一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，包括置于挡块（1）内部的耗能体A、置于挡块（1）内侧的耗能体B；其中，耗能体A包括有耗能螺栓（2）、螺栓锚固板（8）、耗能软钢筋（9）和螺母（10）；其中，耗能体B包括有薄橡胶垫层（3）、固定螺栓（4）、泡沫金属层（5）、薄钢板（6）和形状记忆合金弹簧体（7）。本实用新型专利技术具有环保，稳定性强，阻尼分布均匀，耗能明显，自恢复能力强的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块
本技术涉及减震隔震领域，具体涉及一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，可广泛的应用于建筑房屋，生命线工程，医疗设备等减震防护领域。
技术介绍
我国大陆大部分地区位于地震烈度VII度以上区域，在我国经济高速发展对安全的需求与我国广大城市所面临的严重地震灾害威胁产生了鲜明的矛盾，尤其是最近几次我国大地震（汶川地震、玉树地震、鲁甸地震）更是造成了巨大的人员伤亡和财产损失使这种矛盾更加激化。在大地震中，医疗建筑等设施也发生了巨大的破坏，更进一步加剧了伤亡，造成巨大的社会影响。我国生命线工程防震减灾的主要任务包括：加强国家重大生命线工程沿线地区地震监测设施建设，保障生命线工程地震安全、有重点地提高大中城市、重大生命线工程的地震灾害防御能力。居安思危，基于桥梁挡块的地震震害以及地震安全隐患，本技术着重从新材料及结构形式设计上对混凝土挡块进行加强来抵抗地震作用。该材料的研究尚未发现应用于桥梁混凝土挡块，因此，很有必要进行探索性研究，本项目的泡沫金属挡块实用技术将产生重大的经济效益，一则促进泡沫金属的大量应用，另外，对其他地震重点监测防御区来说，本技术将大大增加桥梁的安全性，间接经济效率显著，可为一般中小桥梁的抗震设计甚至其他类型桥梁的设计的科学依据，为防灾减灾任务的顺利实施和防灾减灾事业添砖加瓦。汶川大地震后，国内外众多学者对桥梁结构震害经过调研发现，抗震挡块破坏非常普遍，而且非常严重。在汶川地震中，位于都江堰市虹口乡高原村的高原大桥，由于简支梁桥各跨是通过桥墩台简支相连，其抵御横向地震力的方式仅是在桥墩处设置横向挡块将其约束，其挡块已出现严重挤压破坏，完全无法抵御更大的横向地震力作用。岷江大桥位于映秀镇213国道跨越岷江处，地震中桥梁发生顺时针方向的转动，上部结构在两岸的位移方向正好相反，混凝土挡块碰撞破坏。庙子坪大桥、百花大桥的挡块都遭受严重破坏等等。国内学者通过防落梁装置对隔震桥梁动力特性影响的分析认为，挡块类型、刚度、挡块间距等参数的选择对挡块在桥梁中发挥的作用及对隔震桥梁动力响应的影响十分明显，并以一座三跨连续梁为例进行了验证。总结了国外8种PC桥防落梁构造，认为挡块对横向防落梁效果较好，对纵向防落梁效果较差。经过对海城地震和唐山地震的调查统计分析发现有纵横向防震挡块的桥梁易损性低，同样可以看出挡块的作用。利用杆单元梁端两节点分别与墩梁主从的方法，建立了计算用的挡块单元，并与胡世德一并设计了钉型和碗型橡胶挡块。虽然国内学者开展了这么多的研究，但中国规范对于挡块的设计仍然处在一个凭经验的盲区。国外关于挡块的研究开展的较早，对挡块的破坏机理研究相对较透彻，因此规范相对完善。研究内容集中在挡块与桥台的连接方式。推荐采用钢筋连接挡块和桥台，并在接触面上加润滑剂的连接方式，让其形成一个薄弱面，破坏就发生在这个薄弱面上，限位主要靠摩擦力和连接钢筋，达到限位和保护桥台的目的。报告中给出了挡块约束力的计算公式和挡块内竖向钢筋和横向钢筋的配筋面积计算公式。把带挡块的简支梁桥简化成一个弹簧-质量模型，把桥的自振周期、挡块刚度（采用的是钢板及在板后加加劲肋的挡块）、初始间隙作为参数进行了分析，选择了三条地震波E1Centro、Northridge和Farlcfield三条地震波进行了分析并建议间隙为3mm。对跨越地震带的桥梁挡块的作用进行了分析，研究了三种情形：没有挡块、线弹性挡块和非线性挡块。认为挡块的存在改变了受力，有挡块和无挡块时，桥台和桥墩的变位和受力情况是不一样的，忽略挡块的作用未必是安全的，建议分别对线弹性挡块和无挡块两种情况进行分析，得出的结果可为非线性挡块的情况提供上下界限。国内外的学者对混凝土挡块进行了大量的研究，但是绝大部分的研究都是集中在挡块自身抗震设计，即利用混凝土挡块自身的配筋、刚度等抵抗梁的碰撞力，也就部分研究填加橡胶垫片的形式来减轻挡块的震害，但是橡胶垫片不能耗能，只能起来降低碰撞刚度，增加碰撞动能的转化效率，其本质还是需要挡块来耗能。而泡沫金属铝的出现将彻底改变这一切。泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。通过其独特的结构特点，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点。泡沫金属的气孔率更高，孔径尺寸较大。缓冲保护也是泡沫金属的主要用途之一，它必须具有吸收能量的能力，同时将作用于被保护物体上的最大作用力控制在引起损害的极限之下。多孔泡沫金属材料可很好地适合于这种应用场合。通过控制其相对密度，泡沫金属的强度可在很宽的范围内调节。此外，该材料几乎可在恒定的应力作用下承受很大的压缩应变，故大量的能量被吸收而不致产生高的应力。泡沫金属铝目前已经运用到汽车、船舱、机床等等相关领域，但是目前运用到建筑结构等土木工程领域尚未有研究，而本技术从桥梁挡块为出发点，真正做到完全防护和保护混凝土挡块的装置。
技术实现思路
本技术要解决传统桥梁防撞挡块在地震中无法额外耗能，混凝土挡块无法抵抗冲击荷载耗能效果，阻尼分布不均匀，自恢复能力差，从而导致混凝土挡块在地震中发生严重破坏，进而导致桥梁上部结构发生严重破坏的问题，为此，本技术提供了一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，本技术具有环保，稳定性强，阻尼分布均匀，耗能明显，自恢复能力强的特点。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，包括置于挡块1内部的耗能体A、置于挡块1内侧的耗能体B。其中，耗能体A包括有耗能螺栓2、螺栓锚固板8、耗能软钢筋9和螺母10；耗能螺栓2竖直插入挡块1的内部，螺栓锚固板8套接于耗能螺栓2的底部并通过螺母10进行固定，加强锚固及耗能；螺栓锚固板8的内侧设置有呈横向的耗能软钢筋9；耗能软钢筋9的内侧与普通钢筋相连。其中，耗能体B包括有薄橡胶垫层3、固定螺栓4、泡沫金属层5、薄钢板6和形状记忆合金弹簧体7；薄橡胶垫层3和薄钢板6竖直成对设置、且薄钢板6位于薄橡胶垫层3的内侧，薄钢板6之间的间隙处填充设置有泡沫金属层5；泡沫金属层5的内部穿插有形状记忆合金弹簧体7；固定螺栓4横向贯穿于薄橡胶垫层3和薄钢板6后旋入挡块1内侧；泡沫金属层5和形状记忆合金弹簧体7用来进行耗能，且形状记忆合金弹簧体7还用来恢复泡沫金属层5和形状记忆合金弹簧体7的形状，薄钢板6用来固定泡沫金属层5和形状记忆合金弹簧体7，薄橡胶垫层3用来防腐作用；薄橡胶垫层3和薄钢板6之间通过工业用胶水进行粘合。本技术还具有以下附加技术特征：作为本技术技术方案进一步具体优化的：耗能螺栓2为细长螺栓，其上部为方形螺母头，均布分布于挡块的中间部位，耗能螺栓2的直径和个数根据桥梁的大小而决定，一般直径不小于25mm，耗能螺栓2的长度要超过挡块1内侧底面，超过的距离为至少12倍耗能螺栓2的直径。作为本技术技术方案进一步具体优化的：螺栓锚固板8和耗能软钢筋9内置于盖梁11内部、挡块1的下部，主要用来锚固耗能螺栓2；螺栓锚固板8的厚度为螺栓直径的1/2，长度与挡块1的长度相同，宽度为挡块1宽度的1/2~2/3；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，其特征在于，包括置于挡块（1）内部的耗能体A、置于挡块（1）内侧的耗能体B；/n其中，耗能体A包括有耗能螺栓（2）、螺栓锚固板（8）、耗能软钢筋（9）和螺母（10）；耗能螺栓（2）竖直插入挡块（1）的内部，螺栓锚固板（8）套接于耗能螺栓（2）的底部并通过螺母（10）进行固定，加强锚固及耗能；螺栓锚固板（8）的内侧设置有呈横向的耗能软钢筋（9）；耗能软钢筋（9）的内侧与普通钢筋相连；/n其中，耗能体B包括有薄橡胶垫层（3）、固定螺栓（4）、泡沫金属层（5）、薄钢板（6）和形状记忆合金弹簧体（7）；薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）竖直成对设置、且薄钢板（6）位于薄橡胶垫层（3）的内侧，薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）之间通过工业用胶水进行粘合；薄钢板（6）之间的间隙处填充设置有泡沫金属层（5）；泡沫金属层（5）的内部穿插有形状记忆合金弹簧体（7）；固定螺栓（4）横向贯穿于薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）后旋入挡块（1）内侧。/n
【技术特征摘要】
1.一种泡沫金属加强桥梁防撞挡块，其特征在于，包括置于挡块（1）内部的耗能体A、置于挡块（1）内侧的耗能体B；
其中，耗能体A包括有耗能螺栓（2）、螺栓锚固板（8）、耗能软钢筋（9）和螺母（10）；耗能螺栓（2）竖直插入挡块（1）的内部，螺栓锚固板（8）套接于耗能螺栓（2）的底部并通过螺母（10）进行固定，加强锚固及耗能；螺栓锚固板（8）的内侧设置有呈横向的耗能软钢筋（9）；耗能软钢筋（9）的内侧与普通钢筋相连；
其中，耗能体B包括有薄橡胶垫层（3）、固定螺栓（4）、泡沫金属层（5）、薄钢板（6）和形状记忆合金弹簧体（7）；薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）竖直成对设置、且薄钢板（6）位于薄橡胶垫层（3）的内侧，薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）之间通过工业用胶水进行粘合；薄钢板（6）之间的间隙处填充设置有泡沫金属层（5）；泡沫金属层（5）的内部穿插有形状记忆合金弹簧体（7）；固定螺栓（4）横向贯穿于薄橡胶垫层（3）和薄钢板（6）后旋入挡块（1）内侧。
2.根据权利要求1所述的泡沫金属加强桥梁防撞挡块，其特征在于：耗能螺栓（2）为细长螺栓，其上部为方形螺母头；耗能螺栓（2）均布分布于挡块的中间部位。
3.根据权利要求1所述的泡沫金属加强桥梁防撞挡块，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙得璋，何先龙，张昊宇，陈洪富，李思汉，戴君武，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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