一种新型高耗能柔性限高装置的制作方法

1.本发明涉及市政工程技术领域，具体涉及一种新型高耗能柔性限高装置。


背景技术：

2.部分桥梁受其结构性能的限制，需要对超高超重车辆进行限制以保护桥梁运营安全。限高架作为门型构架，被广泛设置在桥梁、涵洞、隧道等有限高需求的结构或设施的入口处，通过其本身拦截车辆，限制超高车辆通过，从而起到防护桥梁、涵洞、隧道等结构或设施的作用。限高架上一般设置有标识牌，并标有限高米数，用于提醒过往车辆该处的限高。
3.传统的限高架一般采用钢材，焊接成固定高度，固定式限高架在不被撞坏的情况下，可以卡住超出限高的车辆顶部，拦截超出限高的车辆。但是，限高架的材质强度普遍较高，发生车辆撞击后，会对限高架造成损伤。同时限高架也会对车辆造成损毁，甚至将造成车辆被削顶，轻则导致车辆报废，重则造成严重人员伤亡和车辆损失。
4.同时，由于限高架采用刚性材料制成，超高车辆通过限高装置时，车速较快，司机反应时间短，无法快速制动车辆。
5.另外，限高架被破坏后，容易在道路上产生障碍，导致道路无法通行，造成交通拥堵，需要市政公路单位派遣专业人员进行检修后方能通畅，大大影响了道路交通的正常运行。
6.有鉴于此，急需对现有的限高架结构进行改进，以降低超高车辆通过时造成削顶而引起的安全事故、提高限高架被破坏后的恢复效率、避免影响道路交通正常运行。


技术实现要素：

7.针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种新型高耗能柔性限高装置，以解决现有的固定式限高架容易造成超高车辆和限高架的损坏、影响道路运输效率的问题。
8.为此，本发明提供的一种新型高耗能柔性限高装置，包括：
9.相对设置的两根下立柱，通过基座固定在地面上，其上端设有支撑台，所述支撑台上设有缓冲支座和设置在所述缓冲支座上的连接转动件，所述连接转动件通过销轴转动设置在所述缓冲支座的顶面上；所述缓冲支座的顶面上设有转向锁定装置，所述转向锁定装置设置在所述连接转动件的一侧；
10.两根上立柱，分别设置在两个所述下立柱的顶面上；所述上立柱的上端设有用于连接两根所述上立柱的刚性横梁，所述刚性横梁的两端通过第一连接法兰与所述上立柱连接；
11.柔性横梁，设置在所述刚性横梁的下方，包括两个柔性横梁节段，其连接端通过柔性连接法兰和连接螺栓连接，其铰接端分别与所述连接转动件连接；所述柔性横梁上套设有缓冲层。
12.在上述技术方案中，优选地，所述柔性横梁节段的顶面上设有第一吊耳，所述第一吊耳设置在所述柔性横梁节段的靠近所述柔性连接法兰的一侧上；
13.两个所述上立柱的相对的端面上设有第二吊耳，所述第二吊耳设置在所述上立柱的靠近所述第一连接法兰的一端；
14.所述柔性横梁节段的铰接端设有第三吊耳；
15.钢丝绳穿过所述第二吊耳上的通孔，所述钢丝绳的两端分别与所述第一吊耳和所述第三吊耳连接。
16.在上述技术方案中，优选地，所述刚性横梁包括两个刚性横梁节段，所述两个刚性横梁节段之间通过刚性连接法兰焊接固定；所述上立柱的上端设有弯头部，所述刚性横梁节段的端部与所述弯头部的端部连接。
17.在上述技术方案中，优选地，所述上立柱和所述下立柱通过第二连接法兰连接；
18.所述刚性连接法兰与所述刚性横梁节段的侧壁之间、所述第一连接法兰与所述上立柱和所述刚性横梁节段之间、所述第二连接法兰与所述上立柱和所述下立柱之间设有多个加劲肋。
19.在上述技术方案中，优选地，所述柔性横梁的顶面上设有多个爆闪灯和两个限高牌，多个所述爆闪灯在所述柔性横梁上等距间隔设置，两个限高牌在所述柔性横梁的顶面上对称设置。
20.在上述技术方案中，优选的，所述柔性横梁节段的迎车面为弧形面，其背车面为平面；
21.所述缓冲层有多个高耗能材料橡胶块组成，多个所述高耗能材料橡胶块在所述柔性横梁节段上等距设置，并通过螺栓与所述柔性横梁节段固定，所述螺栓设置在所述柔性横梁节段的背车面上。
22.在上述技术方案中，优选地，所述高耗能材料橡胶块的长度为1000mm 或500mm，相邻两块所述高耗能材料橡胶块间的空隙设置为50mm。
23.在上述技术方案中，优选地，所述连接转动件上设有套箍，所述套箍的侧面设有柔性横梁节段设置槽，所述套箍上内设有贯穿所述套箍设置的第一销轴孔；
24.所述柔性横梁节段的铰接端上设有第二销轴孔，所述柔性横梁节段插入所述柔性横梁节段设置槽内，并通过螺栓与所述套箍连接；
25.所述缓冲支座上内设有第三销轴孔，所述销轴设置在所述第一销轴孔和所述第二销轴孔内，其下端转动设置在所述第三销轴孔内。
26.在上述技术方案中，优选地，所述转向锁定装置包括：
27.限位件，设置在所述柔性横梁节段的一侧，所述限位件与所述柔性横梁的背车面抵接；
28.锁定件，设置在所述柔性横梁节段的背车侧，与所述限位件相对设置，所述锁定件上与所述限位件相对的一端为锁定端，所述锁定件上远离所述限位件的一端为导向端，所述导向端的宽度小于所述锁定端的宽度；
29.锁定槽，设置在所述柔性横梁节段的背车面上，所述锁定槽内设有相对设置的锁定卡块，两个所述锁定卡块之间形成锁定件通道；随所述柔性横梁节段沿顺车向转动，所述锁定件的导向端通过所述锁定件通道设置在所述锁定槽内，所述锁定件的锁定端与所述锁定卡块抵接。
30.在上述技术方案中，优选地，所述柔性连接法兰之间设有垫片，螺栓贯穿所述垫片
和所述柔性连接法兰，将两个所述柔性横梁节段的端部连接起来。
31.由上述技术方案可知，本发明提供的新型高能耗柔性限高装置，用于桥梁、隧道等结构或设备的限高。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.首先，通过上下设置的柔性横梁和刚性横梁，柔性横梁的两个柔性横梁节段通过柔性连接法兰和螺栓连接，在柔性横梁的中部形成连接薄弱点，从而在双层巴士、渣土车或大货车等超出限高不严重的车辆在与限高装置撞击后仍能从刚性横梁下方通过，从而避免造成限高装置和车辆损坏、引起人员伤亡。
33.其次，柔性横梁与下立柱侧面上的连接转动装置连接，缓冲支座和连接转动装置铰接，并通过缓冲支架上的转动限位装置对连接转动装置的转动方向进行限位，使柔性横梁在被超高车辆撞开后沿车辆前进方向转动，从而避免车辆与限高架相撞造成车辆被削顶；并通过钢丝绳和转向锁定装置将柔性横梁节段保持在限高装置上，避免横梁节段受撞击后翻折跌落，阻碍交通。
34.最后，限高装置设计贯彻“变形耗能”原则，在柔性横梁上套设高耗能橡胶，在柔性横梁与立柱间设置缓冲支座和连接转动件，通过耗能橡胶压缩变形和缓冲支座及连接转动件带动柔性横梁节段的大位移形成双重措施，增加撞击时间，降低撞击力，同时给予司机刹车的反应时间。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明中新型高能耗柔性限高装置的结构示意图；
37.图2为本发明中缓冲支座及连接转动件的结构示意图；
38.图3为本发明中转动锁定装置在柔性横梁撞断前的结构示意图；
39.图4为本发明中转动锁定装置在柔性横梁撞断后的结构示意图；
40.图5为本发明中转动锁定装置锁死柔性横梁的结构示意图；
41.图6为本发明中柔性横梁的剖面示意图；
42.图7为本发明中柔性横梁的主视图。
43.图1-7中，零部件的对应关系如下：
44.下立柱1，上立柱2，柔性横梁3，基座4，地面5，支撑台6，缓冲支座7，连接转动件8，销轴9，转向锁定装置10，刚性横梁11，第一连接法兰12，钢丝绳13，
45.第二吊耳201，弯头部202，第二连接法兰203，
46.柔性横梁节段301，柔性连接法兰302，缓冲层303，第一吊耳304，第三吊耳305，爆闪灯306，限高牌307，高耗能材料橡胶块308，垫片309，
47.限位件1001，锁定件1002，锁定槽1003，锁定卡块1004，锁定件通道1005，
48.刚性横梁节段1101，刚性连接法兰1102。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。
51.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
52.另外，本文中的术语：“内、外”，“前、后”，“左、右”，“竖直、水平”，“顶、底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
53.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
54.具体实施例1。
55.请参见图1，该图1为本实施例所述新型高耗能柔性限高装置的结构示意图。
56.如图1所示，本发明提供的新型高耗能柔性限高装置包括下立柱1、上立柱2和柔性横梁3。
57.两根下立柱1相对设置，并通过基座4固定在地面5上。下立柱1的上端设有支撑台6，支撑台6的顶面上设有缓冲支座7和连接转动件8，连接转动件8设置在缓冲支座7上，连接转动件8通过销轴9转动设置在缓冲支座7的顶面上。缓冲支座7的顶面上设有转向锁定装置10，转向锁定装置10设置在连接转动件8的一侧，用于限制连接转动件8沿逆车向转动。
58.两根上立柱2分别设置在两个下立柱1的顶面上。上立柱2的上端设有刚性横梁11，刚性横梁11用于连接两根上立柱2。刚性横梁11的两端通过第一连接法兰12与上立柱2连接。
59.柔性横梁3设置在刚性横梁11的下方，柔性横梁3包括两个柔性横梁节段301，柔性横梁节段301的连接端通过柔性连接法兰302和连接螺栓连接，柔性横梁节段301的铰接端分别与连接转动件8连接，通过连接转动件8带动柔性横梁节段301转动。柔性横梁3上套设有缓冲层303。
60.具体实施例2。
61.本具体实施例2是在具体实施例1的基础上，对其中的柔性横梁所做出的进一步的优化和改进。
62.如图1、图2、图3、图4和图5所示，柔性横梁节段301的顶面上设有第一吊耳304，第一吊耳304设置在柔性横梁节段301的靠近柔性连接法兰302的一侧上。两个上立柱2的相对的端面上设有第二吊耳201，第二吊耳201设置在上立柱2的靠近第一连接法兰12的一端。柔性横梁节段301 的铰接端设有第三吊耳305。钢丝绳13穿过第二吊耳201上的通孔，钢丝绳
13的两端分别与第一吊耳304和第三吊耳305连接。
63.通过钢丝绳13将柔性横梁节段301与上立柱2连接起来，方便在柔性横梁节段301组成的柔性横梁3受到撞击发生断裂，沿车辆移动方向转动时，受到立柱的二次冲击而折断掉落，影响道路正常通行。钢丝绳13穿过第二吊耳201，两端与第一吊耳304和第三吊耳305连接，延长了钢丝绳 13的长度，避免钢丝绳13直接与第一吊耳304和第二吊耳201连接、钢丝绳13绷紧，在冲击力下发生断裂。
64.如图7所示，柔性横梁3的顶面上设有多个爆闪灯306和两个限高牌 307，多个爆闪灯306在柔性横梁3上等距间隔设置，两个限高牌307在柔性横梁3的顶面上对称设置，爆闪灯306用于提醒过往车辆该路段存在限高，限高牌307用于提示过往车辆该路段的限高高度。
65.柔性横梁节段301的迎车面为弧形面，柔性横梁节段301的背车面为平面，通过柔性横梁节段301的弧形面对撞击车辆起到一定的缓冲作用。缓冲层303有多个高耗能材料橡胶块308组成，多个高耗能材料橡胶块308 在柔性横梁节段301上等距设置，并通过螺栓与柔性横梁节段301固定，螺栓设置在柔性横梁节段301的背车面上。高耗能材料橡胶块308的长度为1000mm或500mm，相邻两块高耗能材料橡胶块308间的空隙设置为 50mm，以方便安装。
66.连接转动件8上设有套箍，套箍的侧面设有柔性横梁节段设置槽，套箍上内设有贯穿套箍设置的第一销轴孔。柔性横梁节段301的铰接端上设有第二销轴孔，柔性横梁节段301插入柔性横梁节段设置槽内，并通过螺栓与套箍连接。缓冲支座7上内设有第三销轴孔，销轴9设置在第一销轴孔和第二销轴孔内，销轴9的下端转动设置在第三销轴孔内。
67.转向锁定装置10包括限位件1001、锁定件1002和锁定槽1003，限位件1001设置在柔性横梁节段301的一侧，限位件1001与柔性横梁3的背车面抵接。锁定件1002设置在柔性横梁节段301的背车侧，锁定件1002 与限位件1001相对设置，锁定件102上与限位件1001相对的一端为锁定端，锁定件1002上远离限位件1001的一端为导向端，导向端的宽度小于锁定端的宽度。锁定槽1003设置在柔性横梁节段301的背车面上，锁定槽 1003内设有相对设置的锁定卡块1004，两个锁定卡块1004之间形成锁定件通道1005。随柔性横梁节段301沿顺车向转动，锁定件1002的导向端通过锁定件通道1005设置在锁定槽1003内，锁定件1002的锁定端与锁定卡块1004抵接，从而实现柔性横梁节段301的锁定，以避免由柔性横梁节段 301组成的柔性横梁3断裂后，柔性横梁节段301随意摆动，造成车辆、人员和限高装置的二次伤害。
68.两个柔性横梁节段301的连接端上设置有柔性连接法兰302，两个柔性连接法兰302之间设有垫片309，螺栓贯穿垫片309和柔性连接法兰302，将两个柔性横梁节段301的端部连接起来。
69.具体实施例3。
70.本具体实施例3是在具体实施例1的基础上，对其中的钢性横梁所做出的进一步的优化和改进。
71.如图1所示，刚性横梁11包括两个刚性横梁节段1101，两个刚性横梁节段1101之间通过刚性连接法兰1102焊接固定，使两个刚性横梁节段1101 具有较大的刚度，以便成功拦截超高严重的车辆。上立柱2的上端设有弯头部202，刚性横梁节段1101的端部与弯头部202
的端部连接。
72.上立柱2和下立柱1通过第二连接法兰203连接，刚性连接法兰1102 与刚性横梁节段1101的侧壁之间、第一连接法兰12与上立柱2和刚性横梁节段1101之间、第二连接法兰203与上立柱2和下立柱1之间设有多个加劲肋，以提高上立柱2和下立柱1之间、两个刚性横梁节段1101之间、上立柱2和刚性横梁节段1101之间的连接刚度。
73.本发明的工作过程如下：
74.当超高车辆如双层巴士通过时，双层巴士以垂直于限高装置的方式，撞击柔性横梁3，柔性横梁3的水平高度为设定限高高度，从而起到限高的作用。其中，以超高车辆上层车架立柱所能承受的最大撞击力作为限高装置设计的基本参数。在撞击过程中，此时在柔性横梁3的中部的柔性连接法兰302和螺栓组成的柔性横梁薄弱点处首先断裂，并连接转动件8和销轴9的带动下，绕缓冲支座7、上立柱2和下立柱1沿顺行车方向转动，至触发转向锁定装置10，锁定件1002与锁定卡块1004抵接将柔性横梁节段 301锁死，确保柔性横梁3断裂不产生二次伤害。
75.同时，套设在柔性横梁3上的高耗能材料橡胶块308，通过其受到撞击时的压缩变形，并配合连接转动件8带动柔性横梁节段301的大位移，形成双重措施，增加撞击时间，降低撞击力，避免双层巴士“削顶”所造成的严重后果，同时给予司机刹车的反应时间，从而确保双层巴士车乘客的安全。
76.当渣土车或者大货车通过时，车辆首先与限高装置撞击，在柔性横梁3 的中部的柔性连接法兰302和螺栓组成的柔性横梁薄弱点处首先断裂，使柔性横梁3撞断后在顺行车方向转动，从刚性横梁11下通过，由于横梁的受力以抗拉和抗剪为主，其受到撞击时的受力可简化为向上90度撞击力和向上45度撞击力，这样方便靠近限高装置的超高车辆通过，避免对超高车辆和限高装置造成损坏；若限高装置被撞损坏后，最终会触发转向锁定装置10锁死柔性横梁节段301，不会影响道路的通行使用，避免造成交通拥堵。
77.当严重超高车辆通过时，以水平90度撞击柔性横梁3后继续撞击上层的刚性横梁11，刚性横梁11为刚性结构，可在柔性横梁3延缓车辆速度后，限制严重超高车辆通行，保证桥梁或隧道等结构安全。
78.最后，还需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
79.在本文中使用的术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个
…
"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
80.本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。