專利名稱：一種彈塑性鋼結構安全防護裝置的制作方法
技術領域：
一種彈塑性鋼結構安全防護裝置技術領域[0001]本發(fā)明屬橋梁、建筑工程運營中的結構防護技術領域，涉及一種安全防護裝 置，具體是一種彈塑性鋼結構安全防護裝置。
背景技術：
[0002]目前我國交通安全的現(xiàn)狀令人堪憂，在眾多影響公共交通安全的關鍵結構上基 本沒有設置任何隔離或減緩車輛、船舶等交通工具撞擊的防護裝置，這樣直接威脅到人 們的生命和財產(chǎn)安全；然而隨著我國交通量的快速增長，汽車、船舶與道路或河流周邊 建筑的矛盾也愈加突出，汽車、船舶撞擊橋墩或周邊建筑的事故時有發(fā)生，嚴重時會造 成橋墩或建筑結構倒塌、車船毀壞、人員傷亡。究其原因，是因為汽車、船舶直接撞擊 結構物屬于剛性撞擊，在撞擊過程中缺乏能量耗散或隔離裝置，因此破壞性極大。[0003]為解決此類問題，人們也采取了一些防護措施，例如加大橋墩結構尺寸，或者 采用鋼管圍欄、防撞樁等簡易防護裝置，這些措施雖然在一定程度上保障了橋墩的結構 安全，但其美觀性和適用性并不高，最為重要的是汽車、船舶撞擊防護裝置時仍屬于剛 性撞擊，不能有效地耗散能量，減弱撞擊對車船或人員的傷害。發(fā)明內(nèi)容[0004]本發(fā)明目的是提供一種高效消能型的彈塑性鋼結構安全防護裝置，以克服現(xiàn)有 技術中存在的車輛、船舶與橋墩或周邊重要建筑結構發(fā)生剛性碰撞時，不能有效地耗散 撞擊能量，減弱撞擊對車船或人員傷害的問題。[0005]為克服現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明采用的技術解決方案是一種彈塑性鋼 結構安全防護裝置，包括防護外層和固定于防護外層內(nèi)的垂直層狀布置的緩沖組件，其 特征在于所述的每層緩沖組件包括水平層狀分布的加勁梁和均布跨接于相鄰加勁梁之 間的緩沖構件，所述的每個緩沖構件為一對相扣設置的弧形阻尼輻，一對阻尼輻的一端 相互交叉；所述相鄰緩沖組件上的緩沖構件垂直方向上相互交錯設置，垂直方向上相鄰 的加勁梁之間設置有減震橡膠塊，垂直方向上相鄰的減震橡膠塊相互交錯設置。[0006]上述一對阻尼輻的相互交叉端與水平外層的外加勁梁連接，未交叉端與水平外 層相鄰的內(nèi)加勁梁連接。[0007]上述加勁梁的上下側(cè)均設置有緩沖構件，上下側(cè)的緩沖構件垂直方向上交錯設置。[0008]上述防護外層頂部設置防塵蓋板。[0009]上述頂層緩沖組件的水平外層的加勁梁上設置有懸掛拉索。[0010]上述阻尼輻采用彈塑性軟鋼材料制成，其縱向疊面可為C型、半橢圓型或非線 性弧等形狀。[0011]上述加勁梁與阻尼輻采用銷接或鉚接連接。[0012]上述防護外層由橡膠硫化與高塑性鋼板上制成，防護外層的橫疊面為封閉圖形或線性形狀。[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果[0014]1、本發(fā)明的安全防護裝置與常規(guī)的防撞裝置相比，采用柔性防護外層、阻尼輻 和減震橡膠塊作為撞擊耗能材料，并通過環(huán)套的加勁梁連接，從而形成一個整體性強的 彈塑性消能裝置，當汽車或船舶撞擊時，安全防護裝置通過阻尼輻的彈塑性變形，延長 撞擊時間，耗散撞擊能量和降低撞擊力，由于防護外層和加勁梁的整體作用，尤其在側(cè) 撞情況下，能使更多的阻尼輻參與受力，傳力更遠，從而增大撞擊后受力范圍，擴散撞 擊力，受力更加均勻。[0015]2、本發(fā)明采用多級逐層防護，具有“小撞、中撞和大撞”三級防護耗能結 構[0016]小撞情況下，安全防護裝置防護外層和阻尼輻共同作用產(chǎn)生變形耗能，但彈塑 性鋼基本處于彈性變形階段或發(fā)生較低的塑性變形；[0017]中撞情況下，安全防護裝置的防護外層和鋼阻尼輻共同作用發(fā)生變形耗能，阻 尼輻發(fā)生較大的塑性變形，但撞擊產(chǎn)生的位移還小于外環(huán)加勁梁與減震橡膠塊之間的間 隙，外環(huán)加勁梁沒有觸及減震橡膠塊；[0018]大撞情況下，安全防護裝置發(fā)生很大的位移，外層加勁梁接觸減震橡膠塊，此 時安全防護裝置通過防護外層和加勁梁變形、阻尼輻塑性變形、減震橡膠塊壓縮變形等 共同實現(xiàn)耗能，從而有效延長了撞擊時間，更大限度地降低了撞擊力；由于設置了減震 橡膠塊進行最后的限位保護和耗能作用，雖然阻尼輻發(fā)生很大的塑性變形，但還處于結 構設計的極限位移內(nèi)，不至于壓潰，保證了安全防護裝置防撞的整體功能，且由于減震 橡膠塊的存在使橋墩受力更均勻，更好的保護了橋墩的安全。[0019]3、在側(cè)撞情況下，由于彈塑性鋼與外加勁梁采用銷接，撞擊時外加勁梁和彈塑 性鋼發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動，使得汽車、船舶撞擊點產(chǎn)生滑移并被撥動，從而將汽車、船舶的 動能大部分保留在汽車、船舶上，使汽車、船舶離開橋墩或結構物而不被鑲住，大大降 低汽車、船舶撞擊橋墩或結構物過程中的能量交換，保護結構的安全。[0020]4、阻尼輻上下層與加勁梁連接交錯布置，結構對稱，不同方向撞擊時受力也對 稱，從而保證了各個方向撞擊的防護效果。[0021]5、本發(fā)明的安全防護裝置由于底部沒有與地面連接，為保證安全防護裝置豎向 支撐作用，在安全防護裝置頂部懸掛拉索，約束安全防護裝置外層加勁梁豎向變形，從 而保證了撞擊效果，相對于地面連接設計(地面設計時防護裝置底易積累垃圾不利于清 理，影響安全防護裝置受力后滑動效果)采用拉索懸掛設計非常利于安全防護裝置的變 形和維護。[0022]6、本發(fā)明的安全防護裝置內(nèi)加勁梁采用抱箍于橋墩或結構物安裝，不需要破壞 橋墩或結構物，適用范圍廣。安全防護裝置的加勁梁、鋼阻尼輻和減震橡膠塊均采用單 元式模塊設計，采用銷接或鉚接方式進行連接，安裝、維護和更換方便。大撞后只需對 局部破損元件進行更換，后期維修、養(yǎng)護費用低。


[0023]圖1為本發(fā)明的彈塑性鋼阻尼輻結構平面示意圖；[0024]圖2為實施例1的單層安全防護裝置立面結構圖，圖3、圖4、圖5為實施例1 的單層安全防護裝置平面結構圖；[0025]圖6為實施例2的多層安全防護裝置立面結構圖，圖7為實施例2的多層安全防 護裝置平面結構圖；[0026]圖8、圖9和圖10為實施例3的表示互通三角區(qū)的安全防護裝置平面結構圖， 圖8為互通三角區(qū)后端防護圖，圖9為互通三角區(qū)前端防護圖，圖10為互通三角區(qū)導流 線示意；[0027]圖11為實施例4的表示安全防護裝置拉索和蓋板立面結構圖，圖12為實施例4 的表示安全防護裝置拉索和蓋板平面結構圖。[0028]附圖標記說明如下[0029]1-阻尼輻，2-緩沖構件，3-加勁梁、4-防護外層、5-減震橡膠塊、6_懸掛拉 索、7-防塵蓋板、8-橋墩，9-防護柱，10-防護墩，11-景觀造型。
具體實施方式
[0030]
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。[0031]參見圖1、圖2、圖3，一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，包括防護外層4和固定 于防護外層4內(nèi)的垂直層狀布置的緩沖組件，所述的每層緩沖組件包括水平層狀分布的 加勁梁3和緩沖構件2，緩沖構件2均布跨接于相鄰加勁梁3之間，并且加勁梁3的上下 側(cè)均設置有緩沖構件2，加勁梁3上下側(cè)的緩沖構件2垂直方向上交錯設置。所述的每 個緩沖構件2為一對相扣設置的弧形阻尼輻1，一對阻尼輻1的一端相互交叉；該阻尼輻 1采用彈塑性軟鋼制成，其縱向疊面可為C型、半橢圓型或非線性弧等形狀，撞擊時通過 阻尼輻的塑性變形，延長撞擊時間，耗散撞擊能量和降低撞擊力。所述相鄰緩沖組件垂 直方向上相鄰的加勁梁3之間設置有減震橡膠塊5，減震橡膠塊5上下連接于相鄰加勁梁 3之間并與橋墩8環(huán)繞抱緊或鉚接在一起，并且垂直方向上相鄰的減震橡膠塊5相互交錯 設置。所述的防護外層4由橡膠硫化與高塑性鋼板上制成，防護外層4的水平截面可以 為封閉的圖形，如橢圓形、跑道形、圓形、矩形或其他平面圖形，也可以為線性形狀， 如直線、曲線等，其水平截面形狀與橋墩的外輪廓形狀相似，防護外層4的頂層緩沖組 件上設置防塵蓋板7，防塵蓋板7可以防止灰塵、雨雪等雜物進入防護裝置，在最頂層緩 沖組件的水平外層的加勁梁3上設置有懸掛拉索6，采用懸掛拉索6將防護裝置懸掛連接 于橋墩8上部，可實現(xiàn)安全防護裝置的滑移轉(zhuǎn)動。[0032]施工時，本發(fā)明沿橋墩8周圍通過螺栓將最內(nèi)環(huán)的加勁梁3緊抱于橋墩8，彈塑 性鋼阻尼輻1通過連接銷將環(huán)套的內(nèi)外加勁梁3依次連接成整體；最外環(huán)的頂層加勁梁3 通過懸掛拉索6懸掛連接于橋墩8上；最后在防護外層4頂部設置防塵蓋板7即可。[0033]實施例1[0034]如圖2、圖3所示，本實施例的防護外層4內(nèi)垂直設置八層緩沖組件環(huán)繞于橋墩 8周圍，防護外層4水平截面為圓形，每層緩沖組件包括水平環(huán)套的兩層加勁梁3，加勁 梁3也為相應的環(huán)形。緩沖構件2均布設置在兩層加勁梁3上下側(cè)，垂直方向上，相鄰 的緩沖構件2交錯設置，每個緩沖構件2的相互交叉端與水平外層的加勁梁連接，未交叉 端與水平內(nèi)層加勁梁3連接，內(nèi)層的加勁梁3緊抱于橋墩8，減震橡膠塊5連接于上下相鄰的內(nèi)層的加勁梁3上并與橋墩8環(huán)繞抱緊相鉚接，每層緩沖組件水平外層的加勁梁3均 固定于防護外層4內(nèi)壁上，最頂層的緩沖組件水平外層的加勁梁3上設置懸掛拉索6，懸 掛拉索6連接于橋墩8的上部，保持最底層的緩沖組件與地面脫離，防護外層4的頂部設 置防塵蓋板7。[0035]如圖4所示，與圖2不同的是，防護外層4水平截面為跑道形，因此，與其對應 的加勁梁3也為相應的跑道形結構。[0036]如圖5所示，與圖2不同的是，防護外層4的水平截面為矩形，因此，與其對應 的加勁梁3也為相應的矩形結構，其四個邊角過渡處為弧線，緩沖組件均布連接在相鄰 的加勁梁3之間。[0037]實施例2[0038]如圖5、圖6所示，本實施例的防護外層4內(nèi)上下垂直設置八組緩沖組件，防護 外層4水平截面為圓形，加勁梁3也為相應的環(huán)形，每層緩沖組件包括環(huán)套的三層加勁梁 3，最內(nèi)層的加勁梁3緊抱于橋墩8，與實施例1的緩沖構件2與加勁梁3連接方式相似， 本實施例的內(nèi)層的加勁梁3與中層的加勁梁3通過緩沖構件2連接，中層的加勁梁3與外 層的加勁梁3也通過緩沖構件2順次連接，緩沖構件2的相互交叉端始終處于外層；在垂 直相鄰的內(nèi)層的加勁梁3之間連接減震橡膠塊5，相鄰減震橡膠塊5在垂直方向上交錯設 置，減震橡膠塊5上下連接于最內(nèi)環(huán)的加勁梁3上并與橋墩8環(huán)繞抱緊或鉚接，頂層緩沖 組件水平方向最外層的加勁梁3上設置懸掛拉索6連接于橋墩8的上部，防護外層4的頂 部設置防塵蓋板7。防護外層的示意形狀不限于圓形。[0039]實施例3[0040]如圖8、圖9、圖10所示，防護設計主要針對互通三角區(qū)結構物設計，由于互通 三角區(qū)為汽車分流處，易受汽車撞擊，由前端的防護柱9和后端的防護墩10組成。如圖 9所示，其中前端防護柱9為圓柱形，其上設置的安全防護裝置半環(huán)繞于防護柱9的前端 部(即迎著車輛駛?cè)氲姆较?，安全防護裝置的防護外層4為橫疊面為半圓，防護外層4 內(nèi)每層緩沖組件包括水平內(nèi)外設置的三層加勁梁3，加勁梁3也為相應的半環(huán)形，三層加 勁梁3之間通過緩沖構件2依次連接，在垂直相鄰加勁梁3之間連接減震橡膠塊5，減震 橡膠塊5環(huán)抱與防護柱9上。同時，防護外層4的底部可以直接埋設、固定于路面或有 緊固配件將下端固定到設于路面上的基座，因而不需要懸掛拉索6連接；如圖8所示，對 于后端的防護墩10，其由一個橫疊面為矩形的墻體和與其連接的半圓柱組成，此時，安 全防護裝置的防護外層4的橫疊面為U形結構，對與半圓柱部分，加勁梁3也為相應的 半環(huán)形，由于半圓柱直徑較小，半圓柱部分設置四層加勁梁3，四層加勁梁3兩兩通過緩 沖構件2連接，對于墻體部分，由于墻體相對于半圓柱教寬，在防護墩10的墻體撞擊兩 側(cè)均設置兩層加勁梁3，并通過緩沖構件2連接，同時，將兩部分內(nèi)層的加勁梁3項連接 使其保持一體，最后再分別在垂直相鄰的內(nèi)層的加勁梁3之間連接減震橡膠塊5。當汽 車高速撞擊時，汽車首先撞擊前端防護柱9部分的安全防護裝置，即使由于汽車的高速 撞擊致使前端防護裝置被撞壞，汽車不可避免撞擊后端防護墩10的安全防護裝置，此時 由于撞擊時間很長，汽車速度也很快降下來，另外后端防護裝置也能通過變形耗散撞擊 能量，最終的撞擊力已經(jīng)小到互通三角區(qū)結構物足以抵抗，有效消除了碰撞時的尖峰荷 載，在實現(xiàn)撞擊物防撞的同時，可以有效避免或減少車輛與撞擊物的損傷。6[0041]實施例4[0042]如圖11、圖12所示，本實施例的安全防護裝置頂層的緩沖組件最外層加勁梁3 通過懸掛拉索6懸掛連接于連接于橋墩8上，由于最外層的加勁梁3與防護外層4固定連 接，懸掛拉索6可以將整個安全防護裝置吊起，同時，對于一些類似橋墩的立柱，其頂 端可以設置不同的景觀造型11來增加景觀效果，如采用“鯉魚跳龍門”的造型，并且將 懸掛拉索6可與景觀造型連接。為了安裝和更換方便，在安防護外層4頂面設置的防塵蓋 板7也可以采用單元式分塊設計，鋁鉚釘鉚接，在碰撞發(fā)生時鋁鉚釘被剪斷，防塵蓋板7 可以潰縮，不影響防護裝置的變形。同時，防塵蓋板7邊緣采用圓筒卷邊設計，撞擊位 置沒有尖角，擴大撞擊范圍，有效保護車輛、船舶的安全。[0043]本發(fā)明的實施方式并不局限與上述實施例，只要是與橋墩8、防護柱9、防護墩 10等類似結構物需要設置防護裝置的地方均可使用本安全防護裝置。
權利要求1.一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，包括防護外層(4)和固定于防護外層(4) 內(nèi)的垂直層狀布置的緩沖組件，其特征在于所述的每層緩沖組件包括水平層狀分布的 加勁梁(3)和均布跨接于相鄰加勁梁(3)之間的緩沖構件(2)，所述的每個緩沖構 件(2)為一對相扣設置的弧形阻尼輻(1)，一對阻尼輻(1)的一端相互交叉；所 述相鄰緩沖組件上的緩沖構件(2)垂直方向上相互交錯設置，垂直方向上相鄰的加勁 梁(3)之間設置有減震橡膠塊(5)，垂直方向上相鄰的減震橡膠塊(5)相互交錯設 置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述加勁 梁(3)的上下側(cè)均設置有緩沖構件(2)，上下側(cè)的緩沖構件(2)垂直方向上交錯設置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述一 對阻尼輻(1)的相互交叉端與水平外層的外加勁梁(3)連接，未交叉端與水平外層相 鄰的內(nèi)加勁梁(3)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述防護 外層(4)頂部設置有防塵蓋板(7)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述頂層 緩沖組件的水平外層的加勁梁(3)上設置有懸掛拉索(6)。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述阻尼 輻(1)采用彈塑性軟鋼材料制成。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述阻尼 輻(1)的縱向疊面可為C型、半橢圓型或非線性弧等形狀。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述加勁 梁(3)與阻尼輻(1)采用銷接或鉚接連接。
9.根據(jù)權利要求1或3所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述防 護外層(4)由橡膠硫化與高塑性鋼板上制成。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，其特征在于所述防護 外層(4)的橫疊面為封閉圖形或線性形狀。
專利摘要本實用新型涉及一種彈塑性鋼結構安全防護裝置。目前，汽車、船舶撞擊橋墩或周邊建筑時仍屬于剛性撞擊，不能有效的耗散能量，減弱撞擊傷害。本實用新型的一種彈塑性鋼結構安全防護裝置，包括防護外層和固定于防護外層內(nèi)的垂直層狀布置的緩沖組件，每層緩沖組件包括水平層狀分布的加勁梁和均布跨接于相鄰加勁梁之間的緩沖構件，每個緩沖構件為一對相扣設置的弧形阻尼輻，一對阻尼輻的一端相互交叉；相鄰緩沖組件上的緩沖構件垂直方向上相互交錯設置，垂直方向上相鄰的加勁梁之間設置有減震橡膠塊，垂直方向上相鄰的減震橡膠塊相互交錯設置。本實用新型采用防護外層、阻尼輻和減震橡膠塊作為撞擊耗能材料，并通過加勁梁連接形成一個整體性強的彈塑性消能裝置。安全防護裝置適用于圓形、矩形或其他形式截面的橋墩或結構物。本實用新型的優(yōu)點是1)安全性高，耐久性好，耗能效果強；2)安裝簡易，維護方便。
文檔編號E01F15/14GK201809729SQ201020292498
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權日2010年8月16日
發(fā)明者劉士林, 孫蕊鑫, 孟津, 彭澤友, 潘長平, 熊治華, 王偉, 葛勝錦, 霍明, 高山 申請人:中交第一公路勘察設計研究院有限公司