一种耗能装置及防撞设施的制作方法

本发明涉及建筑物防护工程技术领域，具体是涉及一种耗能装置及防撞设施。

背景技术：

随着我国交通的迅速发展，道路和桥梁的数量不断增加，随之而来的道路两侧建筑物和桥梁的安全问题也日益突出，例如，车辆撞击道路两侧或者桥上的建筑物的事故，以及航道附近的建筑物(例如桥墩)有可能因遭受船舶撞击而毁坏，为了避免车辆或者船舶对建筑物的撞击所造成的破坏，有必要在建筑物表面安装防撞设施，以保证人身、船舶与建筑物的安全。

由于建筑物的不同部位受到撞击的概率不同，而且不同吨位的车辆或者船泊所造成的毁损面积不同，现有的防撞设施无法针对不同建筑物的防撞要求进行精准地定制设计及制造。以桥墩的防撞设施为例，现有的桥墩防撞设施包括围绕桥墩的内钢圈和外钢圈，在内钢圈和外钢圈之间设置大量密封气垫或者钢丝圈等耗能装置以吸收撞击能量，由于每个单独的气垫或者钢丝圈在形状、结构、性能等方面均存在较大差异，而且现场施工容易产生安装误差，不但使得技术人员难以通过准确的结构设计分析获得防撞设施的局部以及整体的吸、耗能的可靠数据，而且无法有效地利用单个耗能装置实现模块化设计和制造，使得现有的桥墩防撞设施的设计、施工和维修工作复杂，施工成本高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耗能装置及及防撞设施，根据薄壁金属锥形管的结构可以获得其变形的力学性能指标，针对实际撞击的吸能耗能要求，确定每个耗能装置中薄壁金属锥形管的数量和叠放顺序，通过结构设计分析能够获得准确、可靠的吸、耗能数据，从而实现耗能装置的精准设计和制造。

本发明提供一种耗能装置，其包括：

两个端板(1)；

柔性护套(2)，其为两端开口的空心筒状体，所述柔性护套(2)的两端开口与两个所述端板(1)固定连接；

可变形组件(3)，其两端开口分别与两个所述端板(1)抵接，所述可变形组件(3)包括至少一个两端开口的薄壁金属锥形管(31)，所述薄壁金属锥形管(31)设于所述空心筒状体的内腔中；

压紧组件(4)，其设于所述柔性护套(2)外，所述压紧组件的两端与两个所述端板(1)固定连接，用于相向压紧两个所述端板(1)。

在上述技术方案的基础上，所述薄壁金属锥形管(31)的数量至少为两个，所述薄壁金属锥形管(31)均沿所述柔性护套(2)的轴线同向叠放和/或反向叠放，且相邻两个所述薄壁金属锥形管(31)的开口相接。

在上述技术方案的基础上，相邻两个所述薄壁金属锥形管(31)沿所述柔性护套(2)的轴线同向叠放以组成一对，相邻两对所述薄壁金属锥形管(31)反向叠放。

在上述技术方案的基础上，所述薄壁金属锥形管(31)与所述柔性护套(2)内壁之间和/或所述薄壁金属锥形管(31)之间具有填充空间，所述填充空间内设有填料(5)。

在上述技术方案的基础上，所述填料(5)为聚氨酯泡沫或者砂浆。

在上述技术方案的基础上，所述压紧组件(4)为拉杆或者拉绳。

在上述技术方案的基础上，所述柔性护套(2)的材料为橡胶。

本发明还提供一种防撞设施，用于建筑物的安全防护，其包括：

第一分配梁(7)，其设置于建筑物外侧，所述第一分配梁(7)与建筑物之间具有容纳空间；

多个如权利要求1至7任一项所述的耗能装置，所述耗能装置均设置于所述容纳空间中，且两个所述端板(1)分别与所述第一分配梁(7)和建筑物固定连接。

在上述技术方案的基础上，所述防撞设施还包括第二分配梁(8)，所述第二分配梁(8)固定在建筑物表面上，所述耗能装置的一个所述端板(1)通过所述第二分配梁(8)与建筑物固定连接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)根据薄壁金属锥形管的结构可以获得其变形的力学性能指标，针对实际撞击的吸能耗能要求，确定每个耗能装置中薄壁金属锥形管的数量和叠放顺序，通过结构设计分析能够获得准确、可靠的吸、耗能数据，从而实现耗能装置的精准设计和制造。

(2)根据不同规格的薄壁金属锥形管获得其力学性能指标，可以实现耗能装置的模块化设计和制造。

(3)当一个端板开始受到撞击力作用时，薄壁金属锥形管发生弹性变形，在较大撞击力作用下继续发生塑性变形，能够将碰撞机械能转换为金属内能，耗能过程中的抗压刚度波动小，撞击力在碰撞过程中的离散性低，具有稳定可靠的吸能耗能作用，并且能够有效降低碰撞过程中碰撞力的峰值，实现对建筑物的防护。

(4)每个耗能装置能够直接固定在建筑物表面上，而且根据建筑物不同部位的碰撞概率以及撞击力的差别，通过结构设计分析能够方便、灵活地确定建筑物的不同部位所需耗能装置的规格、数量和布置密度，无需对整体防撞设施进行复杂的结构弹塑性分析，实现了防撞设施的模块化设计和制造，极大地简化了建筑物安全防护设施的设计、施工和维修工作，降低工程成本。

附图说明

图1是本发明实施例耗能装置结构示意图；

图2是图1中的a向视图；

图3是图1中的b向视图；

图4是两个同向叠放的薄壁金属锥形管的结构示意图。

附图标记：

1-端板，2-柔性护套，3-可变形组件，31-薄壁金属锥形管，4-压紧组件，5-填料，6-连接螺栓，7-第一分配梁，8-第二分配梁。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1和图2所示，为清楚起见，图1中耗能装置的一个端板被移除，本发明实施例提供一种耗能装置，耗能装置包括两个端板1、柔性护套2、可变形组件3和压紧组件4，柔性护套2和压紧组件4位于两个端板1之间，可变形组件3设置于柔性护套2内，压紧组件4设置于柔性护套2外。

柔性护套2为两端开口的空心筒状体，柔性护套2可以采用橡胶等材料制成，柔性护套2的两端开口与两个端板1通过螺栓固定连接。

可变形组件3包括多个两端开口的薄壁金属锥形管31，薄壁金属锥形管31均设于空心筒状体的内腔中。参见图4所示，相邻两个薄壁金属锥形管31沿柔性护套2的轴线同向叠放以组成一对。相邻两对薄壁金属锥形管31反向叠放，且相邻两对薄壁金属锥形管31的开口抵接。多对薄壁金属锥形管31互相抵接后，处于两端的薄壁金属锥形管31的向外的开口分别与两个端板1抵接。薄壁金属锥形管31与柔性护套2内壁之间和/或薄壁金属锥形管31之间具有填充空间，填充空间内设有填料5，填料5为现场发泡的聚氨酯泡沫或者砂浆，用于增强薄壁金属锥形管31受压变形时的局部稳定性。

在其他的实施例中，相邻两个薄壁金属锥形管31沿柔性护套2的轴线可以同向叠放和/或反向叠放。

在其他的实施例中，可变形组件3也可以是一个薄壁金属锥形管31，薄壁金属锥形管31设于空心筒状体的内腔中，且两端开口分别与两个端板1抵接。

压紧组件4设于柔性护套2外，压紧组件的两端与两个端板1固定连接，用于相向压紧两个端板1。压紧组件4为拉杆或者拉绳，拉杆或拉绳在与两个端板1连接时，需要施加张拉力然后锚固，目的是将可变形组件3紧固在两块端板1之内，使耗能装置成为一个整体。

端板1、薄壁金属锥形管31和拉杆均采用油漆防腐，端板1上的拉杆孔以及通过连接螺栓6与建筑物或者分配梁连接的螺栓孔均位于柔性护套2外部，便于现场作业。

根据薄壁金属锥形管的结构可以获得其变形的力学性能指标，针对实际撞击的吸能耗能要求，确定每个耗能装置中薄壁金属锥形管的数量和叠放顺序，通过结构设计分析能够获得准确、可靠的吸、耗能数据，从而实现耗能装置的精准设计和制造。另外，根据不同规格的薄壁金属锥形管获得其力学性能指标，可以实现耗能装置的模块化设计和制造。

耗能装置经过精密设计分析，具有稳定可靠的吸能耗能功能，耗能装置的吸能、耗能数据包括最大吸能值、最大耗能值和/或最大吸能耗能值，其中，最大吸能值指碰撞过程中耗能装置尚处于弹性变形阶段时耗能装置所能吸收能量的最大值，最大耗能值指碰撞过程中从耗能装置进入塑性变形阶段到被完全破坏的过程中耗能模块所吸收的能量值，最大吸能耗能值指最大吸能值和最大耗能值之和。

耗能装置的吸能耗能机理为：当一个端板开始受到撞击力作用时，薄壁金属锥形管31发生弹性变形，并在较大撞击力作用时继续发生塑性变形，能够将碰撞机械能转换为金属内能，耗能过程中的抗压刚度波动小，撞击力在碰撞过程中的离散性低，具有稳定可靠的吸能耗能作用，并且能够有效降低碰撞过程中碰撞力的峰值，实现对建筑物的防护。

本发明还提供一种防撞设施，用于建筑物的安全防护，防撞设施包括第一分配梁7，第一分配梁7设置于建筑物外侧，第一分配梁7与建筑物之间具有容纳空间；多个上述耗能装置均设置于容纳空间中，且两个端板1通过连接螺栓6分别与第一分配梁7和建筑物固定连接。

在其他实施例中，防撞设施还包括第二分配梁8，第二分配梁8通过连接螺栓6固定在建筑物表面上，耗能装置的一个端板1通过第二分配梁8与建筑物固定连接。

耗能装置提供了产品的吸能、耗能数据，作为一种零件用于防撞设施时，每个耗能装置能够直接固定在建筑物表面上，而且根据建筑物不同部位的碰撞概率以及撞击力的差别，通过结构设计分析能够方便、灵活地确定建筑物的不同部位所需耗能装置的规格、数量和布置密度，无需对整体防撞设施进行复杂的结构弹塑性分析，就能方便地获得可靠的力学数据，大大降低了防船撞设施设计工作的难度。实现了防撞设施的模块化设计和制造，极大地简化了建筑物安全防护设施的设计、施工和维修工作，降低工程成本。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。