CN207032101U - 一种可旋耗能单元及具有该可旋耗能单元的防护栏 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可旋耗能单元及具有该可旋耗能单元的防护栏，该可旋耗能单元包括：芯柱以及环绕所述芯柱而间隔设置的弹塑性结构件，在相邻的所述弹塑性结构件之间设置有刚性结构件，且相邻的所述刚性结构件之间通过所述弹塑性件构件能够发生相对运动。该可旋耗能单元具有较强的能量耗散能力，可以防止车辆冲出护栏。该防护栏具有类似的优点。

Description

一种可旋耗能单元及具有该可旋耗能单元的防护栏

技术领域

本实用新型涉及防护工程技术领域，具体而言涉及一种可旋耗能单元及具有该可旋耗能单元的防护栏。

背景技术

当前垃圾焚烧技术需要较大的堆存区，堆存区拾料开口有一定的高度，垃圾转运车需要通过坡道爬升至特定高度后卸载垃圾，囿于土地资源限制，垃圾转运车爬升坡道往往为占地面积较小的弯曲坡道。为保障垃圾转运车安全行驶，坡道或弯曲坡道均设置护栏，一般为钢筋混凝土护栏或钢结构护栏，这种护栏重量大，刚度大，在车辆碰撞时吸收能量有限，且不能对失控车辆方向疏导纠偏，不能很好地保障行驶车辆的安全，容易造成车辆倾覆，导致车辆转运物对环境造成二次污染。在此基础上有以自身或附属构件变形或破坏为主要耗能形式的防撞护栏，此类护栏的耗能方式为被动式耗能，其产品性能很大程度上取决于耗能材料或构件的力学性能，对于重载汽车冲击过程中时刻变化的荷载，这种防撞护栏的耗能及车辆行驶方向纠偏性能有限。

因此需要提出一种防护栏，以至少部分解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决目前存在的问题，本实用新型一方面提供一种可旋耗能单元，包括：芯柱以及环绕所述芯柱而间隔设置的弹塑性结构件，在相邻的所述弹塑性结构件之间设置有刚性结构件，且相邻的所述刚性结构件之间通过所述弹塑性件构件能够发生相对运动。

可选地，所述弹塑性结构件和所述刚性结构件呈中空圆柱形结构。

可选地，所述弹塑性结构件与所述芯柱之间，以及所述弹塑性结构件与所述刚性结构件之间通过硫化粘结固定在一起。

可选地，所述刚性结构件为钢桶。

可选地，位于最外层的所述弹塑性结构件由纤维增强类橡胶材料制作，位于最内层或中间层的所述弹塑性结构件由天然橡胶或氯丁橡胶制作。

可选地，在最外层的所述弹塑性结构件上设置有反光层。

根据本实用新型的可旋耗能单元，当诸如重载运输车的车辆与可旋耗能单元碰撞接触后，首先，通过可旋耗能单元最外层的弹塑性结构件的挤压变形耗散一部分冲击能量，接着再通过刚性结构件之间的相对滑移和/或相对旋转，使得位于内层或中间层的弹塑性结构件产生可恢复的剪切变形和/或挤压变形来进一步耗散一部分冲击能量，最后通过车辆对可旋耗能单元的不均匀碰撞接触，使得中间层和内层的弹塑性结构件产生发生不可恢复的塑性形变来进一步耗散一部分冲击能量，在整个耗散过程中可以使车辆车速下降直至停车，并且由于整个能量耗散过程包括三个能量耗散过程，大大提高了能量耗散能力，弹塑性结构件具有较强的变形能力和恢复能力，不容易损坏。

本实用新型另一方面提供一种防护栏，该防护栏包括：立柱，所述立柱间隔设置在地面之上，在所述立柱之上设置有如上所述的可旋耗能单元。

可选地，所述可旋耗能单元的芯柱可拆卸地套设在所述立柱之上。

可选地，所述芯柱和所述立柱之间通过销键或过盈连接方式固定连接在一起。

可选地，在所述立柱之上对应于所述可旋耗能单元上下表面的位置处设置有横梁，且在所述横梁和所述可旋耗能单元之间设置有垫片。

可选地，在相邻的所述立柱之间设置有X型支撑梁。

根据本实用新型的防护栏，通过可旋耗能单元的三重能量耗散过程，可以大大消耗车辆撞击防护栏的能量，减轻或降低了撞击对防护栏立柱的冲击破坏，从而防止汽车坠落并通过可旋耗能单元弹塑性结构件和刚性结构件的相对旋转可以对车辆的行驶方向进行一定程度的修正。

此外，由于可旋耗能单元与立柱可拆卸连接，当可旋耗能单元被破坏后，可以简单方便地进行更换，维护面很小。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1示出根据本实用新型一实施方式的可旋耗能单元的结构示意图，其中(a)为俯视图，(b)为剖视图；

图2示出根据本实用新型一实施方式的防护栏的结构示意图；

图3示出根据本实用新型一实施方式的可旋耗能单元与立柱之间的连接示意图，其中(a)为销键连接，(b)和(c)为过盈连接。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

实施例一

下面将参照图1对本实用新型一实施方式的可旋耗能单元做详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种应用于防护栏的可旋耗能单元100，其包括芯柱1以及环绕所述芯柱1而间隔设置的弹塑性结构件(即2、3、4)，在相邻的所述弹塑性结构件之间设置有刚性结构件5，且相邻的所述刚性结构件5之间通过所述弹塑性件构件能够发生相对运动，例如滑移和/或旋转。即，在芯柱1外周上交替间隔设置弹塑性结构件(即2、3、4)和刚性结构件5，并且最内层和最外层均为弹塑性结构件。弹塑性结构件(即2、3、4)和刚性结构件5的数量根据能量耗散需要进行设置，在此不做具体限定。示例性地，在本实施例中，弹塑性结构件包括位于芯柱1外周上的内层弹塑性结构件2、位于两个刚性结构件5之间的中间层弹塑性结构件3和位于最外层的外层弹塑性结构件4。当然，可以理解的是，在其它实施例中，弹塑性结构件(即2、3、4)和刚性结构件5可以采用其它合适的数量。

在本实施例中，示例性地，芯柱1呈圆柱形结构，且内部设置有轴向通孔，对应地，弹塑性结构件(即2、3、4)和刚性结构件5呈中空圆柱形结构或者说呈筒状结构，从而便于交替套设在芯柱1上。弹塑性结构件(即2、3、4)采用弹塑性材料制作，使其能够发生可恢复的弹性形变和不可恢复的塑性形变。示例性地，在本实施例中，位于最外层的外层弹塑性结构件4由纤维增强类橡胶材料制作，位于最内层的内层弹塑性结构件2或位于中间的中间层弹塑性结构件3由天然橡胶或氯丁橡胶制作。刚性结构件5由刚性材料制作，以提供良好的刚度，示例性地，例如由不锈钢或其他钢材料制作，在本实施例中刚性结构件5示例性地为钢筒。

在本实施例中，内层弹塑性结构件2与芯柱1之间，以及内层弹塑性结构件2、中间层弹塑性结构件3和外层弹塑性结构件4与刚性结构件5之间，通过硫化粘结方式固定，硫化粘结具体可以采用胶黏剂法、直接粘合法和硬质胶法等常用硫化粘结方法实现。当可旋耗能单元100受到外力作用时，相邻的所述刚性结构件5之间通过所述弹塑性件构件能够发生相对滑移和/或旋转，从而对能量进行耗散。

此外，在本实施例中，在外层弹塑性结构件4表面上设置有反光层6，通过反光层6对车辆灯光的反射，使得驾驶员更清楚的道路的走向，提高安全性。

根据本实施例的可旋耗能单元，当诸如重载运输车的车辆与可旋耗能单元碰撞接触后，首先，通过可旋耗能单元最外层的弹塑性结构件的挤压变形耗散一部分冲击能量，接着再通过刚性结构件之间的相对滑移和/或相对旋转，使得位于内层或中间层的弹塑性结构件产生可恢复的剪切变形和/或挤压变形来进一步耗散一部分冲击能量，最后通过车辆对可旋耗能单元的不均匀碰撞接触，使得中间层和内层的弹塑性结构件产生发生不可恢复的塑性形变来进一步耗散一部分冲击能量，在整个耗散过程中可以使车辆车速下降直至停车，并且由于整个能量耗散过程包括三个能量耗散过程，大大提高了能量耗散能力，弹塑性结构件具有较强的变形能力和恢复能力，不容易损坏。

实施例二

下面将参照图2和图3对本实用新型一实施方式的防护栏做详细描述。

如图2和图3所示，本实施例提供一种防护栏200，其包括立柱7和套设在立柱7之上的可旋耗能单元100，可旋耗能单元100的结构如实施例一种所述，在此不再赘述。立柱7间隔设置在地面上，其可以采用混凝土结构或钢结构，立柱7和可旋耗能单元100之间采用可拆卸连接方式，当可旋耗能单元100受撞击破坏后，可以通过更换进行维护，维护简单且维护面较小。

在本实施例中，立柱7和可旋耗能单元100之间可以通过销键8进行连接，或者通过过盈连接方式进行连接。具体地，如图3中(a)所示，由于可旋耗能单元100的芯柱1内部设置有轴向通孔，当芯柱1套设在立柱7之上时，可以通过立柱7和芯柱1之间销键8连接实现立柱7和可旋耗能单元100的连接，销键8环形阵列于芯柱1和立柱7的交界面处，其个数由行车荷载确定。或者如图3中(b)和(c)所示，立柱7和芯柱1之间通过过盈连接实现固定，这种方式利用零件间的配合过盈来实现连接。这种连接结构简单，定心精度好，可承受转矩，轴向力或两者复合的载荷，而且承载能力高，在冲击振动载荷下也能较可靠的工作。此外，芯柱1的中空部分的横截面可以为圆形、方形或多边形等各种合适的形状，其由芯柱1剪切面的抗剪强度、抗扭强度等确定。

如图2所示，在本实施例中，立柱7按照一定的间距列于弯曲坡道两旁，相邻立柱之间的距离L2根据需要进行设置，其主要考虑两个方面的因素：第一，保障失控车辆在整个碰撞减速过程中一直位于安全护栏内的道路上；第二，允许失控重载运输车安全保险杠有一部分破坏。

可旋耗能单元100离地高度H1(即可旋耗能单元下表面与地的距离)考虑不同车辆保险杠离地高度进行设计，而可旋耗能单元100的长度，也即可旋耗能单元100上表面和下表面之间的距离(H2和H1之差)根据车辆车头的高度确定。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，为了增加防护栏200的整体刚度，在立柱7之上对应于可旋耗能单元100上下表面的位置处设置有横梁9，且在横梁9和可旋耗能单元100之间设置有垫片10，即在横梁9与可旋耗能单元100的交界面处设置垫片10，并涂抹桥梁硅脂。并且，在相邻的立柱7之间设置有X型支撑梁11，以进一步增加沿道路方向的横梁9的刚度，大幅降低单个立柱的荷载峰值。

根据本实施例的防护栏，当诸如失控重载运输车的车辆以某一冲击力F撞击某个安全护栏时，特定间距的可旋耗能单元100通过旋转减小了车辆行驶夹角α(α车辆行驶方向与道路方向之间的夹角)，这样原本由安全护栏承受的冲击力分解为顺道路方向上的分力：F1＝F*cos(α)以及横道路方向上的分力：F2＝F*sin(α)，随着可旋耗能单元100的旋转而对车辆产生反作用力，车辆行驶夹角α进一步减小，由三角函数的单调性可知，F1随着重载运输车行驶夹角α减小而增大，F2随着车辆行驶夹角α减小而变小，这样原本由单个防护栏200承受的冲击力大部分转换为F1(转换系数为cos(α))，并由顺道路方向刚度较大的横梁9传递给多个立柱7，立柱7之间的支撑梁11进一步加大了沿道路方向上的横梁9刚度，大幅降低了单个立柱7的荷载峰值，整个多级耗能确保了车辆，尤其是重载运输车不冲出防护栏、不翻车，保障了车辆的行驶安全。在上述过程中伴随着可旋耗能单元100的耗能，具体为：当车辆与可旋耗能单元100接触后，可旋耗能单元100的外层塑性结构件挤压变形，耗散一部分冲击能量，接着，刚性结构件之间的相对滑移和/或相对旋转，以及中间层弹塑性结构件产生的剪切变形、挤压变形进一步耗散一部分冲击能量，最后，车辆对可旋耗能单元100的不均匀碰撞接触，使得可旋耗能单元100不可恢复的塑性形变，中间层弹塑性结构件和内层弹塑性结构件产生扭转变形，进一步消耗了冲击能量，在该整个能量的耗散过程中，车辆车速下降直至停车。

根据本实施例的防护栏，通过可旋耗能单元的三重能量耗散过程，可以大大消耗车辆撞击防护栏的能量，减轻或降低了撞击对防护栏立柱的冲击破坏，从而防止汽车坠落并通过可旋耗能单元弹塑性结构件和刚性结构件的相对旋转可以对车辆的行驶方向进行一定程度的修正。

此外，由于可旋耗能单元与立柱可拆卸连接，即防护栏采用模块化设计，当可旋耗能单元被破坏后，可以简单方便地进行更换，维护面很小。

可以理解的是，虽然在本实施例中，在单个立柱7上仅设置一个可旋耗能单元100，但是在其它实施例中也可以根据需要设置多个长度(即H2和H1之差)较短的可旋耗能单元100，而不必设置成一个很长的可旋耗能单元100。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (11)

1.一种可旋耗能单元，其特征在于，包括：芯柱以及环绕所述芯柱而间隔设置的弹塑性结构件，在相邻的所述弹塑性结构件之间设置有刚性结构件，且相邻的所述刚性结构件之间通过所述弹塑性件构件能够发生相对运动。

2.根据权利要求1所述的可旋耗能单元，其特征在于，所述弹塑性结构件和所述刚性结构件呈中空圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的可旋耗能单元，其特征在于，所述弹塑性结构件与所述芯柱之间，以及所述弹塑性结构件与所述刚性结构件之间通过硫化粘结固定在一起。

4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的可旋耗能单元，其特征在于，所述刚性结构件为钢桶。

5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的可旋耗能单元，其特征在于，位于最外层的所述弹塑性结构件由纤维增强类橡胶材料制作，位于最内层或中间层的所述弹塑性结构件由天然橡胶或氯丁橡胶制作。

6.根据权利要求1-3中的任意一项所述的可旋耗能单元，其特征在于，在最外层的所述弹塑性结构件上设置有反光层。

7.一种防护栏，其特征在于，包括：立柱，所述立柱间隔设置在地面之上，在所述立柱之上设置有如权利要求1-6中的任意一项所述的可旋耗能单元。

8.根据权利要求7所述的防护栏，其特征在于，所述可旋耗能单元的芯柱可拆卸地套设在所述立柱之上。

9.根据权利要求8所述的防护栏，其特征在于，所述芯柱和所述立柱之间通过销键或过盈连接方式固定连接在一起。

10.根据权利要求7所述的防护栏，其特征在于，在所述立柱之上对应于所述可旋耗能单元上下表面的位置处设置有横梁，且在所述横梁和所述可旋耗能单元之间设置有垫片。

11.根据权利要求7所述的防护栏，其特征在于，在相邻的所述立柱之间设置有X型支撑梁。