采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置，其中，方法包括以下步骤：a.统计调研一般车辆撞击时所产生的作用，以获得常规撞击作用和极端撞击作用；b.通过加设泡沫混凝土层以接受所述车辆的适度性撞击进而抵御所述常规撞击作用；c.通过设置普通混凝土层以接受所述车辆的超常规撞击进而抵御所述极端撞击作用。本发明专利技术通过“柔性防撞”替代“刚性防撞”的总体设计思路，尽可能地减轻了撞击车辆上的人员伤害程度以及车船本身受损程度。

The method and protective device to reduce the impact effect of the vehicle with the foam concrete

The present invention provides a method for vehicle door and reduce the impact effect of the device, the use of foam concrete which method comprises the following steps: the role of A. statistical research produced by the general collision of the vehicle, in order to obtain the conventional impact and extreme impact; moderate impact B. by adding foam concrete layer to receive the vehicle then the conventional resist impact; C. by setting the ordinary concrete layer to receive the vehicle and resist the impact of unconventional extreme impact. The invention adopts the overall design idea of \flexible collision avoidance\ instead of \rigid collision avoidance\, which reduces the degree of injury to the vehicle and the extent of damage to the vehicle itself as far as possible.

【技术实现步骤摘要】
采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置
本专利技术属于交通车辆安全
，涉及一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置。
技术介绍
机动车辆撞击构筑物属于土木工程建设领域冲击问题。常见的例子包括：高速公路收费口需防止失控车辆撞击、火车通往车辆维修段和车库的铁轨尽头设置防撞装置等。在这些例子中，需要保护收费口人员、车辆维修段和车库内的人员和设备免遭车辆冲击。目前，实践中采用“刚性防撞”或“适度刚性防撞”的方案。以“刚性防撞”为例，防撞设备采用刚度较大的钢筋混凝土建造，使得车辆冲击后严重损坏并快速减速，保护了防撞设备后的人员。与“刚性防撞”相比，“适度刚性防撞”通常增加了一个或若干个注水防撞桶等小型柔性设施，使得车辆在撞击后速度逐步减小，然后撞击刚度较大的材料。设置的注水防撞桶需要定期维护，使用寿命到期后需要更换。如图1所示的“刚性防撞”方案中，车辆1a失控，在撞击方向上有受保护的目标3a。如果设置有普通混凝土防撞层2a，则车辆1a首先撞击普通混凝土防撞层2a，并在极短的时间内减速、损坏并停下，从而使得受保护目标3a免遭撞击。实际上，大多数情况下，车辆1a并非恶意撞击受保护的目标3a。采用“刚性防撞”方案的缺点是，车辆上的驾驶员和乘客等可能遭受严重损伤。如图2所示的“适度刚性防撞”方案中，在普通混凝土防撞层2b之前，设置了注水防撞桶4b。这样，车辆1b减速的时间延长，碰撞力减小。相应地，人体受到的加速度也减小。最终，车辆1b仍以减速后的速度撞击普通混凝土防撞层2b，车辆上的驾驶员和乘客等可能遭受一定程度的损伤。总体上，“刚性防撞”和“适度刚性防撞”在保护人群和设施免遭撞击方面，效果较好。其缺点是撞击的车辆会受损严重，车辆上的人员因极短时间内速度骤减，可能遭受严重伤害。实际上，大部分的撞击事件不是主观恶意。如果在保护被撞击的人群和设施免遭撞击的同时，尽可能减轻撞击车辆上的人员伤害程度以及车船本身受损程度，无疑是有益的。为克服上述缺点，可行的一个办法是在撞击物和被撞击物之间设置耗能材料，使得撞击能量大部分被高耗能材料吸收，且减速时间尽可能延长。
技术实现思路
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置，通过“柔性防撞”替代“刚性防撞”的总体设计思路，尽可能地减轻了撞击车辆上的人员伤害程度以及车船本身受损程度。为实现上述目的，本专利技术的解决方案是：首先提供一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法，包括以下步骤：a.统计调研一般车辆撞击时所产生的作用，以获得常规撞击作用和极端撞击作用；b.通过加设泡沫混凝土层以接受所述车辆的适度性撞击进而抵御所述常规撞击作用；c.通过在泡沫混凝土层后设置普通混凝土层以接受所述车辆的超常规撞击进而抵御所述极端撞击作用。优选地，所述步骤a中还包括以下步骤：通过现场调查、规范查阅、技术文献调研等途径获得撞击作用，通过统计分析并考虑受保护人员和设施的重要性，确定所述常规撞击作用和所述极端撞击作用。优选地，所述步骤b中还包括以下步骤：①根据撞击车辆的撞击特点确定迎撞击面形状；②选择不同的泡沫混凝土的密度和厚度并进行模型试验或数值分析；③确定合适的泡沫混凝土的密度和相应的厚度。优选地，所述步骤②中具体还包括：若所述泡沫混凝土的密度越大，则其刚度越大，所需要的厚度越小，进而，撞击时车辆减速快，车辆内人员受损程度大；若所述泡沫混凝土的密度越小，则其刚度越小，所需要的厚度越大，进而，撞击时车辆减速相对慢，车辆内人员受损的程度相对小。如果已知泡沫混凝土的密度，则相应的受压应力-应变关系如下：A＝3.3×1013ρ3/2-3.5×1013ρ(2)B＝432.1ρ3.8(3)E＝968.2ρ2+31.7ρ(4)式中，ρ为密度，单位g/cm3；σ为应力，单位MPa；ε为应变，无单位；A为中间量，单位MPa；B为中间量，单位MPa；E为中间量，单位MPa；m为常数，取0.33；α为常数，取0.17；k为常数，取1.1；l为常数，取3.9。优选地，所述步骤c还包括以下步骤：ⅰ.普通混凝土防撞层迎撞击面形状同泡沫混凝土防撞层迎撞击面形状。ⅱ.采用与步骤②中相同的模型试验或数值分析方式，将常规撞击作用替换为极端撞击作用，并选择不同的普通混凝土厚度进行试验或试算；ⅲ.确定合适的普通混凝土厚度。为更好地实现上述目的，本专利技术还公开一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的防护装置，包括相连的普通混凝土层以及泡沫混凝土层所述普通混凝土层以及泡沫混凝土层均为长方体，所述泡沫混凝土层以及所述普通混凝土层的迎撞面均为平面。这样的装置设置，其中，泡沫混凝土层内不配置钢筋。普通混凝土层内配置少量钢筋，以防止普通混凝土开裂，增强耐久性能。泡沫混凝土层和普通混凝土层的基础均采用工程上常规的普通钢筋混凝土基础。本专利技术采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的有益效果包括：1)“柔性防撞”有效地减轻了撞击车辆内人员伤害程度；2)适用面广。泡沫混凝土的密度范围广泛，其刚度又仅与密度相关，因而有广泛的选择余地，同时，就地取材和浇筑都很方便；3)价格低廉。泡沫混凝土是在普通混凝土中加入泡沫剂而形成，造价低；4)大大缩减维护成本。附图说明图1为现有“刚性防撞”做法的应用状态示意图；图2为现有“适度性防撞”做法的应用状态示意图；图3为本专利技术采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的应用状态示意图；图4为汽车撞击情况下泡沫混凝土压缩变形的平面示意图；图5为对应于图4中泡沫混凝土的受压应力-应变关系示意图；附图标记：车辆1；普通混凝土防撞层2；受保护目标3；注水防撞桶4；泡沫混凝土5；贯入试验压头6；泡沫混凝土压实区7；泡沫混凝土防撞层8。具体实施方式以下结合附图所示实施例对本专利技术进一步加以说明。为克服“刚性防撞”和“适度刚性防撞”方案的缺点，本专利技术采用泡沫混凝土5这一耗能效果好的材料。图4示意了泡沫混凝土5的变形图，在贯入试验压头6作用下，产生压实区7。图5示意了泡沫混凝土5受压应力-应变关系。可见，泡沫混凝土5具有较强的变形能力，可充分吸收冲击能量。图3为“柔性防撞”示意图。如图3所示，车辆1首先适度性撞击泡沫混凝土防撞层8。在常规撞击作用下，泡沫混凝土防撞层8被最大程度地压缩，而普通混凝土防撞层2基本完好。在极端撞击作用下，泡沫混凝土防撞层8首先被撞击而发生破坏。然后，车辆1进一步撞击普通混凝土防撞层2，此时的撞击速度已经很低。最后，车辆1减速停止，且普通混凝土防撞层2虽然受损，但没有破坏。具体地，结合图3至图5所示，本专利技术方法包括以下步骤过程：(1)调查撞击作用，获得常规撞击作用和极端撞击作用；(2)确定泡沫混凝土防撞层8，抵御常规撞击作用；(3)确定普通混凝土防撞层2，抵御极端撞击作用。在步骤(1)中，各种场合下的撞击作用可通过现场调查、规范查阅、技术文献调研等途径获得。通过统计分析并考虑受保护人员3和设施的重要性，确定常规撞击作用和极端撞击作用。在步骤(2)中，需要确定泡沫混凝土5密度、泡沫混凝土防撞层8厚度以及迎撞击面形状等参数。包括：第一步，根据撞击车辆1的撞击特点确定迎撞击面形状。第二步，选择不同的泡沫混凝土5的密度和厚度，进行模型试验或数值分析。一般来说，如果泡沫混凝土密度大，则刚度大，需要的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.统计调研一般车辆撞击时所产生的作用，以获得常规撞击作用和极端撞击作用；b.通过加设泡沫混凝土层以接受所述车辆的适度性撞击进而抵御所述常规撞击作用；c.通过在泡沫混凝土层后设置普通混凝土层以接受所述车辆的超常规撞击进而抵御所述极端撞击作用。

【技术特征摘要】
1.一种采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：a.统计调研一般车辆撞击时所产生的作用，以获得常规撞击作用和极端撞击作用；b.通过加设泡沫混凝土层以接受所述车辆的适度性撞击进而抵御所述常规撞击作用；c.通过在泡沫混凝土层后设置普通混凝土层以接受所述车辆的超常规撞击进而抵御所述极端撞击作用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中还包括以下步骤：通过现场调查、规范查阅、技术文献调研等途径获得撞击作用，通过统计分析并考虑受保护人员和设施的重要性，确定所述常规撞击作用和所述极端撞击作用。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b中还包括以下步骤：①根据撞击车辆的撞击特点确定迎撞击面形状；②选择不同的泡沫混凝土的密度和厚度并进行模型试验或数值分析；③确定合适的泡沫混凝土的密度和相应的厚度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤②中具体还包括：若所述泡沫混凝土的密度越大，则其刚度越大，所需要的厚度越小，进而，撞击时车辆减速快；若所述泡沫混凝土的密度越小，则其刚度越小，所需要的厚度越大，进而，撞击时车辆减速慢，车辆内人员受损的程度小。如果已知泡沫混凝土的密度，则相应的受压应力-应变关系如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，钟奇亨，林子昂，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31