一種吸能緩沖防撞單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及交通安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種吸能緩沖防撞單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國交通領(lǐng)域發(fā)生了跨越式增長。截止2014年末全國公路總里程 446.39萬公里，其中全國等級公路里程390.08萬公里；全國內(nèi)河航道通航里程12.63萬公 里，生產(chǎn)用碼頭泊位31705個。車船數(shù)量的增加以及其速度的不斷提升，導(dǎo)致了車船事故數(shù) 量不斷攀升，在引發(fā)車船和航道受損的同時，造成了大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。目 前，為提高發(fā)生沖撞時的車船乘員和橋梁的安全性，常在公路及航道的兩側(cè)設(shè)置防撞體，以 緩沖沖撞時的沖撞力。
[0003] 在現(xiàn)實應(yīng)用中，公路防撞體(護欄等)常采用鋼筋混凝土或鋼架結(jié)構(gòu)，其剛度過大， 汽車沖撞后減速度過大，發(fā)生交通事故后對車輛和駕乘人員的損傷較大;航道防撞體常采 用橡膠防撞體、鋼制浮箱等，其彈性模量較大，在船舶沖撞時能量吸收效果差，仍會對航道 設(shè)施、船舶結(jié)構(gòu)和乘員安全造成較大的損傷。另外，出于經(jīng)濟效益和安全效益的考慮，需進 一步降低防撞體的施工難度和周期，提升其沖撞破損后的維修速度。
[0004] 輕質(zhì)多孔材料為具有高孔隙率的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，常見的有泡沫混凝土、泡沫玻璃、多孔 有機硅、泡沫聚合物和泡沫金屬等。該類材料一般具有較低的抗壓強度，并且可通過改變孔 隙率和密度而調(diào)整抗壓強度。研究表明輕質(zhì)多孔材料具有優(yōu)良的吸能效果，已成功應(yīng)用于 飛機攔阻系統(tǒng)中，其吸能機理如下：當(dāng)沖撞力作用于輕質(zhì)多孔材料時，在壓強作用下該材料 發(fā)生破碎而吸收車輛的動能，較低的抗壓強度使得在沖撞過程中不會產(chǎn)生過大的減速度和 反作用力，從而逐漸的吸收動能或沖撞能。實用新型專利CN203514232U使用一種輕質(zhì)多孔 材料(泡沫混凝土)作為公路緩沖撞型護欄。由于該類材料的低抗壓強度，使得其用于車船 防撞裝置時吸收沖撞能量的效率較低，即防撞結(jié)構(gòu)的厚度較大;另外，低抗壓強度也使得該 類材料在吸能過程中缺乏對沖撞體的彈性力導(dǎo)向，不能以較小的角度逐步引導(dǎo)沖撞體恢復(fù) 正常方向。
[0005] 彈性體指在除去外力后能恢復(fù)原狀的材料，常見的有熱固性彈性體、熱塑性彈性 體。彈性體在沖撞力作用下，一部分沖擊力轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥泽w的形變勢能而具有緩沖的作用，并 且其彈性恢復(fù)力可以以較小的角度逐步引導(dǎo)沖撞體恢復(fù)正常方向。實用新型專利 CN203420245U公開了一種柔性公路護欄，其中有兩個圓環(huán)形橡膠圈作為吸能元件，可以緩 沖車輛的沖撞力進而引導(dǎo)沖撞車輛以較小角度彈回正常運行車道。彈性體具有相對較高的 彈性模量，在沖撞過程中主要起緩沖作用，而對沖撞能的消能(吸能)效果不佳，并且在此過 程中沖撞體(車船)和被沖撞體(航道中橋梁等)需要承受較大的作用力，可引發(fā)大數(shù)值的減 速度從而造成人員、車船受損，甚至橋梁坍塌等重大財產(chǎn)損失。
[0006] 綜上所述，在交通安全領(lǐng)域，研發(fā)具有良好吸能性能和緩沖性能的防撞結(jié)構(gòu)具有 重大的社會和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的防撞結(jié)構(gòu)不具有良好吸能性能和緩沖性能的技術(shù)缺陷，本發(fā) 明提供一種吸能緩沖防撞單元，吸能緩沖效果好，能夠較好的降低沖撞過程中對沖撞物及 其內(nèi)部人員的損傷;并且施工便捷，利于推廣應(yīng)用。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0009] -種吸能緩沖防撞單元，其包括空心箱、彈性體緩沖介質(zhì)以及輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)； 其中，
[0010] 所述彈性體緩沖介質(zhì)設(shè)置于所述空心箱內(nèi)壁上，所述輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)填充于所 述空心箱內(nèi)。
[0011] 優(yōu)選的，所述空心箱為棱臺形或者柱形。
[0012] 優(yōu)選的，所述空心箱為長方體，且所述空心箱朝向受沖擊的一面具有弧形凸起。
[0013] 優(yōu)選的，所述空心箱的橫截面為扇面。
[0014] 優(yōu)選的，所述彈性體緩沖介質(zhì)為環(huán)形、柱形或者球形。
[0015] 優(yōu)選的，所述空心箱的材質(zhì)為聚合物材料。所述聚合物材料為纖維增強復(fù)合材料 或者橡膠。
[0016] 優(yōu)選的，所述彈性體緩沖介質(zhì)的材質(zhì)為橡膠或者聚氨酯。所述彈性體緩沖介質(zhì)的 力學(xué)性能特征為:最小緩沖系數(shù)在2~10之間。
[0017] 優(yōu)選的，所述輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)的材質(zhì)為輕質(zhì)多孔吸能材料。所述輕質(zhì)多孔吸能 材料的力學(xué)性能特征為:在2MPa壓力范圍內(nèi)，材料最大壓潰度2 60%，且單位體積材料吸能 效率2 200KJ，密度小于600kg/m3。所述輕質(zhì)多孔吸能材料為泡沫混凝土、泡沫玻璃或者多 孔有機硅。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為：
[0019] 1)、輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)和彈性體緩沖介質(zhì)的力學(xué)性能穩(wěn)定，可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和材 料選擇調(diào)整抗壓強度，故易于實現(xiàn)對抗沖擊力的計算和可設(shè)計性；
[0020] 2)、在輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)的消能作用協(xié)助下，吸能緩沖防撞單元的剛性降低，使沖 撞體(車船)和被沖撞體(航道中橋梁等)有一個平緩的減速過程，并且兩者需要承受的作用 力減小，有效提高了它們的結(jié)構(gòu)安全性和乘員安全性；
[0021] 3)、在彈性體緩沖介質(zhì)的緩沖作用協(xié)助下，吸能緩沖防撞單元具有一定的彈性恢 復(fù)力，使得沖撞體以較小的角度逐步引導(dǎo)沖撞體恢復(fù)正常方向；
[0022] 4)、該吸能緩沖防撞單元還可根據(jù)具體的安裝位置和使用環(huán)境設(shè)計其結(jié)構(gòu)和形 狀，可單一或多單元聯(lián)合使用，有效的提升了其適用性；
[0023] 5)、該吸能緩沖防撞單元便于施工和維護。根據(jù)具體的安裝位置而設(shè)計吸能緩沖 防撞單元的空心箱后端的形狀，使其能夠固定于被保護的結(jié)構(gòu)體上并緊密貼合。另外，泡沫 混凝土、泡沫玻璃、多孔有機硅和泡沫聚合物等輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)均具有較成熟的現(xiàn)場澆 筑、發(fā)泡的施工技術(shù)，也可將該類材料制成集料式塊狀體填充至空心箱中。故在施工過程 中，將內(nèi)部固定有彈性體緩沖介質(zhì)的空心箱(重量輕）固定于被保護的結(jié)構(gòu)體上后，可在施 工現(xiàn)場制備輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)并澆筑于空心箱內(nèi)成型或直接將集料式輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì) 填充至空心箱中，由于該材料質(zhì)輕并且可選擇現(xiàn)場制造所以可大幅度的降低運輸成本，無 需大型施工設(shè)備，提升施工效率;在沖撞損壞后，只需將損壞部分的單元取下(無需整體更 換），更換備用空心箱后現(xiàn)場人工填充輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì)即可，無技術(shù)難度和大型施工設(shè)備 的需求，并且對于新建和改建的交通設(shè)施均有良好的施工適用性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明第一實施例的吸能緩沖防撞單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明第一實施例的吸能緩沖防撞單元和被保護的結(jié)構(gòu)體的縱向剖視圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明第一實施例的吸能緩沖防撞單元的橫向剖視圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明第二實施例的吸能緩沖防撞單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明第二實施例的吸能緩沖防撞單元和被保護的結(jié)構(gòu)體的縱向剖視圖； [0029]圖6為本發(fā)明第二實施例的吸能緩沖防撞單元的橫向剖視圖；
[0030] 圖7為本發(fā)明第三實施例的吸能緩沖防撞單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖8為本發(fā)明第三實施例的吸能緩沖防撞單元和被保護的結(jié)構(gòu)體的縱向剖視圖；
[0032] 圖9為本發(fā)明第三實施例的吸能緩沖防撞單元的橫向剖視圖；
[0033] 圖10為本發(fā)明第四實施例的吸能緩沖防撞單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖11為本發(fā)明第四實施例的吸能緩沖防撞單元和被保護的結(jié)構(gòu)體的縱向剖視圖； [0035]圖12為本發(fā)明第四實施例的吸能緩沖防撞單元的橫向剖視圖。
[0036] 圖中，
[0037] 1-被保護的結(jié)構(gòu)體;2-空心箱;3-彈性體緩沖介質(zhì);4-輕質(zhì)多孔吸能介質(zhì);5-卡扣。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行詳細解釋說明。
[0039]如圖1至圖12所示，本發(fā)明提供的一種吸能緩沖防撞單元，其包