本发明专利技术属于建筑工程领域，具体涉及一种桥墩多级吸能防撞装置及其施工方法。该装置包括一个绕桥墩周向一周设置的消能空间，消能空间由内层钢板、外层钢板和盖板围合构成，内层钢板贴合桥墩外表面设置，外层钢板平行于内层钢板；在消能空间内部，还设置有弹簧或弹簧和波纹钢板，弹簧沿桥墩径向方向连接内层钢板和外层钢板，波纹钢板的中面平行于内层钢板形成消能空间的中间层，波纹钢板上开设有供弹簧伸缩通过的通孔。防撞装置通过弹簧、波纹钢板和橡胶三种材料的多层次吸能，有效减少作用于桥墩的碰撞动能，从而实现对桥墩的有效防护。从而实现对桥墩的有效防护。从而实现对桥墩的有效防护。
【技术实现步骤摘要】
一种桥墩多级吸能防撞装置及其施工方法
[0001]本专利技术属于建筑工程领域，具体涉及一种桥墩多级吸能防撞装置及其施工方法。
技术介绍
[0002]车、船撞击桥墩事故屡见不鲜。桥墩一旦受到撞击，可能发生损坏或断裂，甚至引发上部结构垮塌，进而影响桥梁正常运营，并可能造成人员伤亡和经济损失。如何对可能遭受撞击的桥墩进行防护，已成为国内外研究的热点以及应用的难点。
[0003]目前国内外已报道的桥墩防撞装置多采用单级吸能防撞理念，仅通过弹簧、橡胶、泡沫铝等吸能材料的一次变形来吸收碰撞动能，从而避免和减少桥墩受损。然而，当桥墩防撞等级不明确时，较低的碰撞动能所造成的变形可能无法恢复，使得单级吸能防撞装置需要经常更换，维护费用偏高。另一方面，当桥墩防撞等级明确为低级或中级时，单级吸能防撞装置仍采用和高级防撞等级一样的布设形式，较低或中等的碰撞动能所造成的变形很小或较小，未能发挥材料的全部变形潜力，使得布设的单级吸能防撞装置较为浪费，不够经济。因此，针对不明确和明确的桥墩防撞等级，开发经济耐用的新型吸能防撞装置，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种桥墩多级吸能防撞装置，该装置能减少作用于桥墩的碰撞动能，实现对桥墩的有效防护。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种桥墩多级吸能防撞装置，包括一个绕桥墩周向一周设置的消能空间，所述消能空间由内层钢板、外层钢板和盖板围合构成，所述内层钢板贴合桥墩外表面设置，所述外层钢板平行于内层钢板；在所述消能空间内部，还设置有若干个弹簧或若干个弹簧和若干层波纹钢板，所述弹簧沿桥墩径向方向连接所述内层钢板和外层钢板，波纹钢板的中面平行于所述内层钢板形成消能空间的中间层，所述波纹钢板上还开设有供弹簧伸缩通过的通孔。
[0007]优选的，所述通孔的直径比弹簧直径大8～10
㎜
。
[0008]优选的，所述波纹钢板设置0～3层，将波纹钢板沿桥墩径向方向设置的层数分别命名为第一波纹钢板、第二波纹钢板和第三波纹钢板，则第一波纹钢板贴合内层钢板设置，第一波纹钢板的波谷与所述内层钢板焊接；当波纹钢板的设置层数大于1时，相邻波纹钢板间错峰设置，且相邻波纹钢板的波峰和波谷间焊接连接。
[0009]优选的，单层波纹钢板的波峰与波谷之间的距离即高度为45～60
㎜
，所述弹簧长度为波纹钢板高度的5～6倍。
[0010]优选的，波纹钢板的钢板厚度3～5mm。
[0011]优选的，当所述波纹钢板设置3层时，第一波纹钢板与所述内层钢板之间的空隙填充橡胶。
[0012]优选的，所述弹簧环绕桥墩周向间隔设定距离设置，并沿桥墩轴向设置多排，形成阵列式排布。
[0013]优选的，所述弹簧环绕桥墩周向设置8个，沿桥墩轴向设置4～6排。
[0014]优选的，所述外层钢板由弧形钢板相对拼接形成，且拼接部位通过连接件形成伸缩式滑动连接。
[0015]优选的，所述连接件为H型钢构件，H型钢构件横截面呈H型，，两端开口用于卡限弧形钢板的拼接端。
[0016]优选的，所述盖板包括上盖板和下盖板，盖板与外层钢板连接的边缘，还连接一个翻折的限位板，所述限位板设置在外层钢板外侧，用于限制外层钢板的变形范围。
[0017]优选的，所述下盖板的底面还连接有加固装置，所述加固装置包括分别贴合下盖板底面和桥墩的外表面设置的一个L形端板，所述L形端板的两臂之间还设置有三角形肋板用于支撑。
[0018]优选的，所述加固装置环绕桥墩周向设置6～8个。
[0019]本专利技术的目的之二在于提供一种如上所述的桥墩多级吸能防撞装置的施工方法，包括以下步骤：
[0020]S1.在桥墩所需防撞位置，通过铆钉固定内层钢板于桥墩的外壁，并将弹簧按照需要的数量、位置焊接在所述内层钢板上；
[0021]S2.在内层钢板外侧焊接波纹钢板，波纹钢板的焊接层数根据桥墩的防撞等级在0～3层之间进行选择，波纹钢板上开设有通孔用于弹簧伸缩通过；
[0022]S3.在弹簧的末端焊接弧形钢板，并通过H型钢连接弧形钢板，拼接形成完整的外层钢板；
[0023]S4.在内层钢板和外层钢板的上边缘之间焊接上盖板，内层钢板和外层钢板的下边缘之间焊接下盖板，上盖板和下盖板与外层钢板连接的边缘，均具有一个翻折的限位板，所述限位板设置在外层钢板外侧。
[0024]优选的，所述桥墩所需防撞位置的确定标准为：桥墩接受撞击体撞击的高度，沿桥墩轴向向上和向下各延伸200mm后形成的范围。
[0025]优选的，步骤S2中，将波纹钢板沿桥墩径向方向设置的层数分别命名为第一波纹钢板、第二波纹钢板和第三波纹钢板，则当波纹钢板的设置层数大于0时，第一波纹钢板贴合内层钢板设置，第一波纹钢板的波谷与所述内层钢板焊接；当波纹钢板的设置层数大于1时，相邻波纹钢板间错峰设置，且相邻波纹钢板的波峰和波谷间焊接连接。
[0026]优选的，波纹钢板的焊接数量根据桥墩的防撞等级在0～3层之间进行选择，具体为：
[0027]将车辆撞击桥墩的力描述为碰撞初始动能，根据碰撞初始动能大小定义防撞等级：碰撞初始动能低于1000KJ时，防撞等级定义为低级；碰撞初始动能在1000～3000KJ，防撞等级定义为中级；碰撞初始动能在3000KJ以上，防撞等级定义为高级；则，
[0028]当桥墩防撞等级明确为低级时，仅焊接弹簧，即波纹钢板的焊接数量为0；
[0029]当桥墩防撞等级明确为中级时，焊接弹簧和2层波纹钢板，即焊接第一波纹钢板和第二波纹钢板；
[0030]当桥墩防撞等级不明确或桥墩防撞等级明确为高级时，焊接弹簧和3层波纹钢板，
并且，第一波纹钢板与所述内层钢板之间的空隙填充橡胶。
[0031]优选的，还包括步骤S5：在下盖板底面设置加固装置，包括在贴合下盖板底面和桥墩的外表面的位置设置L形端板，所述L形端板的两臂之间还设置有三角形肋板用于支撑。
[0032]本专利技术的有益效果在于：
[0033]本专利技术提供的一种桥墩多级吸能防撞装置，通过分层布设弹簧、波纹钢板以及橡胶，当桥墩遭受车、船等撞击时，可通过弹簧、波纹钢板和橡胶三种材料的多层次吸能，有效减少作用于桥墩的碰撞动能，从而实现对桥墩的有效防护。
[0034]弹簧、波纹钢板以及橡胶设置数量可调：当桥墩防撞等级明确为高级时，多级吸能防撞装置布设弹簧和3层波纹钢板以及橡胶，形成三级吸能防撞装置。遭受撞击时，外层钢板受压，带动弹簧压缩变形，弹簧被压缩至第三波纹钢板波峰位置时，第三波纹钢板和第二波纹钢板与弹簧共同压缩变形，当弹簧被压缩至第一波纹钢板波峰位置时第一波纹钢板、橡胶与所述弹簧共同压缩变形，形成高级吸能防撞装置。
[0035]当桥墩防撞等级明确为低级时，多级吸能防撞装置仅布设弹簧，桥墩遭受撞击时，外层钢板受压，带动弹簧压缩变形，形成低级吸能防撞装置；桥墩防撞等级本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，包括一个绕桥墩(10)周向一周设置的消能空间，所述消能空间由内层钢板(21)、外层钢板(22)和盖板(23)围合构成，所述内层钢板(21)贴合桥墩(10)外表面设置，所述外层钢板(22)平行于内层钢板(21)；在所述消能空间内部，还设置有弹簧(30)或弹簧(30)和波纹钢板(40)，所述弹簧(30)沿桥墩(10)径向方向连接所述内层钢板(21)和外层钢板(22)，波纹钢板(40)的中面平行于所述内层钢板(21)形成消能空间的中间层，所述波纹钢板(40)上还开设有供弹簧(30)伸缩通过的通孔(41)。2.如权利要求1所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述波纹钢板(40)设置0～3层，将波纹钢板(40)沿桥墩(10)径向方向设置的层数分别命名为第一波纹钢板(40a)、第二波纹钢板(40b)和第三波纹钢板(40c)，则第一波纹钢板(40a)贴合内层钢板(21)设置，第一波纹钢板(40a)的波谷与所述内层钢板(21)焊接；当波纹钢板(40)的设置层数大于1时，相邻波纹钢板(40)间错峰设置，且相邻波纹钢板(40)的波峰和波谷间焊接连接。3.如权利要求2所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，单层波纹钢板(40)的波峰与波谷之间的距离即高度为45～60
㎜
，所述弹簧(30)长度为波纹钢板(40)高度的5～6倍。4.如权利要求2或3所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，当所述波纹钢板(40)设置3层时，第一波纹钢板(40a)与所述内层钢板(21)之间的空隙填充橡胶(50)。5.如权利要求1所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述弹簧(30)环绕桥墩(10)周向间隔设定距离设置，并沿桥墩(10)轴向设置多排，形成阵列式排布。6.如权利要求5所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述弹簧(30)环绕桥墩(10)周向设置8个，沿桥墩(10)轴向设置4～6排。7.如权利要求1所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述外层钢板(22)由弧形钢板(221)相对拼接形成，且拼接部位通过连接件形成伸缩式滑动连接。8.如权利要求7所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述连接件为H型钢构件(222)，H型钢构件(222)横截面呈H型，其两端开口用于卡限弧形钢板(221)的拼接端。9.如权利要求1所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述盖板(23)包括上盖板(231)和下盖板(232)，盖板(23)与外层钢板(22)连接的边缘，还连接一个翻折的限位板(233)，所述限位板(233)设置在外层钢板(22)外侧，用于限制外层钢板(22)的变形范围。10.如权利要求9所述的一种桥墩多级吸能防撞装置，其特征在于，所述下盖板(232)的底面还连接有加固装置(60)，所述加固装置(60)包括分别贴合下盖板(232)底面和桥墩(10)的外表面设置的一个L形端板(61)，所述L形端板(61)的两臂之间还设置有三角形肋板(62)用于支撑。1...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡波，黄鹏飞，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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