本發(fā)明屬于橋梁工程建設(shè)中安全防護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種柔性蜂窩結(jié)構(gòu)防撞裝置，其能夠同時(shí)保護(hù)橋墩以及車(chē)輛，且能主動(dòng)適應(yīng)各種形式和尺寸的橋墩。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，跨線橋等許多大橋越來(lái)越多，在緩解交通壓力的同時(shí)也帶來(lái)了諸多的交通事故隱患，比如高速行駛的汽車(chē)與橋墩相撞的慘案并不少見(jiàn)。因此，對(duì)橋墩防止車(chē)撞裝置的研究十分有意義和必要性。

目前，國(guó)內(nèi)主流的防撞裝置大都是彈性變形防撞設(shè)施以及壓壞變形防撞設(shè)施。其基本原理都是通過(guò)利用防撞裝置與車(chē)輛接觸產(chǎn)生的彈性材料形變以及鋼板等骨材的破壞等來(lái)吸收能量，從而起到緩沖的作用來(lái)保護(hù)橋梁。常用的是鋼結(jié)構(gòu)變形吸能裝置，該消能設(shè)施利用鋼材塑性變形破損吸能，當(dāng)汽車(chē)撞擊防撞裝置時(shí)，防撞結(jié)構(gòu)鋼板發(fā)生大變形，吸收部分碰撞能量，并且延長(zhǎng)了接觸時(shí)間，使撞擊力峰值得以降低，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)變形和相互作用，以及防撞裝置并未固定可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而撥動(dòng)車(chē)頭方向，減少了車(chē)輛與結(jié)構(gòu)間的能量交換。但是現(xiàn)有裝置主體采大部分采用鋼材料，碰撞時(shí)形變往往過(guò)小或者不足，吸能效果不夠理想，而且由于整體剛性太大，對(duì)于車(chē)輛的保護(hù)效果有限。而且現(xiàn)有的防撞裝置設(shè)計(jì)安裝時(shí)需要根據(jù)橋墩自身的位置，外形形狀，車(chē)流量以及周?chē)h(huán)境條件等多重因素來(lái)進(jìn)行。因此現(xiàn)階段的橋梁防撞裝置必須按照對(duì)應(yīng)橋梁的具體條件定制，而且裝置大都是直接焊接在基座之上，從而帶來(lái)的一系列如造價(jià)高，保養(yǎng)費(fèi)高，維修費(fèi)用高的缺點(diǎn)，而且由于設(shè)計(jì)生產(chǎn)往往會(huì)耗費(fèi)較多時(shí)間，更是無(wú)形之中增加了很多時(shí)間成本。普遍的橋梁防撞裝置的造價(jià)都在幾百萬(wàn)甚至千萬(wàn)的級(jí)別，然而往往如此高成本的裝置在經(jīng)受一次撞擊之后就會(huì)收到不可恢復(fù)的破壞，如此一來(lái)，造成了極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的損失。

總而言之，在現(xiàn)有的技術(shù)中，絕大部分的防撞裝置的主體都是由剛度很大的鋼箱等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，雖然這樣保證了防撞裝置的剛度，但是還存在以下缺陷和不足：(1)碰撞時(shí)傳統(tǒng)防撞裝置的結(jié)構(gòu)變形小，吸能效果一般，導(dǎo)致傳統(tǒng)防撞裝置對(duì)于橋墩保護(hù)效果能達(dá)到要求，但是對(duì)車(chē)輛的保護(hù)能力卻不足，(2)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的防撞裝置需要根據(jù)橋墩的各個(gè)參數(shù)來(lái)提前設(shè)計(jì)制造，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本高，(3)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于其外形特點(diǎn)以及本身的材料特性，普遍存在安裝不便等缺點(diǎn)。由于存在上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需做出進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，找到一種新的結(jié)構(gòu)形式的防撞裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種柔性蜂窩結(jié)構(gòu)防撞裝置，其由彈性材料制成的內(nèi)層防撞圈和剛性材料制成的外層防撞圈構(gòu)成，內(nèi)層防撞圈為柔性材料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部填充有吸能材料，同時(shí)具有良好的剛度以及柔性，碰撞時(shí)能產(chǎn)生較大變形以及優(yōu)異的吸能效果，同時(shí)保護(hù)了橋墩以及車(chē)輛。且該結(jié)構(gòu)能夠提前生產(chǎn)，主動(dòng)適應(yīng)各種類(lèi)型的橋墩，安裝迅速且方便，大大降低了時(shí)間以及經(jīng)濟(jì)成本，尤其適用于各類(lèi)橋墩的防撞設(shè)計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種柔性蜂窩結(jié)構(gòu)防撞裝置，其特征在于，包括依次包覆在橋墩外圍的內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈，

所述內(nèi)層防撞圈的主體結(jié)構(gòu)包括同軸套設(shè)的兩柔性板和夾在兩柔性板之間的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由柔性材料制成，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由若干個(gè)多邊形孔體緊密排列構(gòu)成，相鄰的多邊形孔體之間共用鄰邊，所述外層防撞圈為包覆在內(nèi)層防撞圈外側(cè)的一層剛性材料，所述內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈的接口設(shè)置在同一位置處，在接口處通過(guò)一連接裝置將內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈連接固定。

具體地，所述外層防撞圈為弧面結(jié)構(gòu)，在遇到碰撞時(shí)，能彎曲成球面，有效地將應(yīng)力均勻分散，減少應(yīng)力集中造成的局部結(jié)構(gòu)破壞。而內(nèi)層防撞圈采用蜂窩狀的主體結(jié)構(gòu)，能夠增加結(jié)構(gòu)的柔性，有效地吸收能量起到緩沖作用，在保證整體剛度的同時(shí)還能減輕整體結(jié)構(gòu)的重量。外層防撞圈和內(nèi)層防撞圈結(jié)合共同構(gòu)成防撞裝置，具有良好的防撞吸收緩沖的作用。而其通過(guò)連接裝置固定，則方便在損壞后進(jìn)行更換。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多邊形孔體為垂直于橋墩中心線方向設(shè)置的通孔，相鄰多邊形孔體之間緊密排列。采用具有空腔的多邊形孔體能夠有效地吸收緩沖和減輕重量，而根據(jù)需要將多邊形孔體采用垂直于橋墩中心線方向，則能夠極大地吸收碰撞時(shí)的能量，減少對(duì)橋墩和車(chē)輛的損壞。

優(yōu)選地，所述內(nèi)層防撞圈的多邊形孔體的形狀為正六邊形、正四邊形或正八邊形。較多的比較試驗(yàn)表明，正多邊形的多邊形孔體構(gòu)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)整齊均勻，能有效地將外界沖擊力均勻分散，其緩沖效果更好。

優(yōu)選地，所述蜂窩結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)為聚氨酯材料。聚氨酯材料質(zhì)地柔軟，在破壞變形時(shí)對(duì)車(chē)輛的反作用力大大降低，相較于傳統(tǒng)裝置可以更好的保護(hù)車(chē)輛，降低損失。

優(yōu)選地，所述多邊形孔體內(nèi)部填充有吸能材料，該吸能材料為聚氨酯泡沫、玻璃泡沫、pvc泡沫或泡沫鋁。上述材料均為泡沫狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕，且能夠有效提高緩震吸能效果，減少對(duì)車(chē)輛和橋墩的沖擊。

優(yōu)選地，所述外層防撞圈由鋼板制成。

優(yōu)選地，所述連接裝置為“工字型”的夾扣，所述內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈接口的兩端分別卡入夾扣的兩側(cè)，所述夾扣上下梁的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有多個(gè)穿孔，螺栓穿過(guò)內(nèi)、外層防撞圈和穿孔，將內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈連接固定。

優(yōu)選地，所述夾扣由高強(qiáng)度鋼或柔性材料制成。

較多的比較試驗(yàn)表明，采用“工字型”夾扣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外層防撞圈的連接固定，而且由于其采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，占用空間小，安裝簡(jiǎn)便，使得防撞圈可以截取任意長(zhǎng)度，使本發(fā)明的防撞裝置能夠主動(dòng)適應(yīng)各種橋墩的特性，而采用高強(qiáng)度鋼或柔性材料則能夠適應(yīng)不同場(chǎng)合的使用需要。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明的防撞裝置采用外層防撞圈和內(nèi)層防撞圈結(jié)合共同構(gòu)成，具有良好的防撞吸收緩沖的作用。內(nèi)層防撞圈主體采用蜂窩狀結(jié)構(gòu)以及柔性材料，在保證剛度足夠的同時(shí)增加了結(jié)構(gòu)的柔性，降低了結(jié)構(gòu)的重量，同時(shí)具有良好的耐撞性。彈性體制成的內(nèi)層防撞圈與剛性材料制成的外層防撞圈連接在一起，使剛性材料和彈性體芯材在碰撞時(shí)能作為一個(gè)整體彎曲成球面，使撞擊點(diǎn)的受力比傳統(tǒng)的加筋板結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布更為均勻，減小局部結(jié)構(gòu)實(shí)效破壞，從而提高防撞裝置夾層板結(jié)構(gòu)的橫向極限承載能力和耐撞性。

(2)本發(fā)明的內(nèi)層防撞圈采用具有空腔的多邊形孔體，能夠有效地吸收緩沖和減輕重量，采進(jìn)一步采用正六邊形的多邊形孔體構(gòu)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)整齊均勻，能有效地將外界沖擊力均勻分散，其緩沖效果更好。所述多邊形孔體內(nèi)部填充有吸能材料，則進(jìn)一步加強(qiáng)了其緩震吸能效果，使整體的結(jié)構(gòu)在收到碰撞沖擊載荷時(shí)能充分緩沖、吸收能量，尤其能夠減對(duì)于車(chē)輛的損壞。

(3)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)采用聚氨酯材料，其質(zhì)地柔軟，在破壞變形時(shí)對(duì)車(chē)輛的反作用力大大降低，相較于傳統(tǒng)裝置可以更好的保護(hù)車(chē)輛，降低損失。而吸能材料為聚氨酯泡沫、玻璃泡沫、pvc泡沫或泡沫鋁，上述材料均為泡沫狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕，且能夠有效提高緩震吸能效果，減少對(duì)車(chē)輛和橋墩的沖擊。

(4)本發(fā)明采用“工字型”夾扣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外層防撞圈的連接固定，而且由于其采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，占用空間小，安裝簡(jiǎn)便，使得防撞圈可以截取任意長(zhǎng)度，使本發(fā)明的防撞裝置能夠主動(dòng)適應(yīng)各種橋墩的特性，而采用高強(qiáng)度鋼或柔性材料則能夠適應(yīng)不同場(chǎng)合的使用需要。

(5)本發(fā)明由于聚氨酯材質(zhì)柔軟的特性，可以任意截取合適的長(zhǎng)度，從而能夠主動(dòng)適應(yīng)各種形式的橋墩，可以直接在現(xiàn)場(chǎng)包裹安裝。相比于傳統(tǒng)裝置需要被動(dòng)設(shè)計(jì)制造，省去了設(shè)計(jì)形式，制作模具等過(guò)程，大大降低了防撞裝置的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸以及安裝的成本，適合大規(guī)模推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的防撞裝置的基本結(jié)構(gòu)圖；

圖2是圖1中防撞裝置的a-a截面剖視圖；

圖3是本發(fā)明的防撞裝置與不同形狀的橋墩的適應(yīng)示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-外層防撞圈，2-內(nèi)層防撞圈，3-多邊形孔體，4-連接裝置，5-螺栓。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是本發(fā)明的一種柔性蜂窩結(jié)構(gòu)防撞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，包括依次包覆在橋墩外圍的內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈，

所述內(nèi)層防撞圈的主體結(jié)構(gòu)包括同軸套設(shè)的兩柔性板和夾在兩柔性板之間的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由柔性材料制成，所述蜂窩結(jié)構(gòu)由若干個(gè)多邊形孔體緊密排列構(gòu)成，相鄰的多邊形孔體之間共用鄰邊，所述外層防撞圈為包覆在內(nèi)層防撞圈外側(cè)的一層剛性材料，所述內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈的接口設(shè)置在同一位置處，在接口處通過(guò)一連接裝置將內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈連接固定。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述多邊形孔體為垂直于橋墩中心線方向設(shè)置的通孔，相鄰多邊形孔體之間緊密排列。該多邊形孔體的形狀可以為正六邊形、正四邊形或正八邊形等任意合適形式。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)為聚氨酯材料。所述多邊形孔體內(nèi)部可以填充有吸能材料，該吸能材料優(yōu)選為聚氨酯泡沫、玻璃泡沫、pvc泡沫或泡沫鋁。而所述外層防撞圈可以由鋼板制成。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述連接裝置為“工字型”的夾扣，所述內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈接口的兩端分別卡入夾扣的兩側(cè)，所述夾扣上下梁的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有多個(gè)穿孔，螺栓穿過(guò)內(nèi)、外層防撞圈和穿孔，將內(nèi)層防撞圈和外層防撞圈連接固定。所述夾扣由高強(qiáng)度鋼或柔性材料制成。

為更好地解釋本發(fā)明，下面給出具體實(shí)施例：

參照附圖1(基本結(jié)構(gòu)圖)，一種柔性蜂窩結(jié)構(gòu)防撞裝置包括環(huán)繞在橋墩周?chē)囊粚尤嵝跃郯滨ブ瞥傻膬?nèi)層防撞圈2，內(nèi)層防撞圈2的主體上設(shè)置有多個(gè)正六邊形孔體3。在內(nèi)層防撞圈2的外表面附有一層鋼板形成外層防撞圈1。在內(nèi)層防撞圈2和外層防撞圈1的接頭處，兩防撞圈分別卡入“工字型”卡扣4的兩側(cè)，通過(guò)螺栓5以栓接的方式連接固定于橋墩之上。

參照附圖1，聚氨酯材料的內(nèi)層防撞圈2保證了裝置主體具有良好的變形吸能效果，同時(shí)由于材質(zhì)本身的特性也能更好的保護(hù)車(chē)輛。正六邊形孔體3內(nèi)填充的聚氨酯泡沫，可以有效提高緩震吸能效果，而且減輕了主體的重量，方便運(yùn)輸安裝，降低成本。外層鋼板1則保證了裝置的剛度，有效降低了裝置在碰撞時(shí)出現(xiàn)的失效的概率，且能夠和內(nèi)層防撞圈形成一個(gè)整體來(lái)提供更好的保護(hù)效果。“工字型”夾扣，采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，占用空間小，安裝簡(jiǎn)便，使得防撞圈可以截取任意長(zhǎng)度，保證了結(jié)構(gòu)主動(dòng)適應(yīng)各種橋墩的特性。

在車(chē)輛由于各種不可控原因撞上橋墩時(shí)，首先與外層鋼板接觸，然后將撞擊力傳輸?shù)絻?nèi)層蜂窩狀防撞圈。由于正六邊形開(kāi)孔以及填充物的存在，以及內(nèi)層聚氨酯材質(zhì)的特性，內(nèi)層防撞圈產(chǎn)生較大形變，將剛性碰撞轉(zhuǎn)化為彈塑性碰撞，吸收了大量能量且有效降低了車(chē)輛的速度，同時(shí)保護(hù)了橋墩以及車(chē)輛。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。