一种具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置 |
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| 申请号 | CN202311825645.4 | 申请日 | 2023-12-28 | 公开(公告)号 | CN117536086A | 公开(公告)日 | 2024-02-09 |
| 申请人 | 武汉力拓桥科防撞设施有限公司; | 发明人 | 宋文通; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 桥梁 工程技术领域，具体为一种具备应 力 波疏导功能的桥梁防撞装置，包括与桥墩外围紧贴的弹性防护圈，弹性防护圈的外侧设置有多层防撞圈式结构。该具备 应力 波疏导功能的桥梁防撞装置，通过多层防撞圈式结构，使整体具备防撞吸能缓冲作用，弹性防护圈既能减少防撞装置对桥墩造成的冲击，又能降低环状结构自身的损耗，延长防撞装置的使用期限，而弹性防护圈外覆的柔性板能够进一步传导由五模点阵环状结构疏导出的应力波，并且聚 氨 酯弹性体在拥有良好耐撞性的同时，降低了结构重量，多层防撞圈式结构，形成一个整体，在发生碰撞时，可以更好的让撞击点所受应力均匀分散，减少局部撞击点结构的破坏失效，提高结构的耐撞性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置，其特征在于：包括与桥墩外围紧贴的弹性防护圈(1)，弹性防护圈(1)的外侧设置有多层防撞圈式结构，多层防撞圈式结构包括设置在弹性防护圈(1)外围的两个柔性板(2)，两个柔性板(2)之间连接有内层防撞圈(5)，最外侧柔性板(2)的外侧固定有外层防撞圈(4)，所述内层防撞圈(5)的主体结构为五模点阵环状结构(3)，五模点阵环状结构(3)为五模点阵环状圆环。 |
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| 说明书全文 | 一种具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置技术领域背景技术[0002] 随着我国经济的蓬勃发展，航行船舶的数量逐渐增加，船舶撞击等意外事故也日渐增多。我国许多大桥均经历过船桥碰撞事故。因此，对桥墩防止船舶撞击装置的研究十分有意义和必要性。 [0003] 目前，国内主流的防撞装置大多是弹性变形防撞设施以及压坏变形防撞设施。其基本原理都是通过利用防撞装置与船体接触产生的弹性材料形变以及钢板等骨材的破坏等来吸收能量，从而起到缓冲的作用来保护桥梁。常用的是钢箱型防撞装置，该消能设施利用钢材塑性变形破损耗能，当船舶撞击钢套箱防撞装置时，防撞结构钢板发生大变形，吸收部分碰撞能量，并且延长了接触时间，使撞击力峰值得以降低。但是现有的弹性变形防撞设施以及压坏变形防撞设施在实际使用中，主要依靠材料及结构本身的变形吸能来消耗船舶的撞击能量，因此，为达到完全消耗船舶撞击能量的目的，需要防撞设施有足够的变形，因此，发生一次碰撞事故后，虽然能够很好的保护桥墩，但对防撞设施以及船舶会造成较大的损伤。 发明内容[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置，包括与桥墩外围紧贴的弹性防护圈，弹性防护圈的外侧设置有多层防撞圈式结构，多层防撞圈式结构包括设置在弹性防护圈外围的两个柔性板，两个柔性板之间连接有内层防撞圈，最外侧柔性板的外侧固定有外层防撞圈，所述内层防撞圈的主体结构为五模点阵环状结构，五模点阵环状结构为五模点阵环状圆环。 [0006] 进一步，所述五模点阵环状结构由若干胞元结构紧密排列构成，且胞元结构为蜂窝结构胞元。 [0007] 进一步，所述五模点阵环状结构胞元结构内部填充加强构件。 [0008] 进一步，所述加强构件为加强杆，其加强杆的外侧覆有弹性包覆体。 [0012] 该具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置，通过多层防撞圈式结构，使整体具备防撞吸能缓冲作用，弹性防护圈既能减少防撞装置对桥墩造成的冲击，又能降低环状结构自身的损耗，延长防撞装置的使用期限，而弹性防护圈外覆的柔性板能够进一步传导由五模点阵环状结构疏导出的应力波，并且聚氨酯弹性体在拥有良好耐撞性的同时，降低了结构重量，多层防撞圈式结构，形成一个整体，在发生碰撞时，可以更好的让撞击点所受应力均匀分散，减少局部撞击点结构的破坏失效，提高结构的耐撞性。附图说明 [0013] 图1为本发明结构示意图； [0014] 图2为本发明结构的俯视图； [0015] 图3是本发明五模点阵环状结构胞元结构图。 [0016] 图中：1、弹性防护圈；2、柔性板；3、五模点阵环状结构；4、外层防撞圈；5、内层防撞圈；6、甲板；7、底板；8、加强杆；9、弹性包覆体。 具体实施方式[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0018] 请参阅图1‑3，本实施例中的一种具备应力波疏导功能的桥梁防撞装置，包括与桥墩外围紧贴的弹性防护圈1，弹性防护圈1的外侧设置有多层防撞圈式结构，多层防撞圈式结构包括设置在弹性防护圈1外围的两个柔性板2，最内侧的柔性板2与弹性防护圈1相连接，两个柔性板2之间连接有内层防撞圈5，最外侧柔性板2的外侧固定有外层防撞圈4，所述内层防撞圈5的主体结构为五模点阵环状结构3，五模点阵环状结构3为五模点阵环状圆环。 [0019] 上述结构中，弹性防护圈覆盖桥墩周围，用于减少防撞装置对桥墩的损坏以及防撞装置自身的磨损，减弱桥墩由于船舶撞击受到的损伤，五模点阵环状结构用于在船舶撞击事故发生时，沿圆环切向疏导冲击应力波，从而减轻船舶对桥墩的撞击程度，外层防撞圈主要用于保证结构强度， [0020] 其中，五模点阵环状结构3的主体结构为聚碳酸酯材料，弹性防护圈1为聚氨酯防护圈，柔性板2为聚氨酯弹性体，外层防撞圈4为钢质结构。聚碳酸酯材料，其具有良好的抗冲击性，在发生船撞破坏变形时具有一定强度，延长装置的使用期。并且，相较于钢质材料，聚碳酸酯材料依然具有良好的防护性能，且该材料质量更轻，延展性更好，可以很好的减轻船舶对桥墩的冲击，五模点阵环状结构采用聚碳酸酯材料，其具有可弯曲性，且具有非常可靠的可塑性，因此可以主动适应各种形式的桥墩，并且可以在现场就进行一定程度的塑形。其设计生产过程的难度相较于传统生产装置大幅度降低，极大地减少了生产成本，可以普遍使用，外层防撞圈主要由钢板制成，用于保证结构强度。 [0021] 另外，所述外层防撞圈4、两个柔性板2和内层防撞圈5的顶部之间焊接有甲板6，其底部之间焊接有底板7，所述外层防撞圈4、两个柔性板2、内层防撞圈5、甲板6和底板7之间形成中空密封结构。内层防撞圈、柔性板、外层防撞圈、甲板和底板焊接连接，使防撞装置形成一个整体，既有利于抵抗撞击力，又可以形成中空结构，使得防撞装置能够浮于水面。 [0022] 同时，所述五模点阵环状结构3由若干胞元结构紧密排列构成，且胞元结构为蜂窝结构胞元，胞元结构为垂直于桥墩中心线方向设置的通孔，相邻胞元结构之间紧密排列，该胞元形状为正六边形形式。五模点阵环状结构，采用的胞元结构经过特别设计，可以沿圆环切向疏导冲击应力波。该结构通过调整圆环内半径、外半径、胞元壁厚、圆环高度，保证了六边形胞元结构成为一种冲击隐身斗篷壳体结构，减少桥墩所受冲击作用的影响，冲击应力波将从桥墩周围“绕射”过去。该胞元设计满足理想冲击隐身斗篷的切向刚度，兼顾理想冲击隐身斗篷径向刚度和两个主方向耦合刚度。通过该设计，冲击应力波在五模点阵环状结构中的传播路径与常规圆环结构不同，可以有效降低内环迎冲面所收受到的冲击作用。 [0023] 以及，所述五模点阵环状结构3胞元结构内部填充加强构件，所述加强构件为加强杆8，其加强杆8的外侧覆有弹性包覆体9，所述加强杆8为氧化铝陶瓷，所述弹性包覆体9为橡胶。通过在胞元空腔中固定连接加强杆的方法来增强刚度各向异性，胞元的等效力学性能及频散特性中，刚度各向异性得到增强，五模胞元的“流体”特性增强，改进胞元的法向量分叉角得到了增大，能量将更多的沿着加强杆方向流动。内环迎冲面应变峰值明显降低，防护性能参数也得到了一定提升。 [0024] 上述实施例的工作原理为： [0025] 通过内层防撞圈、柔性板、外层防撞圈、甲板和底板焊接连接，使防撞装置形成一个整体，既有利于抵抗撞击力，又可以形成中空结构，使得防撞装置能够浮于水面，当船舶通过各种意外因素撞击桥墩时，首先与外层防撞圈的钢板接触，钢板将撞击力传输到内层防撞圈的五模点阵环状结构，由于该五模点阵环状结构特殊设计的胞元结构、内部填充的加强构件的存在，以及自身聚碳酸酯材料的特性，可以将刚性碰撞转化为弹塑性碰撞，有效降低内环迎冲面受到的冲击作用，并沿圆环切向疏导冲击应力波，保护桥墩安全性。 [0026] 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。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。 |
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