本發(fā)明屬于基礎(chǔ)設(shè)施防災(zāi)，具體涉及一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，在橋墩碰撞防護(hù)領(lǐng)域中，使用較為廣泛的防撞設(shè)施包括獨(dú)立式防撞設(shè)施、固定式防撞設(shè)施、自浮式防撞設(shè)施。獨(dú)立式防撞設(shè)施又可分為群樁、人工圍堰等，其最大特點(diǎn)是船舶撞擊力不直接作用于橋墩，能最大限度的保障橋墩安全，但該防撞設(shè)施會(huì)對(duì)船舶造成較大破壞，且防撞設(shè)施施工成本高、占用通航航道。固定式及自浮式防撞設(shè)施通常采用近似的結(jié)構(gòu)組成方案，目前主流的包括鋼結(jié)構(gòu)、鋼覆復(fù)合材料結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)，得益于鋼結(jié)構(gòu)的塑性變形能力可有效吸收船舶撞擊能量，延長(zhǎng)撞擊時(shí)序，降低橋梁、船舶在碰撞過(guò)程中所承受的載荷。但上述裝置在目前使用過(guò)程中仍暴露出諸多應(yīng)用缺陷，其中鋼結(jié)構(gòu)由于易受水域環(huán)境腐蝕，服役壽命較短，維護(hù)成本高；鋼覆復(fù)合材料外部復(fù)材覆蓋層與內(nèi)部鋼套箱采用膠粘工藝，粘接強(qiáng)度較低，輕微碰撞易發(fā)生剝離現(xiàn)象，加速內(nèi)部鋼箱腐蝕，此外箱體內(nèi)充耗能原件多為格柵結(jié)構(gòu)，碰撞情況下易造成局部應(yīng)力過(guò)大穿刺船體，加劇碰撞事故后果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提出，其目的是提供一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，包括鋼套箱，所述鋼套箱內(nèi)設(shè)置有對(duì)空間進(jìn)行分隔的鋼隔板，分隔的空間中分別設(shè)置有進(jìn)行一級(jí)緩沖耗能的的一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)和進(jìn)行二級(jí)緩沖耗能的二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)，所述鋼套箱通過(guò)橡膠護(hù)舷設(shè)置在橋墩外。

3、更進(jìn)一步的，所述一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)包括支撐格柵，在支撐格柵中設(shè)置有鋁蜂窩，支撐格柵、鋁蜂窩組成蜂窩-格柵耗能結(jié)構(gòu)。

4、更進(jìn)一步的，所述二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)包括鋼格柵，所述鋼格柵設(shè)置在鋼套箱內(nèi)壁與鋼隔板之間。

5、更進(jìn)一步的，所述鋁蜂窩通過(guò)膠粘面與支撐格柵進(jìn)行固定，避免二者在碰撞過(guò)程中的解體。

6、更進(jìn)一步的，所述鋼套箱外設(shè)置有uhpc層，所述uhpc層包括uhpc均力層、uhpc支撐層。

7、更進(jìn)一步的，所述uhpc均力層設(shè)置在鋼套箱遠(yuǎn)離橋墩的一側(cè)。

8、更進(jìn)一步的，所述uhpc支撐層設(shè)置在鋼套箱朝向橋墩的一側(cè)。

9、更進(jìn)一步的，所述uhpc支撐層外設(shè)置有橡膠護(hù)舷，且橡膠護(hù)舷為牢固固定的多個(gè)。

10、更進(jìn)一步的，所述一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)的空間小于二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)的空間。

11、本發(fā)明的有益效果如下：

12、本發(fā)明由于采用uhpc面板，在水域復(fù)雜服役環(huán)境下，刮擦等意外情況下結(jié)構(gòu)使用壽命較長(zhǎng)，另外，由于外露鋼結(jié)構(gòu)采用了不銹鋼復(fù)合鋼板，耐腐蝕性大幅增強(qiáng)，裝置壽命相較于現(xiàn)有方案顯著提升。

13、在耐撞性能方面，本發(fā)明具有明確的變形模式誘導(dǎo)機(jī)制，通過(guò)剛度較大的uhpc面板均攤撞擊力，通過(guò)小剛度蜂窩緩沖撞擊力，利用uhpc及密實(shí)蜂窩將撞擊力傳遞給高強(qiáng)度鋼格柵結(jié)構(gòu)，可吸收大撞擊能量，傳力路徑合理，可實(shí)現(xiàn)低、中、高不同防撞等級(jí)的覆蓋，同時(shí)提升了耗能組件壓縮行程，降低了峰值撞擊力，可設(shè)計(jì)性好，防船撞裝置的耗能效率大幅提升。

14、本發(fā)明采用的uhpc均力層、一級(jí)耗能層、二級(jí)耗能層的組合形式分工明確，并且梯度傳力路徑合理，均力層及一級(jí)耗能層組合剛度可保證二級(jí)耗能層不發(fā)生局部破壞，提升傳統(tǒng)格柵結(jié)構(gòu)吸能利用率。

15、本發(fā)明中各耗能組件工藝方案成熟，性能穩(wěn)定可控，最大限度降低了工藝對(duì)裝置性能的影響；

16、本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)思路，可以由多個(gè)單元組合而成，分節(jié)段預(yù)制，浮運(yùn)至指定位置后通過(guò)簡(jiǎn)單連接即可，整個(gè)裝置的制作及施工工藝成熟，可保證各個(gè)節(jié)段的施工質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，包括鋼套箱（2），其特征在于：所述鋼套箱（2）內(nèi)設(shè)置有對(duì)空間進(jìn)行分隔的鋼隔板（4），分隔的空間中分別設(shè)置有進(jìn)行一級(jí)緩沖耗能的的一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)和進(jìn)行二級(jí)緩沖耗能的二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)，所述鋼套箱（2）通過(guò)橡膠護(hù)舷（11）設(shè)置在橋墩（10）外。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)包括支撐格柵，在支撐格柵中設(shè)置有鋁蜂窩（3），支撐格柵、鋁蜂窩（3）組成蜂窩-格柵耗能結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)包括鋼格柵（5），所述鋼格柵（5）設(shè)置在鋼套箱（2）內(nèi)壁與鋼隔板（4）之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述鋁蜂窩（3）通過(guò)膠粘面（7）與支撐格柵進(jìn)行固定，避免二者在碰撞過(guò)程中的解體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述鋼套箱（2）外設(shè)置有uhpc層（1），所述uhpc層（1）包括uhpc均力層、uhpc支撐層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述uhpc均力層設(shè)置在鋼套箱（2）遠(yuǎn)離橋墩（10）的一側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述uhpc支撐層設(shè)置在鋼套箱（2）朝向橋墩（10）的一側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述uhpc支撐層外設(shè)置有橡膠護(hù)舷（11），且橡膠護(hù)舷（11）為牢固固定的多個(gè)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，其特征在于：所述一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)的空間小于二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)的空間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種橋梁組合多級(jí)式耗能緩沖裝置，包括鋼套箱，所述鋼套箱內(nèi)設(shè)置有對(duì)空間進(jìn)行分隔的鋼隔板，分隔的空間中分別設(shè)置有用于一級(jí)緩沖耗能的的一級(jí)耗能結(jié)構(gòu)和用于二級(jí)緩沖耗能的二級(jí)耗能結(jié)構(gòu)，所述鋼套箱通過(guò)橡膠護(hù)舷設(shè)置在橋墩外。本發(fā)明采用UHPC面板與不銹鋼復(fù)合鋼板，在水域復(fù)雜服役環(huán)境下結(jié)構(gòu)使用壽命顯著提升。在耐撞性能方面，本發(fā)明具有明確的變形模式誘導(dǎo)機(jī)制，通過(guò)剛度較大的UHPC面板分散撞擊力，通過(guò)小剛度蜂窩緩沖撞擊力，利用UHPC及密實(shí)蜂窩將撞擊力傳遞給高強(qiáng)鋼格柵結(jié)構(gòu)，耗能效率大幅提升，傳力路徑合理，可實(shí)現(xiàn)不同防撞等級(jí)的覆蓋，同時(shí)提升了耗能組件壓縮行程，降低了峰值撞擊力，可設(shè)計(jì)性好。

技術(shù)研發(fā)人員：白鴻國(guó),李艷,高峰,禚一,邸昊,徐龍德,肖登平,苗永抗,宋樹(shù)峰,王勝杰,孟繁增,齊成龍,李曉波,徐健強(qiáng),張少朋,廖立堅(jiān),王雨權(quán),劉龍,霍智超,張浩,饒建雄,彭建東,劉杰夫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6