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一种 气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置

阅读：316发布：2024-01-01

专利汇可以提供一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，安装在保护结构的侧立面，包括一对轻钢骨架，所述轻钢骨架呈一字型间隔设置，所述轻钢骨架相对一端之间设有弹性阻挡机构，所述轻钢骨架的另一端铰接在保护结构上，所述轻钢骨架与保护结构之间设置弹性气囊，所述轻钢骨架外侧设有缓冲材料层，所述弹性气囊在泥石流冲击时膨胀并呈扇形展开，将外侧的轻钢骨架推开呈楔形，对保护结构进行保护。与现有技术相比，本发明具有双重缓冲吸能抗冲击机理，采用荷载分流卸力机制，显著提高了保护结构抵抗泥石流冲击的能力。，下面是一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，安装在保护结构(1)的侧立面，其特征在于，包括一对轻钢骨架(4)，所述轻钢骨架(4)呈一字型间隔设置，所述轻钢骨架(4)相对一端之间设有弹性阻挡机构，所述轻钢骨架(4)的另一端铰接在保护结构(1)上，所述轻钢骨架(4)与保护结构(1)之间设置弹性气囊(2)，所述轻钢骨架(4)外侧设有缓冲材料层(8)，所述缓冲材料层(8)内设有将冲击信号传递给控制器的压力传感器，所述弹性气囊(2)在泥石流冲击时膨胀并呈扇形展开，将外侧的轻钢骨架(4)推开呈楔形，对保护结构(1)进行保护。
2.根据权利要求1所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述弹性气囊(2)内部装填叠氮化钠性发生剂。
3.根据权利要求1所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述弹性气囊(2)内部设有用于辅助弹性气囊(2)将轻钢骨架(4)推至工作状态的回弹机构(3)。
4.根据权利要求3所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述回弹机构(3)为高压缩螺旋弹簧，一端固定在保护结构(1)上，另一端固定在轻钢骨架(4)上，初始状态处于压缩形态。
5.根据权利要求1所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述弹性阻挡机构包括柔性阻挡片(6)和连接于柔性阻挡片(6)两端的弹性连接件(5)，所述弹性连接件(5)与轻钢骨架(4)固接，所述轻钢骨架(4)中间位置内部开槽用于放置柔性阻挡片(6)。
6.根据权利要求5所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述弹性阻挡机构与轻钢骨架(4)之间设有用于辅助柔性阻挡片(6)滑动的定滑轮组件(7)，所述柔性阻挡片(6)位于定滑轮之间。
7.根据权利要求5所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述柔性阻挡片(6)为硬橡胶薄片，所述弹性连接件(5)为弹簧。
8.根据权利要求1所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述轻钢骨架(4)的另一端通过旋转轴及轴承(9)安装在保护结构(1)上。
9.根据权利要求1所述的一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，其特征在于，所述缓冲材料层(8)为外包薄壁钢片的泡沫铝材料。

说明书全文

一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置

技术领域

[0001] 本发明属于土木工程防灾领域，具体涉及一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置。

背景技术

[0002] 泥石流灾害的发生往往大概率伴随着次生灾害和其他衍生灾害，对其发生区域内的生态、环境和社会等造成最直接的破坏。历年来，泥石流灾害的爆发无一例外的给人们的生产、生活造成了严重的威胁，阻碍社会的发展。

[0003] 众所周知，建筑选址避开泥石流危险区是减轻泥石流对建筑房屋危害最有效的措施，但是由于住户、土地和政策等原因，不可避免的在潜在泥石流受灾区存在大片房屋，首选减灾策略是采取工程措施，如排导槽、拦砂坝及柔性屏障等，然而泥石流具有随机性，常规工程措施无法确保正常发挥功效。目前，已有相关领域研究学者提出了新型抗冲击砌体结构以及采用新型材料加固框架结构柱等方法，这些方法大多属于被动加固策略。由于泥石流的突发性与随机性，无法预测冲击荷载的大小与方向，被动加固策略对结构的保护尚有不足。

[0004] 中国专利CN107012969A公开了一种可抵抗泥石流冲击的新型砌体结构装置，包括钢格栅网、阻尼夹心层、非线性阻尼合金片和橡胶垫块，该装置外包于砌体结构的墙体，钢格栅网通过拉索等方式与基础、楼层板连接。钢格栅网与墙体之间为阻尼夹心层，阻尼夹心层上有若干方形孔，每个方形孔内安装一个非线性阻尼合金片和橡胶垫块。在泥石流的冲击作用下，钢格栅网将泥石流拦截，避免了对砌体结构横向的猛烈冲击。中国专利CN108360465A公开了一种楔形泥石流分流拦挡装置及其施工方法，该装置包括圆弧形挡墙和两个翼挡墙；圆弧形挡墙位于整个装置的最前端，两侧对称固定翼挡墙；圆弧形挡墙的内部和翼挡墙的内部均设置无粘结预应力系统；无粘结预应力系统包括若干竖向的无粘结预应力钢绞线装置，无粘结预应力钢绞线装置由钢绞线、锚具和波纹管组成；圆弧形挡墙和翼挡墙的底部均设置有基础底板，在具有无粘结预应力系统的基础底板下增设抗拔桩基础。然而，现有技术已公开的装置，不具有高性价比、安全适用，不够灵活，泥石流冲击下结构抵抗力不足。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0007] 一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，安装在保护结构的侧立面，包括一对轻钢骨架，所述轻钢骨架呈一字型间隔设置，所述轻钢骨架相对一端之间设有弹性阻挡机构，所述轻钢骨架的另一端铰接在保护结构上，所述轻钢骨架与保护结构之间设置弹性气囊，所述轻钢骨架外侧设有缓冲材料层，所述弹性气囊在泥石流冲击时膨胀并呈扇形展开，将外侧的轻钢骨架推开呈楔形，对保护结构进行保护。

[0008] 进一步地，所述弹性气囊内部装填叠氮化钠性发生剂。

[0009] 进一步地，所述弹性气囊内部设有用于辅助弹性气囊将轻钢骨架推至工作状态的回弹机构。

[0010] 进一步地，所述回弹机构为高压缩螺旋弹簧，一端固定在保护结构上，另一端固定在轻钢骨架上，初始状态处于压缩形态。

[0011] 进一步地，所述弹性阻挡机构包括柔性阻挡片和连接于柔性阻挡片两端的弹性连接件，所述弹性连接件与轻钢骨架固接，所述轻钢骨架中间位置内部开槽用于放置柔性阻挡片。

[0012] 进一步地，所述弹性阻挡机构与轻钢骨架之间设有用于辅助柔性阻挡片滑动的定滑轮组件，所述柔性阻挡片位于定滑轮之间。

[0013] 进一步地，所述柔性阻挡片为硬橡胶薄片，所述弹性连接件为弹簧。

[0014] 进一步地，所述轻钢骨架的另一端通过旋转轴及轴承安装在保护结构上。

[0015] 进一步地，所述缓冲材料层为外包薄壁钢片的泡沫铝材料。

[0016] 进一步地，所述缓冲材料层内设有将冲击信号传递给控制器的压力传感器。

[0017] 本发明装置的具体工作原理为，将该装置安装在欲保护的保护结构的侧立面，通过压力传感器实现智能反馈控制，弹性气囊初始状态储存一定体积的气体，可充当保温层，当发生泥石流时，弹性气囊内部气体发生剂，点火激发，迅速产生大量氮气，弹性气囊迅速膨胀，配合内部的回弹机构推动轻钢骨架向外扩展，达到理想工作状态。利用弹性气囊、轻钢骨架及外侧缓冲材料层直接承受泥石流的冲击，同时工作状态下的装置成楔形，将泥石流迎面切割从两侧分流，减少对保护结构的直线冲击；另一方面该装置的弹性气囊与轻钢骨架可作为保护结构保温层，其缓冲材料层可直接作为保护结构的外装饰，显著提高保护结构抵抗泥石流冲击的能力。

[0018] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0019] 1)本发明具有双重缓冲吸能抗冲击机理，轻钢骨架与外包泡沫铝材料直接承受泥石流的冲击，吸收部分冲击能量，进而通过弹性气囊的缓冲吸能能力大幅度降低冲击能量的传递，对保护结构起到了良好的保护作用；

[0020] 2)本发明采用荷载分流卸力机制，工作状态下轻钢骨架与弹性气囊呈楔形，迎面分割泥石流，将正面冲击转换为斜面冲击受力，大幅度提高该装置的抗冲击能力。

[0021] 3)本发明利用装置外侧附着在缓冲材料层的压力传感器实现半主动控制，灵活应对泥石流冲击，适用于山区村镇建筑结构的抗冲击加固，具有广阔的应用前景，能够产生较好的社会效益和经济效益。附图说明

[0022] 图1为本发明装置的俯视图；

[0023] 图2为本发明装置工作状态俯视图；

[0024] 图3为本发明装置A-A剖面图；

[0025] 图中：1-保护结构、2-弹性气囊、3-回弹机构、4-轻钢骨架、5-弹性连接件、6-柔性阻挡片、7-定滑轮组件、8-缓冲材料层、9-轴承。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0027] 实施例

[0028] 参照图1-3，一种气动回弹式半主动抗泥石流冲击装置，具体包括：保护结构1、弹性气囊2、回弹机构3、轻钢骨架4、弹性连接件5、柔性阻挡片6、定滑轮组件7、缓冲材料层8和轴承9。其中弹性气囊2左右两侧各一个；回弹机构3左右各一个，位置处于在弹性气囊内部；轻钢骨架4对称分布两个，可绕轴转动；弹性连接件5是普通弹簧，每侧三个，共六个；柔性阻挡片6位于左右轻钢骨架中间，经相互弹簧连接；定滑轮组件7由定滑轮组成，上下两端各四个；缓冲材料层8位于轻钢骨架外侧，表面附有压力传感器，且具有一定的装饰作用效果；轻钢骨架4通过旋转轴及轴承9安装在保护结构1上。

[0029] 本实施例中，弹性气囊2一侧与保护结构1紧贴，另一侧与轻钢骨架4胶结一体，可随骨架一起运动，弹性气囊2一端多层折叠，充气可呈扇形展开。弹性气囊2初始状态储存一定体积的气体，可充当保温层。内部装有气体发生剂，例如汽车安全气囊常用叠氮化钠性发生剂，点火激发后，迅速产生大量氮气，无毒无害。压力传感器反馈控制信号到达时气囊迅速膨胀，配合内部的回弹机构3推动轻钢骨架4向外扩展，达到理想的工作状态。

[0030] 本实施例中，回弹机构3为高压缩螺旋弹簧，初始状态下处于压缩形态，主要用于配合弹性气囊将轻钢骨架推至工作状态。

[0031] 本实施例中，轻钢骨架4端部绕轴转动，随气囊呈扇形展开，具有质量轻，抗冲击性能好的特点，靠近中间位置内部开槽，放置柔性阻挡片6，通过弹性连接件5与之相连，轻钢骨架4外侧附有一层缓冲材料8，工作状态下左右骨架呈楔形，可分流泥石流，减少正面冲击。

[0032] 本实施例中，弹性连接件5主要用于轻钢骨架4与柔性阻挡片6的连接，左右两侧各布置三个，辅助柔性阻挡片6阻挡中间泥石流的侵入。

[0033] 本实施例中，柔性阻挡片6是一种硬橡胶薄片，可弯曲，主要用于阻挡工作状态下中间缝隙的泥石流侵入。

[0034] 本实施例中，定滑轮组件7由定滑轮组成，主要用于辅助柔性阻挡片6的滑动。

[0035] 本实施例中，缓冲材料层8是一种外包薄壁钢片的泡沫铝材料，具有优异的缓冲吸能能力，外侧附有压力压力传感器，当泥石流冲击时，将冲击信号传递给控制器，进而做出判断，实现半主动控制，缓冲材料层8还可以充当外装饰层。

[0036] 具体应用时，装置安装在保护结构的外侧，通过压力传感器实现智能反馈控制，弹性气囊2初始状态储存一定体积的气体，可充当保温层，当发生泥石流时，弹性气囊2内部气体发生剂，点火激发，迅速产生大量氮气，弹性气囊2迅速膨胀，配合内部的回弹机构3推动轻钢骨架4向外扩展，达到理想工作状态。利用弹性气囊2、轻钢骨架4及外侧缓冲材料层8直接承受泥石流的冲击，同时工作状态下的装置成楔形，将泥石流迎面切割从两侧分流，减少对保护结构的直线冲击；另一方面该装置的弹性气囊2与轻钢骨架4可作为保护结构保温层，其缓冲材料层可直接作为保护结构的外装饰，显著提高保护结构抵抗泥石流冲击的能力。

[0037] 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使用发明。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，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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