一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置

申请号 CN202311863932.4 申请日 2023-12-29 公开(公告)号 CN117888480A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 山西省交通科技研发有限公司; 山西省交通规划勘察设计院有限公司; 发明人 申雁鹏; 张海蛟; 马剑; 王成军; 樊慧; 毛敏; 臧博; 关伟; 李群峰; 崔纲; 李艳凤; 刘金; 李承峰; 汪贤安; 宋敏; 肖明琦; 翟晓春; 邱建冬; 韩锋; 苏慧敏;
摘要 本 发明 涉及一种具有多级缓冲功效的公路 桥梁 用防撞护栏装置,包括 波形 护栏板、立柱、护栏底座及缓冲单元;所述缓冲单元包括T形挡 块 、外侧回 力 装置、内侧回力装置、带磁 钢 板及后 挡板 ,缓冲单元固定于安装 背板 上,所述波形护栏板通过 螺栓 与缓冲单元固定,缓冲单元安装于立柱内部预留 位置 ,立柱通过护栏底座固定于桥梁两侧且等间距布设。本发明提供的装置强度足够,具有多级缓冲功效,能有效缓冲车辆冲击力,为事故车辆及司乘人员提供足够保护。
权利要求

1.一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,包括波形护栏板、立柱、护栏底座及缓冲单元;其中:
所述缓冲单元包括T形挡、外侧回装置、内侧回力装置、带磁板及后挡板,缓冲单元固定于安装背板上,
所述波形护栏板通过螺栓与缓冲单元固定,缓冲单元安装于立柱内部预留位置,立柱通过护栏底座固定于桥梁两侧且等间距布设。
2.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,所述波形护栏板为具有弯曲度且足够刚度不锈钢横梁,所述弯曲角度包括75°、60°和
45°,当失控车辆撞击波形护栏板时,弯曲角度使撞击点处产生的反力分解为两个分力,一个分力垂直于波形护栏板斜面,另一个分力平行于斜面,使失控车辆沿斜面抬升,克服自身重力做功消耗车辆的部分动能,缓解冲击作用。
3.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,所述立柱底部设置有立柱底座和螺栓孔,用于配合护栏底座等间距布设于桥梁两侧。
4.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,所述护栏底座包括预埋上钢板、预埋下钢板及底座螺栓,所述预埋上钢板设有螺栓孔,预埋于立柱安装位置;所述预埋下钢板设有螺栓孔并预埋于预埋上钢板下部;所述底座螺栓选用M24高强螺栓,并且预埋上钢板、预埋下钢板及底座螺栓内部空间使用混凝土浇筑填充组成护栏底座。
5.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,T形挡块为具有导电性能的钢制挡块,可在带磁钢板构成的磁场腔室内做往复运动,底部预留有安装波形护栏板的螺栓孔,T形挡块安装于立柱预留安装位置;安装于立柱预留安装孔内的内侧回力装置为具有一定刚度且可导电的闭合凸螺旋弹簧,两端较小的线圈嵌入中间线圈中,具有变形能力,内侧回力装置与后挡板密贴,车辆与防撞护栏碰撞初期即发生相对运动。
6.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,外侧回力装置为具有较大刚度且导电的高强弹簧,其截面形式为矩形,外侧回力装置与立柱之间预留有一定间距,当内侧回力装置发生较大变形时,外侧回力装置发生压缩变形。
7.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,带磁钢板区分N/S极安装于立柱预留安装孔内,并形成磁场腔室,内侧回力装置、外侧回力装置在带磁钢板构成的磁场腔室内做切割磁场运动产生感应电流,可导电的闭合的回力装置进一步获得阻碍回力装置运动的安培力,起到增强缓冲作用。
8.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,后挡板为具有导电性能的钢制挡板,在T形挡块、内侧回力装置及带磁钢板安装后用于封闭安装孔。
9.根据权利要求1所述的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,其特征在于,安装背板在缓冲单元安装完成后采用螺栓与立柱固定,使缓冲单元与立柱构成整体。

说明书全文

一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁安全技术领域,具体涉及一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置。

背景技术

[0002] 随着我国经济建设的快速发展及城市化进程的不断加深,高速公路及市政道路大量兴建,与之相对应越来越多的桥梁投入使用,防撞护栏是一种常见的桥梁交通安全设施,是公路桥梁中必不可少的组成部分。其造型设计对提高行车道的景观效果至关重要;另外,防撞护栏的主要作用是防止失控车辆掉下桥梁或越入对向车道造成人员伤亡及二次交通事故,最大限度的减轻人员及车辆的损伤程度的同时,给司乘人员带来心理安全感。
[0003] 目前,从防撞护栏类型而言,防撞护栏分为半刚性防撞护栏、刚性防撞护栏和柔性防撞护栏。半刚性防撞护栏是一种连续的梁柱结构,它的代表形式是波形护栏。半刚性护栏主要设置在需要着重保护司乘人员安全的路段,国内用到的大多数是半刚性防撞护栏。刚性防撞护栏是一种基本不变形的护栏结构,它的主要代表形式是混凝土墙式护栏,在碰撞过程中,车辆变形程度取决于其自身的刚度、碰撞能量和碰撞作用时间,当车辆的碰撞度较大时,往往造成比较严重的后果。柔性护栏是一种具有较大缓冲能的韧性护栏,相比于以上两种,它的柔韧性较好。缆索护栏是柔性护栏的主要代表。对于半刚性防撞护栏、刚性防撞护栏而言,车辆碰撞事故发生后,无有效缓冲,防撞护栏存在变形小,吸能效果差缺陷,当车祸发生时不能很好的对失控车辆起到降速及安全保护的作用,车辆本身及司乘人员极易受到伤害;而对于柔性防撞护栏,虽然具有较大的缓冲能力,但强度不足,车辆容易冲入对向车道或越出桥梁,引发二次事故。

发明内容

[0004] 针对上述问题,本发明提供一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,强度足够,具有多级缓冲功效,能有效缓冲车辆冲击力,为事故车辆及司乘人员提供足够保护。
[0005] 一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,包括波形护栏板、立柱、护栏底座及缓冲单元;其中:
[0006] 所述缓冲单元包括T形挡、外侧回力装置、内侧回力装置、带磁板及后挡板,缓冲单元固定于安装背板上,
[0007] 所述波形护栏板通过螺栓与缓冲单元固定,缓冲单元安装于立柱内部预留位置,立柱通过护栏底座固定于桥梁两侧且等间距布设。
[0008] 在上述的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置中,所述波形护栏板为具有弯曲角度且足够刚度的不锈钢横梁,所述弯曲角度包括75°、60°和45°,当失控车辆撞击波形护栏板时,弯曲角度使撞击点处产生的反力分解为两个分力,一个分力垂直于波形护栏板斜面,另一个分力平行于斜面,使失控车辆沿斜面抬升,克服自身重力做功,消耗车辆的部分动能,缓解冲击作用。
[0009] 进一步地,所述立柱底部设置有立柱底座和螺栓孔,用于配合护栏底座等间距布设于桥梁两侧。
[0010] 在上述的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置中,所述护栏底座包括预埋上钢板、预埋下钢板及底座螺栓,所述预埋上钢板设有螺栓孔,预埋于立柱安装位置;所述预埋下钢板设有螺栓孔并预埋于预埋上钢板下部;所述底座螺栓选用M24高强螺栓,并且预埋上钢板、预埋下钢板及底座螺栓内部空间使用混凝土浇筑填充组成护栏底座。
[0011] 进一步地,可在带磁钢板构成的磁场腔室内做往复运动的T形挡块为具有导电性能的钢制挡块,底部预留有安装波形护栏板的螺栓孔,T形挡块安装于立柱预留安装位置;安装于立柱预留安装孔内的内侧回力装置为具有一定刚度且可导电的闭合凸螺旋弹簧,两端较小的线圈嵌入中间线圈中,具有变形能力,内侧回力装置与后挡板密贴,车辆与防撞护栏碰撞初期即发生相对运动。
[0012] 进一步地,外侧回力装置为具有较大刚度且导电的高强弹簧,其截面形式为矩形,外侧回力装置与立柱之间预留有一定间距,当内侧回力装置发生较大变形时,外侧回力装置发生压缩变形。
[0013] 进一步地,所述带磁钢板区分N/S极安装于立柱预留安装孔内,并形成磁场腔室,内侧回力装置、外侧回力装置在带磁钢板构成的磁场腔室内做切割磁场运动产生感应电流,可导电的闭合的回力装置进一步获得阻碍回力装置运动的安培力,起到增强缓冲作用。
[0014] 进一步地,所述后挡板为具有导电性能的钢制挡板,在T形挡块、内侧回力装置及带磁钢板安装后用于封闭安装孔。
[0015] 进一步地,所述安装背板在缓冲单元安装完成后采用螺栓与立柱固定,使缓冲单元与立柱构成整体。
[0016] 与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
[0017] 本发明提供的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,由波形护栏板、立柱、护栏底座及缓冲单元组成。当发生车辆撞击时,先由波形护栏板进行缓冲,其次波形护栏板压缩缓冲单元中的回力装置减小外力冲击,再次回力装置在带磁钢板构成的磁场腔室内运动产生感应电流,从而获得阻碍其运动的安培力,进一步增强缓冲作用。冲击使护栏装置各构件紧贴形成整体,通过波形护栏板及护栏底座将冲击力分散传导,进而起到缓冲作用,进一步提高车辆安全性。附图说明
[0018] 图1是防撞护栏整体结构示意图;
[0019] 图2是缓冲单元示意图;
[0020] 图3是带磁钢板磁场示意图;
[0021] 图4是内侧回力装置示意图。
[0022] 图中:1‑波形护栏板;2‑立柱;3‑护栏底座;4‑缓冲单元;5‑T形挡块;6‑外侧回力装置;7‑内侧回力装置;8‑带磁钢板;9‑后挡板;10‑安装背板;11‑立柱底座;12‑预埋上钢板;13‑预埋下钢板;14‑底座螺栓。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体的实施例对本发明的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置做进一步的详细说明:
[0024] 实施例:
[0025] 如图1所示,一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置,包括波形护栏板1、立柱2、护栏底座3及缓冲单元4,其特征在于:所述波形护栏板1通过螺栓与缓冲单元4固定,缓冲单元4安装于立柱2内部预留位置,立柱2采用螺栓与安装背板10固定封闭缓冲单元
4安装孔,立柱2通过护栏底座3固定于路面且等距布设。
[0026] 所述波形护栏1为具有一定弯曲角度且足够刚度的不锈钢横梁,其波峰高度依据车辆的碰撞点而定,弯曲角度可设计为75°、60°、45°等角度,常采用60°设置。当失控车辆撞击波形护栏板1时,小于90°的弯曲角度可使撞击点处产生的反力分解为两个分力,一个分力垂直于波形护栏板斜面,另一个分力平行于波形护栏板斜面,使失控车辆沿斜面抬升,克服自身重力做功,达到消耗车辆的一部分动能,缓解一定的冲击作用。
[0027] 进一步地,所述立柱2为直径240mm且具有足够刚度的钢立柱,内部间隔100mm等距布设宽200mm的缓冲单元4,使用螺栓将缓冲单元4安装在背板10与立柱2间的封闭安装孔内,所述立柱2底部有立柱底座11并设有螺栓孔,配合护栏底座3等间距布设于桥梁两侧。
[0028] 在上述的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置中,护栏底座3包括:预埋上钢板12、预埋下钢板13及底座螺栓14。
[0029] 进一步地,所述预埋上钢板12设有 螺栓孔,预埋于立柱2安装位置。
[0030] 进一步地,所述预埋下钢板13设有 螺栓孔并预埋于预埋上钢板12下部200mm处。
[0031] 具体地,预埋钢板选用350×350×20mm钢板。
[0032] 进一步地,所述底座螺栓14选用M24高强螺栓,并且预埋20mm厚上钢板12,预埋20mm厚下钢板13及底座螺栓14内部空间使用C50混凝土浇筑填充组成护栏底座。
[0033] 在上述的一种具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置中,缓冲单元4包括:T形挡块5、外侧回力装置6、内侧回力装置7、带磁钢板8及后挡板9。
[0034] 进一步地,所述T形挡块5为具有导电性能的钢制挡块,底部预留有安装波形护栏板1的M10螺栓孔,T形挡块5安装于立柱2预留安装位置。
[0035] 进一步地,所述外侧回力装置6为具有较大刚度可导电的高强弹簧,其截面形式为矩形(与圆形截面材料的弹簧相比,这种截面形式的弹簧在同一空间内具有较大的横截面积,可在相同的空间和相同的变形下获得较大的载荷,因此也吸收了较大的能量),外侧回力装置6与立柱2之间预留有5cm间距,当内侧回力装置7发生较大变形时,外侧回力装置6发生压缩变形。
[0036] 进一步地,所述内侧回力装置7为具有一定刚度可导电的闭合凸螺旋弹簧,因两端较小的线圈可以嵌入中间线圈中,故内侧回力装置7可获得较大的变形,安装于立柱2预留安装孔内,内侧回力装置7与后挡板9密贴,车辆与防撞护栏碰撞初期即发生相对运动。
[0037] 外侧回力装置6和内侧回力装置7的高强弹簧的主要弹簧参数(矩形截面尺寸、弹簧外径、弹簧内径、有效圈数、支撑圈数、总圈数、自由高、弹簧展开长度、螺旋方向及弹簧旋绕比)应根据碰撞试验,通过所在路线等级、车辆行驶最高速度确定,其中外侧回力装置6主要为吸收碰撞力,内侧回力装置7主要为获得较大的变形。
[0038] 进一步地,所述带磁钢板8区分N/S极安装于立柱2预留安装孔内,并形成磁场腔室。内侧回力装置7、外侧回力装置6在带磁钢板8构成的磁场腔室内做切割磁场运动产生感应电流,可导电的闭合回力装置进一步获得阻碍回力装置运动的安培力,起到增强缓冲作用。带磁钢板8的钢板材料采用钢板,通过加入适量的硅元素,可以提高钢的电阻率,减小磁场损耗和涡流损耗,提高钢板的磁导率,进一步获得更大的安培力。
[0039] 通过实车足尺碰撞试验,得出实际碰撞过程中的能量大小,依据碰撞能量大小及需要缓冲降低的能量大小,确定回力装置及带磁钢板主要技术参数。
[0040] 护栏足尺模型碰撞试验
[0041] 序号 碰撞车型 车辆总质量(Kg) 碰撞速度(km/h) 碰撞角度(°) 碰撞能量(KJ)1 小型客车 1488 102.1 20.1 69 
2 小型客车 1480 100.4 20.2 67 
3 小型客车 1472 100.7 20.1 68 
4 小型客车 1480 100.4 20.2 68 
5 中型客车 10100 61.3 20.1 171 
6 中型货车 10158 60.5 20.6 177 
7 中型客车 10142 80.7 20.1 300 
8 大型客车 18114 81.3 20.1 545 
9 大型客车 14160 81.1 20.1 424 
10 大型货车 18239 61.2 20.0 306 
11 大型货车 33344 62.3 20.5 612 
12 大型货车 25270 62.3 20.2 451
[0042] 进一步地,所述后挡板9为具有导电性能的钢制挡板,在T形挡块5、内侧回力装置7及带磁钢板8安装后用于封闭安装孔。
[0043] 下面对本申请提供的具有多级缓冲功效的公路桥梁用防撞护栏装置的工作原理进行详细阐述。
[0044] 首先,在发生车辆撞击时,具有一定弯曲角度的波形护栏板可使遭受撞击的车辆产生缓冲并沿弯曲角度方向发生整体抬升,改变撞击方向,消耗车辆的一部分动能,构成一级缓冲;其次,由波形护栏板压缩缓冲单元中的内侧回力装置,内侧回力装置产生较大回缩变形,产生相反的作用力,延长撞击时间,减缓车辆动能,随着内侧回力装置变形增大,外侧回力装置压缩变形,同样产生相反的作用力,进一步减缓车辆的动能,构成二级缓冲;再次,回力装置在带磁钢板构成的磁场腔室内做切割磁场运动产生感应电流,进一步获得阻碍回力装置运动的安培力,起到增强缓冲作用,构成三级缓冲;最后,由车辆撞击使护栏各构建紧贴成为整体,有效地将部分冲击力通过护栏底座分散传导,实现四级缓冲。
[0045] 上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化,也应视为本发明的保护范围。
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