一种铁路桥梁防撞结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种铁路桥梁防撞结构，属于桥梁工程安全防护技术领域。所述铁路桥梁防撞结构包括：舷体由钢质外板和钢质背板组成，钢质外板的外壁涂覆有复合材料涂层；钢质隔板和波纹板均设置在舷体内部；波纹板设有若干层，均平行于钢质背板设置，相邻两层波纹板之间通过钢质隔板隔开；聚氨酯泡沫填充物填充在波纹板与钢质隔板之间的结构空隙。本实用新型专利技术所述防撞结构通过将钢板与柔性吸能的复合材料结合，充分发挥各自优势，保证整体装置具有足够的刚度和缓冲耗能的能力，同时内部波纹板和聚氨酯泡沫也具有很好的缓冲吸能作用。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路桥梁防撞结构
本技术涉及一种铁路桥梁防撞结构，属于桥梁工程安全防护

技术介绍
我国跨越江海且具有通航功能的桥梁近年来呈现快速发展的趋势，为防止桥梁在运营过程中遭受大型船舶的直接撞击作用，在通航孔桥墩位置安装防撞装置已成为普遍采用的工程措施。根据对防撞装置实际运营情况的调研来看，因防撞装置设计不合理和质量问题等导致的装置被洪水冲走、装置连接部位破断、装置因生锈导致性能退化、强烈撞击导致船舶自身首先破损等问题说明防撞装置的设计和相关结构构造还有待进一步优化。目前，桥墩防撞装置按材料分，包括钢、混凝土、木、绳索、复合材料及其组合等种类。传统的钢护舷防撞装置采用薄钢板作为面板，抗冲击性能有限，在船舶撞击下(尤其是球艏撞击时)钢面板过早地被刺穿，使相关构件的耗能有限，导致防撞装置整体消能效率低。另一方面，钢护舷中主要耗能的水平和竖向钢板组成的结构，大多具有各向同性的刚度，竖向和水平向刚度差异不大，在船撞作用下既可能发生失稳破坏，也可能发生压弯破坏，两种破坏模式消能效率相差较大，使得钢护舷消能性能不稳定，无法预计其在实际工程中的效果。采用全复合材料的柔性防撞装置在刚度方面存在不足，船舶撞击后易碎，可能导致船舶对桥墩的二次撞击，因而其防撞效果不佳、撞后修复的难度较大。目前在开展桥梁防撞装置设计时，往往由厂家配合设计单位直接出具方案设计图，缺少考虑不同船型撞击作用、损伤过程、长期使用性能的桥梁防撞详细设计，基于桥墩-防撞装置-船舶综合性能的防撞设计尚未出现。导致部分桥墩防撞装置出现之前提及的相关问题，未能充分发挥作用。
技术实现思路
针对上述提及的防撞装置在结构构造和设计方法方面存在的不足，本技术的目的在于提供一种铁路桥梁防撞结构——钢-波纹夹层复合材料护舷式柔性防撞结构，并提出不同超越概率船舶撞击力作用下基于性能的桥梁-防撞结构-船舶协同设计方法。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种铁路桥梁防撞结构，为一种钢-波纹夹层复合材料护舷式柔性防撞结构，包括舷体、复合材料涂层、钢质隔板、波纹板和聚氨酯泡沫填充物；所述舷体由钢质外板和钢质背板组成，其中所述钢质外板作为所述舷体的底板和侧壁板一体成型，所述钢质背板作为所述舷体的顶板，所述顶板与所述侧壁板焊接连接将所述舷体形成封闭结构；所述钢质背板通过螺栓结构与被防护桥墩连接；所述钢质外板的外壁涂覆有所述复合材料涂层；所述钢质隔板和波纹板均设置在所述舷体内部；所述波纹板设有若干层，其横截面呈波纹状，所述若干层波纹板均平行于所述钢质背板设置，相邻两层波纹板之间通过钢质隔板隔开；聚氨酯泡沫填充物填充在波纹板与钢质隔板之间的结构空隙。进一步的，所述钢质外板在底板和侧壁板连接处均设置为圆角。进一步的，所述复合材料涂层为玻璃纤维增强复合材料。进一步的，所述波纹板与钢质隔板之间无固定连接。进一步的，所述防撞护舷沿竖直或横向方向多排布置，相邻的防撞护舷的端部之间为接触或不接触。进一步的，所述波纹板的两端通过铰接螺栓铰接连接钢质外板，在波纹板受力变形时，所述波纹板的端部绕铰接螺栓旋转。进一步的，相邻两层的波纹板其中一层波纹板的波峰顶部为另一层波纹板的波谷。进一步的，所述波纹板设有三层，所述钢质隔板设有两层。进一步的，所述钢质外板由薄壁钢板制造；所述波纹板的材质为钢板。进一步的，所述钢质隔板与所述钢质背板平行布置，且所述钢质隔板的两端均与位于所述钢质隔板两侧的钢质外板焊接连接。本技术的有益效果为：本技术所述钢-波纹夹层复合材料护舷式柔性防撞结构通过将钢材与波纹夹层复合材料进行合理组合，由外包钢板直接承受意外的船撞作用，同时，船舶撞击力通过钢板传递给内部波纹板，其在水平方向上发生自由形变，把面外力转换成横向变形，能够更好的将力传递和分散，不仅使防撞结构具有稳定可控的抗力-位移光滑曲线和变形模式，而且能够使整个耗能构件有了稳定的破坏模式及高效的缓冲吸能能力。外表面的玻璃纤维增强复合材料涂层以及内部填充的聚氨酯泡沫也具有很好的缓冲吸能效果，因此该防撞结构能够防止船舶撞击力过多地传递给桥墩，有效避免桥墩吸能过多发生损伤甚至倒塌，同时通过玻璃纤维增强复合材料及聚氨酯泡沫等良好的缓冲吸能作用，减少撞击对船舶产生的反作用，保护船舶以及船乘人员的安全。附图说明图1为本技术所述铁路桥梁防撞结构的截面结构示意图；图2为本技术所述钢质背板的结构示意图；图3为本技术所述铁路桥梁防撞结构的侧立面结构示意图；其中，1-钢制外板；2-复合材料涂层；3-钢制隔板；4-钢制背板；5-波纹板；6-聚氨酯泡沫填充物；7-螺栓孔。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术从兼具刚度和吸能减振的角度提出一种铁路桥梁防撞结构，为一种钢-波纹夹层复合材料护舷式柔性防撞结构，如图1～图3所示，包括舷体、复合材料涂层2、钢质隔板3、波纹板5和聚氨酯泡沫填充物6。所述舷体由钢质外板1和钢质背板4组成。其中所述钢质外板1作为所述舷体的底板和侧壁板一体成型，且由薄壁钢板制造，为避免碰撞时连接角刺破或损伤船舶，所述钢质外板1在底板和侧壁板连接处均设置为圆角。所述钢质背板4作为所述舷体的顶板，所述顶板与所述侧壁板焊接连接将所述舷体形成封闭结构。所述钢质背板4通过螺栓结构与被防护桥墩连接，如图2所示，沿所述钢质背板4一周均匀的设有8个螺栓孔7，本实施例中，所述钢质背板4竖直固定在所述被防护桥墩上，如图3所示。所述钢质外板1的外壁涂覆有复合材料涂层2，形成钢-复合材料组合结构，所述复合材料涂层2可选为玻璃纤维增强复合材料。玻璃纤维增强复合材料有较高的比强度，但在碰撞中容易出现基体分层开裂、纤维断裂等脆性不稳定失效模式，而钢材具有较高的塑性和稳定的变形模式，且具有较好的耐撞性，钢-复合材料组合结构可以发挥材料各自的力学优点，使得碰撞中的抵抗变形能力和比吸能都得到明显提高。因此，涂覆了玻璃纤维增强复合材料的钢质外板在碰撞初期就能吸收事故船舶的部分动能，有效降低防撞护舷的损坏程度以及船舶接触桥墩的概率。所述钢质隔板3和波纹板5均设置在所述舷体内部。所述波纹板5设有若干层，本实施例中设置三层波纹板5，所述波纹板5的横截面呈波纹状，三层波纹板5均平行于所述钢质背板4设置即竖直布置，相邻两层波纹板5之间通过钢质隔板3隔开，所述钢质隔板3的设置层数通常比波纹板5层数少一层，本实施例中设置有两层钢质隔板3。所述钢质隔板3与所述钢质背板4平行布置，也竖直布置，且所述钢质隔板3的两端均与位于所述钢质隔板3两侧的钢质外板1焊接连接。所述波纹板5与前、后钢质隔板3之间不设固定连接，从而使波纹板在受到面外力时，能够产生更充分的横向形变，更多的消耗撞击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路桥梁防撞结构，为一种护舷式柔性防撞结构，其特征在于，包括舷体、复合材料涂层(2)、钢质隔板(3)、波纹板(5)和聚氨酯泡沫填充物(6)；/n所述舷体由钢质外板(1)和钢质背板(4)组成，其中所述钢质外板(1)作为所述舷体的底板和侧壁板一体成型，所述钢质背板(4)作为所述舷体的顶板，所述顶板与所述侧壁板焊接连接将所述舷体形成封闭结构；所述钢质背板(4)通过螺栓结构与被防护桥墩连接；所述钢质外板(1)的外壁涂覆有所述复合材料涂层(2)；/n所述钢质隔板(3)和波纹板(5)均设置在所述舷体内部；所述波纹板(5)设有若干层，其横截面呈波纹状，所述若干层波纹板(5)均平行于所述钢质背板(4)设置，相邻两层波纹板(5)之间通过钢质隔板(3)隔开；/n聚氨酯泡沫填充物(6)填充在波纹板(5)与钢质隔板(3)之间的结构空隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁路桥梁防撞结构，为一种护舷式柔性防撞结构，其特征在于，包括舷体、复合材料涂层(2)、钢质隔板(3)、波纹板(5)和聚氨酯泡沫填充物(6)；
所述舷体由钢质外板(1)和钢质背板(4)组成，其中所述钢质外板(1)作为所述舷体的底板和侧壁板一体成型，所述钢质背板(4)作为所述舷体的顶板，所述顶板与所述侧壁板焊接连接将所述舷体形成封闭结构；所述钢质背板(4)通过螺栓结构与被防护桥墩连接；所述钢质外板(1)的外壁涂覆有所述复合材料涂层(2)；
所述钢质隔板(3)和波纹板(5)均设置在所述舷体内部；所述波纹板(5)设有若干层，其横截面呈波纹状，所述若干层波纹板(5)均平行于所述钢质背板(4)设置，相邻两层波纹板(5)之间通过钢质隔板(3)隔开；
聚氨酯泡沫填充物(6)填充在波纹板(5)与钢质隔板(3)之间的结构空隙。


2.根据权利要求1所述的铁路桥梁防撞结构，其特征在于，所述钢质外板(1)在底板和侧壁板连接处均设置为圆角。


3.根据权利要求1所述的铁路桥梁防撞结构，其特征在于，所述复合材料涂层(2)为玻璃纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓光，孙大奇，郭辉，许明财，朱颖，孟鑫，苏永华，班新林，刘鹏辉，赵欣欣，苏朋飞，严乃杰，王巍，董振升，周政，王一干，赵健业，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国国家铁路集团有限公司，华中科技大学，
类型：新型
国别省市：北京;11