈可以采用铝合金管、低碳钢管等塑性比较好的材料。不但起到连接是垫圈的作用，保证连接的可靠性，而且在受到车辆撞击时容易产生塑性变形，吸收大量能量。与采用弹簧、橡胶等缓冲的结构相比，易于制造，生产成本低，可靠性好。

5.安全环保，没有老化问题。

因为没有采用塑料、橡胶等易于老化的材料，能量吸收装置也不存在老化问题和污染问题。

附图说明

附图中图1是本发明专利实施例中安全护栏结构主视图；图2为为安全护栏的左视图；

图中：1.立柱 2.混凝土基础 3.底座法兰 4.立柱法兰 5.法兰能量吸收垫圈6.法兰螺母 7.底座筋板 8.栏杆螺栓 9.栏杆能量吸收垫圈 10.栏杆螺母 11.栏杆12.法兰螺栓 13.底座中心管

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利的结构与工作过程作进一步详细说明。

实施例1：参见说明书附图1和附图2，本发明的高速公路安全护栏，包括立柱组件、栏杆11和基础法兰组件。立柱组件由立柱1和立柱法兰4组成，立柱是一段金属圆管；立柱法兰中间加工有圆孔，立柱插入立柱法兰中间的圆孔中，插入深度为L，采用焊接的方法将立柱与立柱法兰连接在一起。立柱上端加工有通孔，孔的方向与立柱轴线垂直，用于连接栏杆。底座法兰组件是由底座法兰3、底座中心管13和底座筋板7组成；底座中心管是一段金属圆管，圆管的内径稍大于立柱圆管的外径，立柱可以插入；底座法兰中间有圆孔，圆孔内径与底座中心管圆管内径相同，底座中心管上端置于底座法兰中间，对准法兰中心孔，底座中心管与底座法兰通过焊接方法连接在一体，再将4块底座筋板焊接在底座圆管和底座法兰正交位置上，起到加强作用；底座法兰和立柱法兰上对应位置都有螺栓连接孔，孔的数量相等。法兰螺栓12由底座法兰的螺栓孔中穿入，螺纹部分向上，法兰螺栓的下端与底座法兰采用焊接的方法连接在一体。施工时，底座法兰预埋在混凝土基础2中。安全护栏安装时，将立柱组件中的立柱下端部分插入底座法兰组件中间的孔中，每个法兰螺栓均穿过立柱法兰上对应的螺栓孔，然后给每个法兰螺栓穿上法兰能量吸收垫圈5，法兰能量吸收垫圈是一段金属圆管，内经稍大于法兰螺栓外径，采用铝合金材料；将法兰螺母6旋入法兰螺杆的螺纹上，将产柱组件和底座法兰组件连接在一起。在栏杆11对应立柱组件连接的位置上加工有孔，将栏杆螺母10嵌入孔中，通过焊接将栏杆和栏杆螺母10连接在一体；栏杆置于立柱组件上方靠公路内侧的方向，栏杆螺栓8穿过立柱上端的通孔，然后给栏杆螺栓上套入栏杆能量吸收垫圈9，栏杆能量吸收垫圈也是采用铝合金材料；将栏杆螺杆拧入栏杆螺母中，将栏杆和立柱组件连接在一起。为了保证能量能够分散到多个立柱上，安装时必须将相邻的栏杆连接在一体，本实施例中相邻栏杆a处采用焊接的方法连接在一体。

工作过程：当车辆撞击到安全栏杆上时，首先绕着撞击点栏杆产生弯曲变形，通过栏杆能量吸收垫圈将撺击力传递给两边的立柱，栏杆能量吸收垫圈在力的传递过程中产生塑性变形，吸收一部分撞击的能量；撞击力传递到两端立柱组件上，立柱受力倾斜，使立柱法兰一侧的几个法兰能量吸收垫圈受到压缩，也产生塑性变形，再吸收一部分撞击的能量；当立柱倾斜较大时，立柱下面插入底座中心管的部分发生弯曲变形，再吸收一部分撞击的能量；由于紧邻撞击点的两个立柱产生倾斜，倾斜方向指向公路外侧偏向撞击点的方向。由于栏杆在长度方向连成了一个整体，通过栏杆将撞击能量又传递到距撞击点更远的立柱上，这些立柱也要产生倾斜，将撞击的能量依次由多个立柱上的栏杆能量吸收垫圈和法兰能量吸收垫圈吸收。有效延长了车辆撞击栏杆的作用时间，使撞击力大幅度减小，减小了车辆破坏和人员损伤。

在一般情况下，通过栏杆和多个能量吸收垫圈吸收车辆撞击的能量，就可以起到保护车辆的作用；在极端情况下，车辆质量较大，撞击时与栏杆的夹角较大，立柱就会严重倾斜，严重时甚至拉断立柱组件上受拉力一侧的法兰螺栓。由于立柱下面的一段插入了底座法兰中，立柱一般采用的是低碳钢，塑性较好，一般也不会折断；而另一侧的法兰螺栓受剪切作用，有中间立柱插入部分的保护，一般也不会断裂，这样安全护栏就能有效的拦截车辆，避免车辆冲出路面产生更大的损失。

车辆一般撞击栏杆时与栏杆有一定夹角，撞击后，栏杆对车辆有一个作用力，该力的方向指向公路内侧，在该力的作用下，使车辆的运动方向不断的变为与栏杆平行的方向，有利于使车辆回到公路上，起到导正作用。

Claims (6)

1.一种高速公路安全护栏，包括立柱组件、栏杆和底座法兰组件，其特征在于：立柱组件由立柱和立柱法兰组成，立柱法兰位置在立柱中部偏下位置；底座法兰组件是由底座法兰、底座中心管和底座筋板组成，底座法兰组件中间有孔；安装时，立柱组件中的立柱下端部分插入底座法兰组件中间的孔中，用法兰螺栓、法兰螺母和法兰能量吸收垫圈将立柱组件和底座法兰组件连接在一起；栏杆位置在立柱组件上端，通过栏杆螺栓、栏杆螺母和栏杆能量吸收垫圈将立柱组件和栏杆连接在一体。

2.根据权利要求1所述的高速公路安全护栏，其特征在于：所述的立柱组件，立柱是一段金属管，立柱与立柱法兰采用焊接方式连接在一体。

3.根据权利要求1所述的高速公路安全护栏，其特征在于：所述的底座法兰组件，底座中心管是一段金属管，其内径稍大于立柱外径，底座法兰中间有一个孔，孔径稍大于立柱外径；底座中心管一端正对着底座法兰中间，采用焊接的方法将底座中心管和底座法兰连接在一体。

4.根据权利要求1所述的高速公路安全护栏，其特征在于：法兰能量吸收垫圈是一段金属圆管，套在法兰螺栓上，位置在立柱法兰上面。

5.根据权利要求1所述的高速公路安全护栏，其特征在于：栏杆能量吸收垫圈是一段金属圆管，穿在栏杆螺栓上，位置在立柱和栏杆之间。

6.根据权利要求1所述的高速公路安全护栏，其特征在于：栏杆在安装时，将相邻栏杆连接在一体。