一种形状自适应桥墩防车撞装置的制作方法

本发明属于桥梁工程建设中的安全防护装置设备领域，具体涉及一种形状自适应桥墩防车撞装置，其能够有效地降低车辆碰撞桥墩的冲击力，减少碰撞造成的损失，降低更换成本。

背景技术：

随着我国交通事业的蓬勃发展，跨线桥等许多大桥越来越多，在缓解交通压力的同时也带来了诸多的交通事故隐患，比如高速行驶的汽车与桥墩相撞的惨案并不少见。因此，对桥墩防止车撞装置的研究十分有意义和必要性。

目前，国内主流的防撞装置大都是弹性变形防撞设施以及压坏变形防撞设施。其基本原理都是通过利用防撞装置与车辆接触产生的弹性材料形变以及钢板等骨材的破坏等来吸收能量，从而起到缓冲的作用来保护桥梁。常用的是柔性附着消能装置，该消能设施利用钢材塑性变形破损以及填充的橡胶等材料吸能，当汽车撞击防撞装置时，防撞结构钢板发生大变形，吸收部分碰撞能量，并且延长了接触时间，使撞击力峰值得以降低，同时由于结构变形和相互作用，以及防撞装置并未固定可以自由转动，从而拨动车头方向，减少了车辆与结构间的能量交换。但是现有的防撞装置设计安装时需要根据桥墩自身的位置，外形形状，车流量以及周围环境条件等多重因素来进行。因此现阶段的桥梁防撞装置必须按照对应桥梁的具体条件定制，而且装置大都是直接焊接在基座之上，从而带来的一系列如造价高，保养费高，维修费用高的缺点，而且由于设计生产往往会耗费较多时间，更是无形之中增加了很多时间成本。普遍的桥梁防撞装置的造价都在几百万甚至千万的级别，然而往往如此高成本的装置在经受一次撞击之后就会收到不可恢复的破坏，如此一来，造成了极大的经济价值的损失。故找到一种新的结构形式的防撞装置是十分有必要的。

由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种车辆防撞装置，使其能够经受多次碰撞，且能够有效地降低车辆碰撞桥墩的冲击力，减少碰撞造成的损失，同时降低更换成本。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种形状自适应桥墩防车撞装置，其若干个相同的柔性防撞单元和固定所述柔性防撞单元的钢索，通过多个相同的柔性防撞单元吸收能量，解决了现有技术中由于防撞装置需要根据桥梁的具体情况高度定制化生产，生产周期长，生产成本高的技术问题。本发明的形状自适应桥墩防车撞装置不仅能够自己主动适应各类不同形状的桥梁，而且还能够根据不同的防撞要求实现标准化生产，从而具有施工周期短，建造以及维护成本低等一系列优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种形状自适应桥墩防车撞装置，其特征在于，该装置包括若干个相同的柔性防撞单元和固定所述柔性防撞单元的钢索，

每个所述柔性防撞单元中间均设置有上下贯穿的刚性轴，所述刚性轴上端和下端分别设有开孔，在所述柔性防撞单元顶部和底部均设置有钢索，所述钢索与从刚性轴上端和下端的开孔中穿过，将若干个柔性防撞单元通过钢索依次串起包覆在桥墩外围，构成防车撞装置的主体，每个所述柔性防撞单元之间相互独立。

进一步优选地，所述柔性防撞单元由刚性的圆筒内部填充消能材料而制成。较多的比较试验表明，柔性防撞单元采用圆形筒状结构，其外部圆滑，在碰撞时能够减少对车辆的损坏，而在中间填充的消能材料，能够在碰撞时能够吸收较多的能量，减少损害。

优选地，所述柔性防撞单元的圆筒采用钢板制成，内部填充的消能材料为聚氨酯材料、玻璃泡沫、改性聚丙烯、PVC泡沫、PMI泡沫、泡沫铝、聚苯泡沫、聚酰亚胺泡沫中的一种或者几种。较多的比较试验表明，聚氨酯等轻质消能材料，由于材料本身的优异特性，减轻了整个结构的质量，加大了整个结构的面内弯矩，在保证了整个结构的强度标准的前提下，在发生碰撞时，增加了材料对于缓冲吸能的参与度，将刚性碰撞转换成了弹塑性碰撞，大大提高了整个结构对于桥梁以及车辆的双向保护能力。

优选地，所述柔性防撞单元的刚性轴开孔两侧的钢索上设置有卡扣，通过卡扣将所述柔性防撞单元固定在钢索上。采用卡扣固定防撞单元，可以主动调节各个单元间的距离，主动适应各种形状的桥墩。此外，因其每个单元独立的特性，也大大降低了今后的维护和维修成本。

优选地，所述卡扣为环形卡扣，且钢索上也设有供卡扣固定的孔。较多的比较试验表明，采用环形的卡扣来将防撞单元固定在钢索上，能够有效地防止柔性防撞单元在钢索上移动，且能够避免卡扣本身对钢索造成磨损，从而延长其使用寿命。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果。

(1)本装置具有多个相同的防撞单元串成，且防撞单元均为独立的标准件，因此可以主动适应不同形状的桥梁设计，省去主动设计的过程，避免了传统防撞装置针对每个桥墩需要重新制作模具的问题，成本低，安装时间短，安装过程简易，防腐蚀效果好，维护成本低。

(2)每个防撞单元均是独立的，即使在发生碰撞之后，只需要换掉已被破坏的单元即可重应用，而不用像整体浮式套箱在碰撞后整体更换，大大的节约了经济成本。且装置本身结构合理简单，免维护，形状灵活多变，由于防撞单元的独立性，拥有类似于船舶多舱的稳定性以及抗沉性，破坏后的维护方便易行。而且还能够根据不同的防撞要求实现标准化生产，从而具有施工周期短，建造以及维护成本低等一系列优点。

(3)本发明的装置的柔性防撞单元采用圆形筒状结构，其外部圆滑，在碰撞时能够减少对车辆的损坏，而在中间填充的消能材料，能够在碰撞时能够吸收较多的能量，减少损害。

(4)本发明的装置在结构中运用了大量的聚氨酯等轻质消能材料，由于材料本身的优异特性，减轻了整个结构的质量，加大了整个结构的面内弯矩，在保证了整个结构的强度标准的前提下，在发生碰撞时，增加了材料对于缓冲吸能的参与度，将刚性碰撞转换成了弹塑性碰撞，大大提高了整个结构对于桥梁以及车辆的双向保护能力。

(5)本发明的装置具有结构简单、容易制备、成本低廉等优点，能够适应不同形状的桥墩，且替换时仅需替换损坏的单元，大大降低了成本，适合大规模推广使用。

附图说明

图1是本发明的形状自适应桥墩防车撞装置的结构图；

图2是图1的A-A界面剖视图；

图3(a)和(b)是本发明的防车撞装置的在各种形状的桥墩上的安装图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-钢板，2-柔性防撞单元，3-刚性轴，4-钢索，5-环形卡扣，6-桥墩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明的形状自适应桥墩防车撞装置的结构图，如图所示，该装置包括若干个相同的柔性防撞单元2和固定所述柔性防撞单元2的钢索4，

每个所述柔性防撞单元2中间均设置有上下贯穿的刚性轴3，所述刚性轴3上端和下端分别设有开孔，在所述柔性防撞单元2顶部和底部均设置有钢索4，所述钢索4与从刚性轴3上端和下端的开孔中穿过，将若干个柔性防撞单元2通过钢索4依次串起包覆在桥墩6外围，构成防车撞装置的主体，每个所述柔性防撞单元2之间相互独立。

在本发明的一个具体实施例中，所述柔性防撞单元2由刚性的圆筒1内部填充消能材料而制成。

在本发明的另一个具体实施例中，如图2所示，所述柔性防撞单元2的圆筒1采用钢板制成，内部填充的消能材料为聚氨酯材料、玻璃泡沫、改性聚丙烯、PVC泡沫、PMI泡沫、泡沫铝、聚苯泡沫、聚酰亚胺泡沫中的一种或者几种。

在本发明的另一个具体实施例中，所述柔性防撞单元2的刚性轴3开孔两侧的钢索4上设置有卡扣5，通过卡扣5将所述柔性防撞单元2固定在钢索4上。

在本发明的另一个具体实施例中，所述卡扣5为环形卡扣5，且钢索4上也设有供卡扣5固定的孔。

为更好地解释本发明，以下给出一个具体实施例：

参照附图1(结构图)，一种形状自适应桥墩防车撞装置，其包括环绕在桥墩6周围的多个聚氨酯填充的套筒状柔性防撞单元2，每个柔性防撞单元套在一根高强度刚性轴3之上，刚性轴3端部开孔由钢索4穿过，柔性防撞单元2通过刚性轴3固定在钢索4上，在刚性轴3的两端安装有环形卡扣5固定位置。柔性防撞单元2外表面的圆筒1由高强度钢板制造，内部填充聚氨酯材料构成。

具体地，由于柔性防撞单元2所采用的材料的优异特性，保证了整个装置重量较传统装置重量大大降低而且吸能效果优异。每个防撞单元相互独立，通过环形卡扣固定在钢索上，可以主动调节各个单元间的距离，可以完美的主动适应各种形状的桥墩。此外，因其每个单元独立的特性，也大大降低了今后的维护和维修成本。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。