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滨海建筑用柔性拉索耗能-混凝土夹芯组合防护系统

申请号 CN202010504528.8 申请日 2020-06-05 公开(公告)号 CN111622182B 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 深圳大学; 发明人 黄振宇; 李任; 周英武; 隋莉莉;
摘要 本 发明 公开了一种滨海建筑用柔性拉索耗能 钢 ‑ 混凝土 夹芯组合防护系统,包括:钢混凝土结构,所述钢混凝土结构包括:第一层钢板、第二层钢板、混凝土层,所述第一层钢板与第二层钢板相对侧均 焊接 有栓钉,所述第一层钢板与所述第二层钢板均将焊接有栓钉的一侧相对设置,且所述混凝土层成型于所述第一层钢板及第二层钢板之间,且所述混凝土层将所述栓钉包覆;柔性拉索结构,所述柔性拉索结构设于所述第二层钢板的背侧,用于防护系统在受到荷载时参与辅助耗能。本发明是一种滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统。
权利要求

1.一种滨海建筑用柔性拉索耗能混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,包括:
钢混凝土结构,所述钢混凝土结构包括:第一层钢板、第二层钢板、混凝土层,所述第一层钢板与第二层钢板相对侧均焊接有栓钉,所述第一层钢板与所述第二层钢板均将焊接有栓钉的一侧相对设置,且所述混凝土层成型于所述第一层钢板及第二层钢板之间,且所述混凝土层将所述栓钉包覆;
柔性拉索结构,所述柔性拉索结构设于所述第二层钢板的背侧,用于防护系统在受到荷载时参与辅助耗能;
所述柔性拉索结构包括:柔性拉索及与所述柔性拉索连接的减压环,所述减压环固定于所述第二层钢板的背侧,所述减压环包括内部中空的弧形金属圈,所述柔性拉索穿过所述弧形金属圈内部,且所述柔性拉索的端部锚固在所述减压环上。
2.如权利要求1所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述混凝土层是橡胶改性轻质混凝土层。
3.如权利要求1所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述栓钉为J钩形栓钉,且焊接在所述第一层钢板与所述第二层钢板相对侧的所述J钩形栓钉相互勾芡在一起。
4.如权利要求1所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述减压环还包括八字环金属管、扣件,所述八字环金属管通过所述扣件固定在所述第二层钢板的背侧,所述弧形金属圈一处断开成第一端口及第二端口,所述第一端口和第二端口错开并套于所述八字环金属管内,所述柔性拉索的端部从所述第一端口进入所述弧形金属圈内并绕所述弧形金属圈一周从第二端口出来,且所述柔性拉索的端部锚固在所述第二端口处。
5.如权利要求4所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,还包括锚固结构,所述锚固结构包括:锚固圈及夹头,所述夹头为内部具有圆形夹孔的圆台形结构,所述锚固圈为内部具有圆台形孔的结构,所述锚固圈的最小内径小于所述夹头的最大外径,所述柔性拉索的端部进入所述圆形夹孔进行夹持,且所述夹头整体进入所述锚固圈的所述圆台形孔进行锚固。
6.如权利要求1‑5任意一项所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,还包括定向滑轮,所述柔性拉索的端部延伸布置,并通过所述定向滑轮改变所述柔性拉索在所述第二层钢板的背侧的布置情况。
7.如权利要求6所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述柔性拉索在所述第二层钢板的背侧布置成若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段,所述若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段由一条所述柔性拉索通过所述定向滑轮绕设而成。
8.如权利要求1或5所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述弧形金属圈为质材质的金属圈。
9.如权利要求5所述的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,其特征在于,所述八字环金属管为钢质材质的八字环金属管。

说明书全文

滨海建筑用柔性拉索耗能混凝土夹芯组合防护系统

技术领域

[0001] 本发明涉及滨海建筑工程防护结构技术领域,尤其涉及一种滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统。

背景技术

[0002] 基础设施结构滨海基础设施在正常服役期间除了承受静荷载外也可能遭受极端荷载如撞击或爆炸,则需要做防护结构。传统的钢筋混凝土结构在承受冲击和爆炸荷载作用时,由于内部的钢筋往往难以约束混凝土,混凝土容易剥离破碎飞溅,对人们的生命安全造成巨大的险。因此,在冲击或爆炸荷载作用下,钢板‑混凝土组合结构成为一种更优良的防护选择。钢板混凝土组合结构是由钢板和内填混凝土组合而成,钢板内部焊接栓钉作为剪连接件,以保证钢与混凝土共同工作,在承受冲击或爆炸荷载作用时,一方面,内填的混凝土在钢板的约束下可以有效的提高承载力、应变能力和横向刚度,阻止钢板过早屈曲,另一方面,钢板可以发挥板材的张拉薄膜效应,通过大变形的方式大量吸收冲击荷载的能量,同时还可以有效的防止内填混凝土迸射飞出,避免造成更大的人员伤亡。但是,传统的钢板‑混凝土组合结构在承受局部冲击或爆炸荷载时容易出现局部冲切破坏的特点,大量材料往往没有发挥承载能力和耗能能力,在实际工程中起到的防护效果有限,材料利用率不高。
[0003] 因此,为解决目前传统钢‑混凝土组合刚性防护结构领域破坏局部、材料利用率低的难题,亟待提出一种柔性耗能能力强,同时保持高承载能力的柔性混合防护系统。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种柔性耗能能力强,同时保持高承载能力的柔性混合防护系统。
[0005] 为了实现上述目的,本发明提供的技术方案为:提供一种滨海环境下建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统,包括:
[0006] 钢混凝土结构,所述钢混凝土结构包括:第一层钢板、第二层钢板、混凝土层,所述第一层钢板与第二层钢板相对侧均焊接有栓钉,所述第一层钢板与所述第二层钢板均将焊接有栓钉的一侧相对设置,且所述混凝土层成型于所述第一层钢板及第二层钢板之间,且所述混凝土层将所述栓钉包覆;
[0007] 柔性拉索结构,所述柔性拉索结构设于所述第二层钢板的背侧,用于防护系统在受到荷载时参与辅助耗能。
[0008] 所述混凝土层是橡胶改性轻质混凝土层。
[0009] 所述栓钉为J钩形栓钉,且焊接在所述第一层钢板与所述第二层钢板相对侧的所述J钩形栓钉相互勾芡在一起。
[0010] 所述柔性拉索结构包括:柔性拉索及与所述柔性拉索连接的减压环,所述减压环固定于所述第二层钢板的背侧,所述减压环包括内部中空的弧形金属圈,所述柔性拉索穿过所述弧形金属圈内部,且所述柔性拉索的端部锚固在所述减压环上。
[0011] 所述减压环还包括八字环金属管、扣件,所述八字环金属管通过所述扣件固定在所述第二层钢板的背侧,所述弧形金属圈一处断开成第一端口及第二端口,所述第一端口和第二端口错开并套于所述八字环金属管内,所述柔性拉索的端部从所述第一端口进入所述弧形金属圈内并绕所述弧形金属圈一周从第二端口出来,且所述柔性拉索的端部锚固在所述第二端口处。
[0012] 还包括锚固结构,所述锚固结构包括:锚固圈及夹头,所述夹头为内部具有圆形夹孔的圆台形结构,所述锚固圈为内部具有圆台形孔的结构,所述锚固圈的最小内径小于所述夹头的最大外径,所述柔性拉索的端部进入所述圆形夹孔进行夹持,且所述夹头整体进入所述锚固圈的所述圆台形孔进行锚固。
[0013] 还包括定向滑轮,所述柔性拉索的端部还可以延伸布置,并通过所述定向滑轮改变所述柔性拉索在所述第二层钢板的背侧的布置情况。
[0014] 所述柔性拉索在所述第二层钢板的背侧布置成若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段,所述若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段可由一条所述柔性拉索通过所述定向滑轮绕设而成。
[0015] 所述弧形金属圈为质材质的金属圈。
[0016] 所述八字环金属管为钢质材质的八字环金属管。
[0017] 与现有技术相比,由于在所述滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统中,主要耗能部分由第一层钢板、第二层钢板和焊接在钢板内部互相勾芡的J钩形剪力钉以及内填的橡胶轻质混凝土组成,即主要耗能部分是钢混凝土层。传统的普通混凝土自重大,橡胶改性轻质混凝土相比普通混凝土自重减少,但脆性较大,延性较差,受到冲击荷载时,耗能效果不佳,本发明的混凝土层加入橡胶粉,实际上能够起到对轻质混凝土延性进行改良的效果,可以提升它的延性和阻尼系数,而且自重更轻,隔音保温性能好,抗冲击和爆炸性能优异;J钩形剪力钉可以保证承受冲击或爆炸荷载作用下钢板与混凝土直接可以协同参与工作;辅助耗能部分即柔性拉索结构,包括减压环、柔性拉索、锚固结构等部件,锚固结构包括:锚固圈及夹头,二者通过过盈装配的方式产生预紧力。在承受冲击或爆炸荷载时,冲击力由钢‑混凝土层传至柔性拉索结构,在柔性拉索结构中,相邻的减压环通过柔性拉索连接,柔性拉索带动减压环参与耗能工作,距离冲击作用发生处较远的减压环再带动与该减压环焊接处的钢‑混凝土层参与耗能,结构材料利用率高,整体性好。同时,横向和纵向两个方向同时布置柔性拉索结构,柔性拉索交错缠绕而在高度方向上间隔错开一定距离,可以实现横、纵两个方向的变形耗能,进一步提升防护效果。
[0018] 通过以下的描述并结合附图,本发明将变得更加清晰,这些附图用于解释本发明的实施例

附图说明

[0019] 图1所示为本发明滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统的一个实施例的示意图。
[0020] 图2所示为图1所示的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统的另一个度的视图,
[0021] 图3所示为柔性拉索结构的示意图。
[0022] 图4所示为减压环的示意图。
[0023] 图5所示为减压环的剖面视图。
[0024] 图6所示为锚固结构的视图。
[0025] 图7a~7c所示为弧形金属圈相对于八字环金属管发生相对运动的示意图。

具体实施方式

[0026] 现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0027] 随着经济发展和人口的持续增长,人民对各类建筑设施等需求与日俱增。滨海建筑工程方面,滨海建筑工程如沿海公路、跨海大桥、海上平台结构等大规模兴建,这些工程结构在服役期间面临着行车、行船、海浪等冲击,或者受到爆炸和疲劳荷载等短期或长期作用。其中,由于冲击或者爆炸荷载引起的工程事故更是触目惊心,如果没有进行有效的结构防护设计,这些极端荷载将造成工程结构失效甚至倒塌等事故,造成人员伤亡及巨大的经济损失。目前应用最多的钢筋混凝土结构在抵御较大冲击或者爆炸荷载时配筋量过高难于布置,增加了施工难度。而且,传统的钢筋混凝土结构往往脆性较大而延性不够,在承受冲击和爆炸荷载作用时,由于内部的钢筋往往难以约束混凝土,混凝土容易剥离破碎飞溅,对人们的生命安全造成巨大的风险。
[0028] 本发明旨在设计一种脆性小而延性大,在受到冲击或者爆炸荷载作用时,能够极大地发挥自身的延性,变形耗能,有效地耗散冲击或者爆炸荷载,提升防护性能的防护系统。
[0029] 如上所述,如图1所示所示的实施例中,本发明实施例提供的滨海建筑用柔性拉索耗能钢‑混凝土夹芯组合防护系统100,包括:
[0030] 钢混凝土结构10,所述钢混凝土结构10包括:第一层钢板1、第二层钢板2、混凝土层3,所述第一层钢板1与第二层钢板2相对侧均焊接有栓钉4,所述第一层钢板1与所述第二层钢板2均将焊接有栓钉4的一侧相对设置,且所述混凝土层3成型于所述第一层钢板1及第二层钢板2之间,且所述混凝土层3将所述栓钉4包覆;
[0031] 柔性拉索结构20,所述柔性拉索结构20设于所述第二层钢板2的背侧,用于防护系统100在受到荷载时参与辅助耗能。
[0032] 本发明的实施例中,所述钢混凝土结构10和柔性拉索结构20,分别是本发明防护系统中的主要耗能部分和辅助耗能部分,在受到冲击或者爆炸荷载时,作为主要耗能部分的所述钢混凝土结构10直接参与耗能。在冲击或爆炸荷载作用下,所述钢混凝土结构10是一种优良的防护结构。所述钢混凝土结构10是由钢板和内填混凝土组合而成,钢板内部焊接栓钉作为剪力连接件,以确保钢与混凝土协同工作,在承受冲击或爆炸荷载作用时,一方面,内填的混凝土在钢板的约束下可以有效的提高承载力、应变能力和横向刚度,同时,内填的混凝土能够有效地阻止钢板过早屈曲。另一方面,钢板可以发挥板材的张拉薄膜效应,通过大变形的方式大量吸收冲击荷载的能量。而且,假如真的发生了例如是巨大能量的爆炸荷载,造成内填混凝土崩裂,钢板还可以有效地防止内填混凝土迸射飞出,避免造成无辜的人员伤亡。
[0033] 而当冲击或爆炸荷载较大时,所述钢混凝土结构10会产生一定的形变,因此需要所述钢混凝土结构10具有较大的形变能力,当所述钢混凝土结构10产生较大形变时,此时作为辅助耗能部分的所述柔性拉索结构20参与辅助耗能。下文将详细阐述所述柔性拉索结构20是如何参与辅助耗能。
[0034] 一个实施例中,参考图1和2所示,所述混凝土层3是橡胶改性轻质混凝土层。传统的钢板‑混凝土组合结构在承受局部冲击或爆炸荷载时,由于普通混凝土脆性大而延性不足,容易出现局部冲切破坏的特性,大量材料往往没有发挥承载能力和耗能能力,在实际工程中起到的防护效果有限,材料利用率不高。橡胶改性轻质混凝土由于内部空隙多,比普通混凝土变形能力较大,依靠轻质混凝土的轻质高强高应变优点,既解决结构自重过大的问题又提供了提升结构耗能能力。此外,伴随着汽车工业发展,废旧轮胎给环境带来了严重的负担。且由于脱硫再生胶生产存在利润低、生产流程长、劳动强度和能源消耗大以及环境污染严重等问题,已逐渐衰退,将废旧轮胎制成橡胶粉进行循环利用,应用于橡胶改性混凝土的掺合料,是一种处理废旧轮胎的重要手段。橡胶改性轻质混凝土层,吸纳了橡胶特有的性能,使得橡胶改性轻质混凝土层同时具有以下特点:质量轻,隔音、隔热效果好,抗裂性能高、耐磨性、变形性能和耗能性能好的优点。同时,将橡胶粉掺入轻质混凝土中可以有效提高混凝土阻尼系数,进而可以改善其抗冲击和抗爆性能。因此,所述橡胶改性轻质混凝土层能够极大地提高普通混凝土层所不具备的延性好的特点。
[0035] 一个实施例中,参考图1,所述栓钉4为J钩形栓钉,且焊接在所述第一层钢板1与所述第二层钢板2相对侧的所述J钩形栓钉相互勾芡在一起。所述钢混凝土结构10是由钢板和内填混凝土组合而成,所述第一层钢板1和第二层钢板2内部焊接J钩形栓钉作为剪力连接件,且焊接在所述第一层钢板1与所述第二层钢板2相对侧的所述J钩形栓钉相互勾芡在一起,以保证在承受冲击或爆炸荷载作用时,所述钢混凝土结构10能够协同工作。
[0036] 一个实施例中,参考图2、3所示的实施例中,所述柔性拉索结构20包括:柔性拉索21及与所述柔性拉索21连接的减压环22,所述减压环22固定于所述第二层钢板2的背侧,所述减压环22包括内部中空的弧形金属圈220,所述柔性拉索21穿过所述弧形金属圈220内部,且所述柔性拉索21的端部锚固在所述减压环22上。
[0037] 需要说明的是,所述减压环22固定于所述第二层钢板2的背侧,具体所述减压环22是如何固定在所述第二层钢板2的背侧的将会在下文进行阐述。所述减压环22包括内部中空的弧形金属圈220,因此所述弧形金属圈220内部为中空结构,且所述弧形金属圈220的中空结构同样是呈弧形形状的中空结构,当所述柔性拉索穿过所述弧形金属圈220内部时,所述柔性拉索在所述弧形金属圈220内部的形状被所述弧形金属圈220内部的弧形形状的中空结构限制成一个弧形结构,具体到图2、3、4所述的实施例中,所谓的“弧形”是指一个接近圆形的形状,所述弧形金属圈220,是一个一处断开并相互错位的接近圆形的形状,因此,所述柔性拉索在所述弧形金属圈220内部的形状被所述弧形金属圈220限制成一个接近圆形的形状。本发明并不限制于将所述弧形金属圈220的形状限定为接近圆形的形状,所述弧形金属圈220还可以是其他形状,比如螺旋形状、椭圆形状等等,在此并不做限定。
[0038] 参考图3、4、5所示的实施例中,所述减压环22还包括八字环金属管221、扣件222,所述八字环金属管221通过所述扣件222固定在所述第二层钢板2的背侧。参考图4,所述弧形金属圈220一处断开并相互错位布设成第一端口及第二端口,所述第一端口和第二端口错位并相向压进一小段距离,并套于所述八字环金属管221内,即是如图4所示的样子,所述柔性拉索21的端部从所述第一端口进入所述弧形金属圈220内并绕所述弧形金属圈220一周从第二端口出来,且所述柔性拉索21的端部锚固在所述第二端口处。参考图3,所述扣件222,包括扣件母座2221和扣件2222,所述扣件母座2221焊接在所述第二层钢板2的背侧,且所述扣件母座2221的上表面具有适合所述八字环金属管221放置的凹槽,待所述八字环金属管221放置在所述扣件母座2221上表面的凹槽时,所述扣件2222压在所述八字环金属管
221的上方,并且所述扣件2222焊接在所述扣件母座2221上。
[0039] 参考图3和6,还包括锚固结构23,所述锚固结构23包括:锚固圈231及夹头232,所述夹头232为内部具有圆形夹孔的圆台形结构,所述锚固圈231为内部具有圆台形孔的结构,所述锚固圈231的最小内径小于所述夹头232的最大外径,所述柔性拉索21的端部进入所述圆形夹孔进行夹持,且所述夹头232整体进入所述锚固圈231的所述圆台形孔进行锚固。在自然状态时,所述柔性拉索21进入所述夹头232内部的所述圆形夹孔内时,所述柔性拉索21被自然夹紧,而所述夹头232的所述圆形夹孔对所述柔性拉索21的夹紧力是可变的,而且是与所述锚固圈231的所述圆台形孔对所述夹头232的挤压力相关联的,就如图6所示的实施例而言,当所述柔性拉索21受到一个如图示向左的拉力产生向左运动的趋势时,所述柔性拉索21与所述夹头232的圆形夹孔之间产生一个摩擦力,该摩擦力会使所述夹头232产生一个向左运动的趋势,由于所述锚固圈231的最小内径小于所述夹头232的最大外径,因此,所述锚固圈231的所述圆台形的结构会对所述夹头232产生一个挤压作用力,使得述夹头232的所述圆形夹孔对所述柔性拉索21的夹紧力增大,这个夹紧力使得所述圆形夹空对所述柔性拉索产生的摩擦力大于所述这个向左的拉力,而使所述柔性拉索21不会向左运动。
[0040] 参考图2,一个实施例中,还包括定向滑轮24,所述柔性拉索21的端部还可以延伸布置,并通过所述定向滑轮24改变所述柔性拉索在21所述第二层钢板2的背侧的布置情况。需要注意的是,所述第二层钢板2是属于钢材质,所述定向滑轮24与所述第二层钢板2的连接是通过焊接实现的;由于所述定向滑轮24的个数是可以随意设置的,且因此能够灵活地改变所述柔性拉索21在所述第二层钢板2的背侧的布置情况。需要说明的是,所述柔性拉索
21在所述第二层钢板2的背侧的布置情况,是指所述柔性拉索21在所述第二层钢板2的背侧的布置走向,一般是可以将柔性拉索21可以在所述第二层钢板2的背侧纵向平行设置,或者在所述第二层钢板2的背侧横向平行设置,或者在所述第二层钢板2的背侧纵向及横向均平行布置等等。
[0041] 参考图2,所述柔性拉索21在所述第二层钢板2的背侧布置成若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段,所述若干段在横向和/或纵向相互平行的柔性拉索段可由一条所述柔性拉索通过多个所述定向滑轮24绕设而成。具体到如图所示的实施例中,所述柔性拉索段可以是由一条所述柔性拉索21通过所述定向滑轮24绕设而成,也可以由多条独立的所述柔性拉索21通过所述定向滑轮24绕设而成。
[0042] 需要说明的是,本发明实施例中限定的所述柔性拉索段,包括一段柔性拉索,及连接在所述一段柔性拉索至少一端的所述减压环。一段柔性拉索段与另一段柔性拉索段之间通过至少一个所述定向滑轮进行连接,具体地参考图2所示:其中一个柔性拉索段包括第一段柔性拉索21a,及连接在所述第一段柔性拉索21a两端的两个减压环22a及22b;其中另一个柔性拉索段包括第二段柔性拉索21b,及连接在所述二段柔性拉索21b两端的两个减压环22c及22d。所述第一段柔性拉索21a与所述第二段柔性拉索21b,可以是直接以一条柔性拉索通过定向滑轮24a、定向滑轮24b辅助布置而成,还可以是所述第一段柔性拉索21a与所述第二段柔性拉索21b之间的连接通过钢索绕定向滑轮24a、定向滑轮24b辅助布置而成,即是减压环22a、定向滑轮24a、定向滑轮24b、减压环24c之间的连接是通过钢索进行连接布置。
[0043] 使用定滑轮既可以保证减压环处于单轴双向受力的同时又可以将柔性拉索过渡到下一个减压环中,因此本发明所要求保护的防护系统还是可以通过多个防护系统进行拼接成一个更大表面积的防护系统,而多个防护系统之间进行拼接在一起,所述柔性拉索结构可以跨越布设在两个相邻的防护系统上,使得多个防护系统具有更强的整体性和协同性。
[0044] 在一个较佳的实施例中,仅使用横向和纵向两根柔性拉索就可以完成如图2所示的柔性拉索结构的布置,如此能够避免使用过多的锚固圈和夹头,同时确保防护效果。当防护系统承受车辆、重物行船、跌落等冲击荷载或爆炸荷载时,所述钢‑混凝土夹芯结构作为主要耗能部分首先参与耗能,由于主要耗能部分是所述钢混凝土结构,所述钢混凝土结构中的钢板(即是第一层钢板和第二层钢板2,能够充分发挥钢板的张拉薄膜效应,钢板由于其物理特征能够支持较大的形变来大量吸收冲击荷载的能量,而所述所述混凝土层是橡胶改性轻质混凝土层,能够发挥较大的延性,因此,所述钢混凝土结构能够耗散冲击或爆炸产生的巨大能量,因此受到一般能量较小的冲击时,所述钢混凝土结构完全足以耗散一般能量较小的冲击的能量,而不会用到辅助耗能部分即所述柔性拉索结构来参与耗能。如果冲击或者爆炸的能量足够大,使得作为主要耗能部分的所述钢混凝土结构产生足够大的冲击以产生了较大的形变以耗散能量,那么这个大能量的冲击将到达辅助耗能部分,即所述第二层钢板的背侧柔性拉索结构,当减压环中的弧形金属圈内部的柔性拉索两端拉力F达到启动阈值时Fcr,柔性拉索结构开始工作,八字环金属管、弧形金属圈和柔性拉索相互之间的摩擦会消耗部分冲击能量,同时,耗能过程中,减压环中的八字环金属管从受力至屈服再到拉伸结束的过程中会与弧形金属圈产生相对运动,具体参考图7a~7c,图7a~7c所示为弧形金属圈相对于八字环金属管发生相对运动的示意图,首先,参考图7a,图7a所示为弧形金属圈220与八字金属管221配合的初始状态视图,此时,柔性拉索21受到的拉力为F,弧形金属圈220的直径为d;图7b所示为弧形金属圈内部的的柔性拉索两端拉力F达到启动阈值Fcr,弧形金属圈220的直径为dcr,弧形金属圈220与八字金属管221产生相对运动,且柔性拉索从弧形金属圈220中抽出,弧形金属圈220的直径为dcr处于逐渐变小的过程;图7c所示为弧形金属圈内部的的柔性拉索两端拉力F达到Fu,柔性拉索从弧形金属圈220中继续抽出,弧形金属圈220的直径为du,此时拉伸结束。此外,柔性拉索在受到拉力时,柔性拉索自身的形变,也会耗能,比如当柔性拉索是缠绕型的FRP,它自身也会通过应变强化形式来参与耗能。
[0045] 参考图3、6,图3、6所示的实施例中,夹头232的圆形夹孔在锚固圈231的圆台形孔的挤压下直径减小,此时夹头232对柔性拉索21的夹紧力使得柔性拉索21不会被抽出,此时弧形金属圈220内部的的柔性拉索21随之释放一段长度Le,使得防护系统的整体结构具有很好的变形性能。在承受冲击或爆炸荷载时,冲击力由钢混凝土结构10传至柔性拉索结构20,相邻的减压环通过柔性拉索21连接,与减压环连接的柔性拉索21带动其他柔性拉索段参与耗能工作,并且弧形金属圈220、扣件222和第二层钢板2背侧之间相互焊接,距离冲击作用发生处较远的减压环再带动焊接处的钢混凝土结构参与耗能,结构材料利用率高,整体性好。同时,横、纵两个方向同时布置减压环,柔性拉索交错缠绕而在高度方向上间隔错开一定距离,可以实现横、纵两个方向的变形耗能,进一步提升防护效果。在极端状况下,冲击或者爆炸产生的荷载是巨大的,防护系统不足以耗散这个巨大的荷载,可能会使得防护系统发生了崩裂,混凝土容易剥离破碎飞溅,对人们的生命安全造成巨大的风险,但是由于所述柔性拉索结构的存在,所述柔性拉索结构在纵横两个方向布设,能够有效地防止混凝土飞溅,避免造成安全事故。
[0046] 一个实施例中,所述弧形金属圈为铝质材质的金属圈。
[0047] 一个实施例中,所述八字环金属管为钢质材质的八字环金属管。
[0048] 一个实施例中,所述柔性拉索为FRP柔性拉索,FRP柔性拉索的优点是,FRP柔性拉索作为拉索而不是传统的钢丝绳作为拉索,可以避免钢丝绳在滨海等恶劣环境下生锈腐蚀,从而影响长期防护效果。
[0049] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。又如,向左、左端、右端、上端、下端之类的方向关系术语仅仅表示附图给我们呈现出来的方向关系,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的方向关系。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0050] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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