一种装配式泡沫混凝土填充哑铃状薄壁管的桥墩防撞装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，在受到撞击时，首先是波纹板分散应力，波纹板与再生橡胶产生变形耗能，然后哑铃状自卡扣体系可通过相互摩擦与塑性变形有效耗能，缓解了车桥撞击对桥墩与车辆的冲击作用。在铝管内注入泡沫混凝土后可以约束铝管的变形，有效提高该防护装置的抗冲击性。哑铃状铝管自卡扣系统与泡沫混凝土协同防护，刚柔并济，既保护了桥墩在受到撞击后不至破坏，又保护了车辆与车上人员安全。此装置具有低强度、高耗能、便于维修更换、占地面积小、绿色环保等优点，能够满足桥墩防撞需求。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式泡沫混凝土填充哑铃状薄壁管的桥墩防撞装置
本专利技术涉及一种装配式桥墩缓冲防撞装置，属于结构防护、桥墩防撞设备

技术介绍
桥梁是我国重要的土木工程基础设施之一，随着桥梁数目的增多，桥梁的防护问题日益成为重要问题。而桥墩作为桥梁的关键部位，车辆撞击桥墩事故时有发生，当车辆撞击桥墩时，桥墩可能发生损伤设置破坏引起桥梁整体坍塌，对生命财产安全造成严重破坏，且桥墩发生撞击后存在修复费用高、难度大等问题，因此采取有效措施，避免车辆撞击桥墩时发生重大破坏尤为重要。现有的防护措施主要分为两种，一种是传统的钢筋混凝土刚性防护装置，此装置刚度大，缓冲能力差，虽然可以防护桥墩不发生冲击破坏，但反冲击力大，严重威胁车内人员安全；另一种为三明治柔性防护装置，此装置虽然可以有效防护桥墩免受破坏，保护车辆及人员安全，但存在修复难度大、成本高，防护效果不佳，芯层利用率不高等诸多问题。因此，有必要开发一种新型桥墩防护措施来弥补以上不足，最大限度地减小人员伤亡与经济损失，减小桥墩撞击后的修复费用和修复施工难度。装配式施工技术提供了解决问题的方法，装配式施工技术是指将结构划分为不同预制构件，在预制工厂内完成构件的生产制作，在现场进行组装拼接。将装配式施工技术应用到桥墩防护
中，既能够综合柔性防护的优点又可以极大地加快施工速度，确保零件的制造质量，此外，装配式防撞装置发生撞击破坏后可进行局部更换受损部位零件，有效提高了防护装置的材料利用率及撞后可修复性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统刚性防护措施存在的抗冲击性差，缓冲能力弱对车辆及人员安全造成严重威胁以及柔性防护措施存在的芯层利用率低、施工难度大，维修费用昂贵等缺点。本专利技术提出一种易组装的装配式泡沫混凝土填充哑铃状薄壁管桥墩防撞装置，将该装置外包于桥墩，能够有效缓解冲击作用，提高桥墩防撞能力，减小车辆所受破坏，保护生命财产安全，且安装拆卸方便，能够节省安装及维修所用费用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种泡沫混凝土填充哑铃状薄壁管的柔性桥墩防撞装置，包括包裹在桥墩表面的内防撞钢板、泡沫混凝土填充的哑铃状薄壁铝管自卡扣系统、外迎撞钢波纹板、再生橡胶、连接角钢、固定螺丝以及填缝材料。上述方案中，哑铃状薄壁铝管由工厂统一加工制作，然后在现场将其纵横交错、彼此卡扣进行组装，实现了桥梁工程装配式，最大限度地加快施工速度，减少施工占道问题。上述方案中，当桥墩受到较小的冲击力时，主要吸能层为外防撞板及其内填充的再生橡胶，外防撞板为工厂预制波纹板，表面有弧形波纹，内部填充再生橡胶，弧形波纹在受到撞击时能够有效分散应力，减小应力集中，缓解对桥墩的冲击，并将冲击力通过填充的橡胶传递给哑铃状薄壁管，且波纹板与橡胶通过产生变形进一步有效耗能，有效缓解车桥撞击产生的冲击作用。上述方案中，该装置的组件在受到撞击时由于卡扣作用不易飞溅中伤路人。泡沫混凝土填充薄壁管后通过环氧树脂胶与内外防撞钢板相连，然后通过内外角钢进行螺栓连接固定于桥墩表面。角钢的形状与厚度可根据不同形状的桥墩和不同规格的防护装置进行改变。上述方案中，泡沫混凝土填充的哑铃状钢管自卡扣系统是桥墩受到较大冲击力时的主要吸能装置，该装置受到车辆撞击时，冲击力经外防撞波纹板及再生橡胶消耗部分能量之后继而将其传递给该钢管卡扣系统，纵横相交的铝管可以通过塑性变形及摩擦耗能有效缓解车辆撞击产生的冲击作用。此外，可以根据所防护桥墩的尺寸及场地实际工况自由调节该装置堆叠层数以及填充的泡沫混凝土密度，也可以根据防护需求设置泡沫混凝土梯度密度以达到最佳防护效果。上述方案中，在哑铃状薄壁管中填充泡沫混凝土为哑铃状薄管提供支撑，减小该装置在冲击下的变形，显著提高该结构抗冲击性能，实现了刚柔并济多道防线防护桥墩，既保护桥墩免受破坏又减小了冲击作用对车辆的损坏。上述方案中，当桥墩被撞击后，该防护装置被撞击部位局部哑铃状薄管产生变形及破坏，可对其进行局部拆卸替换，产生变形了的薄管也可以进行回收重塑再利用，实现了资源的重复利用。此外，该防护装置安装拆卸方便，能够节省大量的人力物力，适用于紧急情况下的防护。上述方案中，当车辆撞击桥墩时，外防撞波纹板、再生橡胶及泡沫混凝土填充的薄铝管在承载冲击力的前提下允许产生一定的变形，有效地缓冲了冲击力，实现了对于桥墩的柔性防护，减小了对于车辆的破坏，最大限度地保护生命财产安全。上述方案中，再生橡胶可采用废旧轮胎进行制备，可以循环重复使用，符合绿色环保观念。此外，再生橡胶是一种具有弹性的材料，在收到外力作用发生变形后可以迅速复原，可有效提高该装置耐冲击性。总的来说，本专利技术具有以下优点。(1)该防护装置泡沫混凝土填充的哑铃状铝管与外防撞波纹板均能够通过工厂统一批量生产，且构件质量轻，易于拆卸与安装，可用于紧急情况下的防护。此外哑铃状薄壁管受到撞击发生变形或破坏后，也可以进行被撞击部位零件局部拆卸替换，替换下的铝管经过重塑后还可以循环使用，具有较好的经济性。(2)该防护装置实现了车桥撞击时的多级防护，当受到较小冲击作用时，主要吸能构件为外防撞波纹板及其内填充的再生橡胶。当该装置受到较大冲击作用时，其内泡沫混凝土填充的纵横卡扣的哑铃状铝管是主要吸能构件。(3)该防护装置抗撞能力强，变形能力大。首先是外防撞板的弧形波纹在受到冲击时可以起到分散应力作用，减少应力集中，且再生橡胶是一种弹性材料，柔韧性好，受力后可迅速复原，具有很好的抗冲击性。此外，哑铃状铝管卡扣系统在受到冲击时通过相互摩擦与塑性变形有效耗能，然后通过向铝管中填充泡沫混凝土，增强约束，减小变形，增强了防护装置的刚度，该防护系统刚柔并济，既能有效保护桥墩免受破坏又能缓解冲击作用，减少碰撞对车体产生的破坏。(4)该防护装置可以根据所受冲量限度以及桥墩实际情况灵活调整该防护装置堆叠层数、泡沫混凝土密度以及铝管界面尺寸，具有很好的灵活性和可调节性。(5)该防护装置对于再生橡胶的使用不仅发挥了橡胶作为有效吸能材料的优点还符合绿色环保观念。橡胶产业是我国重要基础产业之一，其产品遍布生活的方方面面的同时，也同样产生了大量的废旧橡胶制品，本装置对于再生橡胶的利用实现了物尽其用，提高资源再回收利用率。附图说明图1为本专利技术中哑铃状薄管示意图图2为本专利技术中无填充的哑铃状薄管卡扣系统示意图图3为本专利技术中泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统示意图图4为本专利技术中防撞装置横截面示意图图5为本专利技术中防撞装置三维立体示意图在所有的附图中，相同的部位标号表示相同的构件或材料，其中1为钢筋混凝土桥墩，2为填缝材料，3为连接螺栓，4为角钢，41为内角钢，42为外角钢，5为泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统，51为外防撞波纹管，52为再生橡胶，53为泡沫混凝土填充的铝管自锁体系，54为内防撞板。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。一种泡沫混凝土填充哑铃状薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统围护在钢筋混凝土桥墩的外部，钢筋混凝土桥墩与泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统之间通过填缝材料和内角钢连接；泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统包括外防撞波纹管、再生橡胶、泡沫混凝土填充的铝管自锁体系和内防撞板；所述泡沫混凝土填充的铝管自锁体系由横纵交错通过卡扣自锁连接的铝管组成，铝管为哑铃形状即两头大中间小，横向和纵向的铝管中间位置通过卡扣连接在一起形成自锁结构；内防撞板外侧与填缝材料和角钢相接触，内侧与自锁结构的一侧连接；自锁结构的另一侧与再生橡胶连接，并且外防撞波纹管围护在再生橡胶外侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统围护在钢筋混凝土桥墩的外部，钢筋混凝土桥墩与泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统之间通过填缝材料和内角钢连接；泡沫混凝土填充的哑铃状薄管卡扣系统包括外防撞波纹管、再生橡胶、泡沫混凝土填充的铝管自锁体系和内防撞板；所述泡沫混凝土填充的铝管自锁体系由横纵交错通过卡扣自锁连接的铝管组成，铝管为哑铃形状即两头大中间小，横向和纵向的铝管中间位置通过卡扣连接在一起形成自锁结构；内防撞板外侧与填缝材料和角钢相接触，内侧与自锁结构的一侧连接；自锁结构的另一侧与再生橡胶连接，并且外防撞波纹管围护在再生橡胶外侧。


2.根据权利要求1所述的一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：泡沫混凝土填充的哑铃状自卡扣体系为铝管，内防撞板、外迎撞波纹面板及铝管铝管由工厂统一定制，现场直接通过螺栓固定。


3.根据权利要求1所述的一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：所述外防撞波纹管的外侧设有外角钢。


4.根据权利要求1所述的一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：防撞装置根据桥墩不同尺寸和不同工况调整铝管截面尺寸和形状、铝管叠合层数及填充的泡沫混凝土密度。


5.根据权利要求1所述的一种装配式泡沫混凝土填充薄管自卡扣系统桥墩防撞装置，其特征在于：防撞装置的外防撞波纹板在受到撞击时分散应力，且其内填充了弹性材料再生橡胶，在受力变形后恢复形状，达到缓冲效果。


6.根据权利要求2所述的一种装配式泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏元，李秀杰，王小娟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11