一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法。该耗能器包括弹簧钢、转轴、销轴、C形夹具、弧形耳板。其中，弹簧钢紧密缠绕在转轴上，同时带孔一端延转轴切向伸出一段距离并通过孔洞与柔性防护系统的支撑绳相连，另一端与转轴焊接。转轴内套销轴并留有微小间隙，销轴通过螺栓与C形夹具的上下两夹具翼缘板相连，C形夹具腹板焊接弧形耳板，耳板预留孔洞与柔性防护系统的另一支撑绳相连。当柔性防护系统受到冲击时，连接支撑绳的弹簧钢受拉并绕转轴发生转动，由弯曲状态变为拉直状态，通过其塑性变形消耗能量。冲击结束后，弹簧钢可由拉直状态再次绕转轴盘旋成弹簧状从而实现重复使用。本发明专利技术所述耗能器结构设计合理，耗能机制明确，耗能能力强，拆装维修方便，能适用于狭窄空间安装，可重复多次使用。

Spring type yield type energy dissipator and its design method for flexible slope protection system

【技术实现步骤摘要】
一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法
本专利技术涉及一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法，属于边坡地质灾害防护领域。
技术介绍
边坡地质灾害防治是我国土木工程领域所面对的最为重大的问题之一，尤其是在公路、铁路沿线工程中，崩塌、落石、滑坡、泥石流等灾害频发，严重危害了人们的生命财产安全。传统的刚性拦石坝等防护措施对地形要求较高，具有局限性，柔性防护系统轻质高强、安装方便，适用于各种地形，已广泛应用于崩塌、落石、滑坡、泥石流等灾害的防治中。柔性防护系统由支撑柱、柔性金属拦截网、耗能器、拉锚系统组成，防护系统受到冲击时通过网环变形、拉锚系统张紧、耗能器工作从而耗散冲击能量、延长冲击时间并减小冲击力。柔性防护系统工作时耗能器消耗能量最多，起到主要的耗能作用，现有柔性防护系统中主要使用减压环作为耗能器进行耗能。减压环由钢丝绳、金属管和套筒组成，耗能能力有限且占据很大的安装空间，并很难在现有结构的基础上进行优化以大幅度提升其耗能能力。同时，减压环通常在一次工作后就出现破坏、断裂现象，无法重复利用。因此，在柔性防护系统中需要一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，包括：/n弹簧钢(1)、转轴(2)、销轴(3)、C形夹具(4)和弧形耳板(5)，/n所述弹簧钢(1)由方钢绕转轴(2)机械卷制而成，所述弹簧钢(1)一端焊接在转轴(2)上，另一端绕转轴(2)紧密缠绕若干圈后自转轴(2)切向伸出一定长度，该伸出端设有第一连接孔(9)与柔性防护系统的第一支撑绳(6)相连；/n转轴(2)内置销轴(3)并可绕销轴(3)转动，销轴(3)两端通过螺栓(11)与C型夹具(4)连接，C型夹具(4)与弧形耳板(5)焊接固定，弧形耳板(5)与柔性防护系统第二支撑绳(16)相连,；/n当柔性防护系统受到冲击时，第一支撑绳(...

【技术特征摘要】
1.一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，包括：
弹簧钢(1)、转轴(2)、销轴(3)、C形夹具(4)和弧形耳板(5)，
所述弹簧钢(1)由方钢绕转轴(2)机械卷制而成，所述弹簧钢(1)一端焊接在转轴(2)上，另一端绕转轴(2)紧密缠绕若干圈后自转轴(2)切向伸出一定长度，该伸出端设有第一连接孔(9)与柔性防护系统的第一支撑绳(6)相连；
转轴(2)内置销轴(3)并可绕销轴(3)转动，销轴(3)两端通过螺栓(11)与C型夹具(4)连接，C型夹具(4)与弧形耳板(5)焊接固定，弧形耳板(5)与柔性防护系统第二支撑绳(16)相连,；
当柔性防护系统受到冲击时，第一支撑绳(6)与第二支撑绳(16)受拉，此时与第一支撑绳(6)连接的弹簧钢(1)会因受拉由盘旋弯曲状态变为拉直状态，通过其塑性变形进行耗能；冲击结束后，拉直的弹簧钢(1)可再次绕转轴(2)盘旋成弹簧状从而实现重复使用。


2.根据权利要求1或2所述的一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，所述转轴(2)是钢制圆筒，内套销轴(3)并留有一定间隙；所述销轴(3)由钢材制成，两端带螺纹并通过螺栓(11)与C型夹具(4)连接。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，所述C型夹具(4)由钢材制成，包括上下两个夹具翼缘板(13)和中间的夹具腹板(15)，其两个夹具翼缘板(13)留有夹具连接孔(14)与销轴(3)进行螺栓连接，夹具腹板(15)与弧形耳板(5)焊接；所述弧形耳板(5)由钢材制成并带有第二连接孔(10)与柔性防护系统第二支撑绳(16)相连。


4.根据权利要求1-3之一所述的一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，所述第一支撑绳(6)、第二支撑绳(16)分别通过绳套夹具(7)形成绳套(8)从而分别与第一连接孔(9)、第二连接孔(10)连接，所述绳套夹具(7)采用钢丝绳铝合金压制接头或者钢丝绳夹。


5.根据权利要求1-4之一所述的一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，其特征在于，若干个弹簧钢(1)、转轴(2)和销轴(3)按一定方式排列并分别通过螺栓(11)与C型夹具(4)连接，其中，所述C型夹具(4)的夹具翼缘板(13)为三角形，每个夹具翼缘板(13)预留若干个夹具连接孔(14)。


6.如权利要求1-5之一所述的一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据经验预估销轴(3)直径并计算转轴(2)内外径；
根据冲击时柔性防护系统支撑绳最大滑移量预估弹簧钢(1)工作时的拉伸长度；
根据耗能需求和弹簧钢(1)工作时的拉伸长度计算耗能器的平均工作拉力，所述耗能器的平均工作拉力由下式确定：



式中：Fw是耗能器的平均工作拉力，Ee是耗能期望值，表征耗能需求，S1是弹簧钢(1)的拉伸长度；
根据耗能器的平均工作拉力计算设计弹簧钢(1)截面尺寸；
根据耗能器的平均工作拉力和弹簧钢(1)截面尺寸计算弹簧钢(1)伸出部分长度；
根据弹簧钢(1)工作时的拉伸长度设计弹簧钢(1)的盘旋长度；
根据弹簧钢(1)盘旋长度确定销轴(3)和转轴(2)的高度，所述销轴(3)和转轴(2)的高度根据下式确定：



H2＝H1+2t3+2t4+2t5
其中：H1为转轴(2)高度，[X]表示取整函数，t1为弹簧钢(1)螺距，t2为弹簧钢(1)末端与转轴(2)末端的距离，H2为转轴(2)高度，t3为C形夹具...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志祥，骆丽茹，廖林旭，许浒，赵雷，齐欣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51