CN207646655U - 一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置，该防撞装置设置在桥墩外围，所述防撞装置包括粘结层和至少两层合金铝薄壳层内嵌典型圆环蜂窝材料构成的缓冲层，所述缓冲层位于粘结层的外围，最靠内的合金铝薄壳层与粘结层之间通过内隔板连接形成多个扇面形空腔，相邻的合金铝薄壳层通过内隔板连接形成多个扇面形空腔；所述扇面形空腔内填充多胞材料。本实用新型提供了一种成本低、保护效果较好的用于桥墩的多层缓冲防撞装置，通过多层内嵌多胞材料薄壳缓冲结构变形吸能，吸收冲击体撞击动能，降低局部接触刚度，减小冲击荷载峰值，从而达到保护桥墩的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程防灾减灾领域，涉及一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置。
背景技术
桥墩作为桥梁结构的关键传力构件，在结构全寿命周期内可能遭遇多种意外和人为的撞击作用，包括车辆撞击，船舶撞击，落石撞击和浮冰撞击等。桥墩冲击破坏往往造成研究的桥梁结构整体损伤，使用性能严重下降，甚至造成结构局部倒塌或整体倒塌。意外冲击荷载具有短持时高峰值特征，通过墩柱截面设计提升抗冲击安全性往往造成巨大浪费，通过外包型缓冲装置是提升其抗冲击安全性的更高效方式。
目前已有桥墩防撞装置，可以按冲击体与防护结构接触撞击行为分为刚性防护结构和柔性防护结构，刚性防护结构通过在桥墩可能遭遇冲击体撞击路径上设置抗冲击能力更高的防护结构达到完全保护桥墩目的，而柔性防护结构则基于冲击荷载短时高峰值特征，通过防护结构降低接触局部刚度，达到延长接触时间降低撞击荷载峰值目的。刚性防护结构，由于设置空间限制和难于更换等缺陷，经济性存在一定劣势，而柔性防护结构以其轻质，防护效率好，可更换性好的优势而应用更为广泛。
现有柔性防护结构或以单层橡胶形成防撞垫层，或以昂贵的新型材料形成复杂的变形连接机构，单层橡胶防护效率有限，对于墩柱的保护效果并不好，而新型材料构建的变形机构防撞措施往往造价很高，虽然能够较好的达到变形吸能保护墩柱的目的，但昂贵的造价使得这些装置难以用于中小桥墩。
发明内容
为了克服已有桥墩防护方式的成本高、保护效果极不好的不足, 本实用新型提供了一种成本低、保护效果较好的用于桥墩的多层缓冲防撞装置，通过多层内嵌多胞材料薄壳缓冲结构变形吸能，吸收冲击体撞击动能，降低局部接触刚度，减小冲击荷载峰值，从而达到保护桥墩的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置，该防撞装置设置在桥墩外围，所述防撞装置包括粘结层和至少两层合金铝薄壳层内嵌典型圆环蜂窝材料构成的缓冲层，所述缓冲层位于粘结层的外围，最靠内的合金铝薄壳层与粘结层之间通过内隔板连接形成多个扇面形空腔，相邻的合金铝薄壳层通过内隔板连接形成多个扇面形空腔；所述扇面形空腔内填充多胞材料。
进一步，所述粘结层通过胶体与混凝土柱外壁粘结。
再进一步，所述多胞材料与内外壁合金铝薄壳层以及内隔板胶体粘结。
更进一步，所述缓冲层设有三层合金铝薄壳层。当然，也可以是其他层数。
本实用新型的有益效果主要表现在：本实用新型通过薄壳和多胞材料大变形吸能的基本原理，通过设置与桥墩周围的三层缓冲层吸能冲击冲击动能，降低冲击荷载峰值，同时有效减小桥墩冲击损伤和局部变形，并一定程度降低冲击加速度峰值，达到同时保护桥墩和车辆作为冲击体时驾驶人安全的目的。
本实用新型防护结构可以沿桥墩高度分段组装，承受冲击荷载发生大变形后，可以仅对局部区域更换，方便安全并便于更换。
本实用新型防护结构通过改变多层缓冲垫层尺寸和内嵌多胞材料填充密度，可实现多种冲击荷载下桥墩防护。
附图说明
图1为本实用新型用于桥墩的多层缓冲防撞装置的结构示意图。
图2是图1的横截面结构示意图。
图中：1为桥墩，2为防护结构与桥墩的粘结层，3为内隔板，4 为缓冲层合金铝薄壳，5为内层多胞材料填充空腔，6为中层多胞材料填充空腔，7为外层多胞材料填充空腔，8为半圈防护结构粘结面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置，包括粘结层2和由内隔板3，缓冲层合金铝薄壳4以及三层多胞材料填充空腔构成(6,7,8)的三层缓冲层构成，其中，粘结层与桥墩1胶体粘结，内隔板3与缓冲层合金铝薄壳3焊接连接，三层多胞材料填充空腔 (6,7,8)内多胞材料与空腔壁胶体粘结。
冲击体作用于防护装置时，防护结构通过自身大变形吸收冲击体冲击能量。最外层吸能层作为第一道防线吸收冲击能量，冲击体撞击防护结构首先与外层薄壳发生接触，外层薄壳以及邻近接触区空腔内多胞材料发生大变形吸收冲击能量，邻近撞击区域内隔板对局部刚度的增强效应，可形成更大范围内防护结构发生变形吸能。
外层薄壳变形屈曲衰减部分冲击能之后，中层薄壳内嵌多胞材料防护层参与变形吸能，通过压实外层空腔传递的冲击动能作用于中层薄壳，此时由于内隔板加劲效应和防护结构整体变形协调，更大范围的外层缓冲层与中层缓冲层共同参与变形吸能，进一步衰减冲击动能。
通过外层和中层的变形吸能过程之后，由于合金铝薄壳和内隔板较好的延性，防护结构不会发生局部断裂破坏，对于极端动能冲击场景，外层和中层发生大变形吸收大部分能量之后，冲击体仍存在一定冲击能量，此时通过内隔板传力最内层缓冲层参与吸能程度开始提高，而更大范围的最外层和中层吸能层也同时参与工作，很大程度延长了墩柱刚性冲击的接触时间，起到了缓冲目的，同时吸收了大部分冲击体能量。
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应用本实用新型。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，本实用新型不限于这里的实施例，在不脱离本实用新型的范畴的情况下所做出的修改都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于桥墩的多层缓冲防撞装置，其特征在于：该防撞装置设置在桥墩外围，所述防撞装置包括粘结层和至少两层合金铝壳层内嵌典型圆环蜂窝材料构成的缓冲层，所述缓冲层位于粘结层的外围，最靠内的合金铝壳层与粘结层之间通过内隔板连接形成多个扇面形空腔，相邻的合金铝壳层通过内隔板连接形成多个扇面形空腔；所述扇面形空腔内填充多胞材料。
2.如权利要求1所述的用于桥墩的多层缓冲防撞装置，其特征在于：所述粘结层通过胶体与混凝土柱外壁粘结。
3.如权利要求1或2所述的用于桥墩的多层缓冲防撞装置，其特征在于：所述多胞材料与内外壁合金铝壳层以及内隔板胶体粘结。
4.如权利要求1或2所述的用于桥墩的多层缓冲防撞装置，其特征在于：所述缓冲层设有三层合金铝壳层。
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