一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体是一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置。


背景技术：

2.目前，超高车辆撞击跨线桥梁上部结构事故的频发给桥梁结构的安全运营带来了严重威胁。据统计，北京市城市跨线立交桥有超过半数曾遭受过超高车辆撞击；美国的纽约州，自2015年以来仅高速公路上的跨线桥梁被撞事故就超过550起。桥梁上部结构受到超高车辆撞击后，轻则阻断交通，造成道路拥堵，重则桥梁坍塌，出现人员伤亡，因此有必要对桥梁上部结构进行防护降低其在超高车辆撞击下的损伤。
3.目前，针对超高车辆撞击桥梁上部结构问题，主要通过设置主动防撞和被动防撞两种措施进行解决，其中主动防撞主要通过信号方式对车辆进行引导，对可能发生碰撞事故进行提前预警，然而由于信号干扰以及视线影响等种种因素的制约，此种措施并非经常有效。对于被动防撞，往往通过设置防撞装置使其与车辆发生碰撞，避免车辆直接撞击桥梁上部结构。然而，对于目前常见的被动防撞装置主要存在如下不足：第一，在较高碰撞能量的车辆撞击下，防撞装置自身损伤变形较为严重；第二，大多数防护装置采用整体式安装，即在局部破坏的情况下，也需要拆除整个装置进行重新更换，不能重复使用；第三，部分装置构造复杂，在实际工程中应用起来存在较大困难。


技术实现要素：

4.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置。
5.技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种超高车辆撞击桥梁上部结构的防护装置，包括：
6.扩散模块，用于直接接受超高车辆撞击，将撞击力分散；
7.耗能模块，用于耗散碰撞过程中产生的撞击力；
8.固定模块，用于连接防护装置与桥梁；
9.所述固定模块和扩散模块之间设置多个耗能模块，所述耗能模块包括管型容器，所述管型容器内填充有能够吸收撞击能量的材料。
10.其中，所述管型容器为薄壁钢管。
11.其中，所述管型容器为波纹钢管。
12.其中，所述管型容器的壁厚为1
‑
2mm。
13.其中，所述能够吸收撞击能量的材料为橡胶颗粒。
14.其中，所述扩散模块包括ecc板，所述ecc板内设置钢筋网。
15.其中，所述ecc板的厚度为6cm～12cm。
16.其中，所述钢筋网采用直径为6mm的光圆钢筋。
17.其中，所述固定模块为1
‑
2cm厚度的钢板，所述钢板与桥梁之间通过螺栓或者焊接连接。
18.有益效果：在超高车辆撞击下，本实用新型的防护装置能够显著降低车辆碰撞力，经数值模拟计算，最大碰撞力降低程度达到40％，减轻桥梁上部结构的局部损伤，有效保护桥梁上部结构；在超高车辆撞击下，防护装置自身损伤变形较小，可以重复使用；在局部构件破坏的情况下，可以更换局部构件，能够节约资源，降低成本；整个防护装置构造简单，安装方便。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型的正视图；
21.图3为本实用新型的俯视图；
22.图4为本实用新型的侧视图。
23.图5为ecc板的结构示意图。
24.图中：1
‑
ecc板；2
‑
钢筋网；3
‑
管型容器；4
‑
橡胶颗粒；5
‑
钢板；6
‑
连接螺栓；7
‑
空心板桥上部结构。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
26.本实用新型的一种超高车辆撞击桥梁上部结构的防护装置，包括：扩散模块，用于直接接受超高车辆撞击，将撞击力分散；耗能模块，用于耗散碰撞过程中产生的撞击力；固定模块，用于连接防护装置与桥梁。
27.具体地，如图1
‑
图5所示，扩散模块包括ecc板1，在ecc板1内设置有钢筋网2；耗能模块包括管型容器3，管型容器3可为薄壁钢管或者波纹钢管，在管型容器3内填充橡胶颗粒4，颗粒橡胶作为吸收撞击能量的材料使用，也可采用能够与颗粒橡胶起到相似作用的其他的现有技术中的材料，橡胶颗粒同时也能增强管型容器以及整个防护装置的刚度。在ecc板1的背部均布多个管型容器3，管型容器3一端连接ecc板1，另一端连接固定模块。固定模块具体可为钢板5，钢板5可通过螺栓与桥梁上部结构固定连接。
28.ecc板1为高延性混凝土制成，其厚度为6cm～12cm。管型容器3的壁厚为1
‑
2mm，长度为0.1m～0.3m，钢筋网2采用直径为6mm～8mm的光圆钢筋制成。固定模块为1
‑
2cm厚度的钢板，钢板与空心板桥上部结构7之间通过螺栓或者焊接连接。
29.如图4所示，在超高车辆撞击下，扩散模块的ecc板1直接受到超高车辆的撞击，将车辆撞击力分散到整个防护装置，然后耗能模块参与工作，将扩散模块传来的撞击能量分散到各个管型容器，管型容器变形过程中，其内部的颗粒橡胶吸收能量，进而将撞击能量彻底耗散，ecc板1抗拉性能、韧性及抗冲击性能较高，在车辆撞击下损伤变形较小，经数值模拟分析，普通混凝土板在超高车辆撞击后极易出现断裂失效现象，而ecc板1出现局部变形和混凝土损伤。在撞击完成后，可以更换因撞击损坏的模块，便于后期继续使用。
30.如图5所示，ecc板1内部的钢筋在纵向和横向分层等间距均匀布置，构成钢筋网2，钢筋间的间隙不宜过大，在超高车辆撞击下，主要起到增强ecc板1的抗冲击性能，降低ecc
板1的损伤变形。


技术特征：
1.一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于，包括：扩散模块，用于直接接受超高车辆撞击，将撞击力分散；耗能模块，用于耗散碰撞过程中产生的撞击力；固定模块，用于连接防护装置与桥梁；所述固定模块和扩散模块之间设置多个耗能模块，所述耗能模块包括管型容器，所述管型容器内填充有能够吸收撞击能量的材料。2.根据权利要求1所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述管型容器为薄壁钢管。3.根据权利要求1所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述管型容器为波纹钢管。4.根据权利要求2或3所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述管型容器的壁厚为1
‑
2mm，长度为0.1m～0.3m。5.根据权利要求1所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述能够吸收撞击能量的材料为橡胶颗粒。6.根据权利要求1所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述扩散模块包括ecc板，所述ecc板内设置钢筋网。7.根据权利要求6所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述ecc板的厚度为6cm～12cm。8.根据权利要求6所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述钢筋网采用直径为6mm～8mm的光圆钢筋制成。9.根据权利要求1所述的一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，其特征在于：所述固定模块为1
‑
2cm厚度的钢板，所述钢板与桥梁之间通过螺栓或者焊接连接。

技术总结
本实用新型公开了一种超高车辆撞击桥梁上部结构防护装置，包括：扩散模块，用于直接接受超高车辆撞击，将撞击力分散；耗能模块，用于耗散碰撞过程中产生的撞击力；固定模块，用于连接防护装置与桥梁；所述固定模块和扩散模块之间设置多个耗能模块，所述耗能模块包括管型容器，所述管型容器内填充有能够吸收撞击能量的材料。本实用新型的防护装置能够显著降低车辆碰撞力，经数值模拟计算，最大碰撞力降低程度达到40％，减轻桥梁上部结构的局部损伤，有效保护桥梁上部结构；在超高车辆撞击下，防护装置自身损伤变形较小，可以重复使用；在局部构件破坏的情况下，可以更换局部构件，能够节约资源，降低成本；整个防护装置构造简单，安装方便。方便。方便。


技术研发人员：邹育麟 张景峰 孔令云 阳川 彭小明 陈镇
受保护的技术使用者：四川沿江攀宁高速公路有限公司
技术研发日：2021.05.24
技术公布日：2021/12/24