專利名稱：橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁保護用品，尤其是一種適用于各類橋梁的承臺以及碼頭、水 上(海洋)建筑減輕船舶(浮冰)撞擊災(zāi)害的防撞用品，具體地說是一種采用綠色回收材 料為主體制造的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱。
背景技術(shù)：
眾所周知，橋梁的承臺在結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般已能滿足防撞要求，但在較低通航水位 時，為了保護船舶尤其是其水下的球首部分在與承臺碰撞時，由于鋼板與混凝土承臺屬于 "硬碰硬"，船舶易嚴(yán)重受損。目前多采用在承臺周圍套上鋼結(jié)構(gòu)套箱，如杭州灣大橋，當(dāng)船 舶撞擊鋼套箱防撞裝置時，防撞結(jié)構(gòu)外層結(jié)構(gòu)鋼板發(fā)生大的變形，吸收了部分碰撞能量，但 鋼套箱造價較高；且鋼套箱通常承受單次撞擊，撞損后維修較困難；同時碰撞時船體易受 損傷；另外鋼材常年在水中易銹蝕，維護費用較高。故針對橋梁的承臺，采用新材料設(shè)計開 發(fā)造價低廉、彈性和耗能能力較好的固定式防撞緩沖系統(tǒng)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了適應(yīng)在較低通航水位時，橋梁的承臺在遭受船舶撞擊過程 中，實現(xiàn)橋梁、船舶和防撞系統(tǒng)損傷最小的要求，設(shè)計一種耗能能力較好的新型橋梁承臺復(fù) 合材料防撞柱。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，它包括復(fù)合材料殼體5，其特征是所述的復(fù)合材料 殼體5的豎向殼壁由樹脂基纖維復(fù)合材料面層1夾芯材料層2和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層 6組成，夾芯材料層2夾裝在樹脂基纖維復(fù)合材料面層1和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層6之 間；在復(fù)合材料殼體5中填充有填充材料層3，復(fù)合材料殼體5面對橋梁承臺的一面向兩邊 各延伸有一個安裝耳7，在安裝耳7上設(shè)有用于穿裝螺栓從而將防撞柱固定在橋梁承臺上 的安裝孔4。 所述的復(fù)合材料殼體5呈D形結(jié)構(gòu)或箱形結(jié)構(gòu)。 所述的組成復(fù)合材料殼體5的樹脂基纖維復(fù)合材料面層1和樹脂基纖維復(fù)合材料 內(nèi)層6均由玻璃纖維布與樹脂固化而成，玻璃纖維布為雙軸向布、多軸向布、網(wǎng)格布或纖維 氈。 所述的組成復(fù)合材料殼體5的樹脂基纖維復(fù)合材料面層1和樹脂基纖維復(fù)合材 料內(nèi)層6為碳纖維布、玄武巖纖維布或芳綸纖維布，所采用的樹脂為不飽和聚酯、乙烯基樹 脂、環(huán)氧樹脂或無機樹脂。 所述的夾芯材料層2為泡桐木夾芯、聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或
強芯氈復(fù)合材料夾層。
所述的夾芯材料層2與脂基纖維復(fù)合材料面層1及樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層6為 相同材料的整體結(jié)構(gòu)。 所述的填充材料層3為橫向布置的毛竹、聚氨酯泡沫、泡沫鋁或橡膠粒。 所述的填充材料層3為毛竹時，在毛竹之間的空隙是填充有木屑與樹脂的混合料
或橡膠粒。 所述的填充材料層3為空腹格構(gòu)結(jié)構(gòu)。 所述的螺栓4為高強不銹鋼螺栓、鍍鋅螺栓、鍍鉻、螺栓或尼龍螺栓。
本發(fā)明的有益效果 1)當(dāng)船舶與本發(fā)明的復(fù)合材料防撞柱碰撞時，本發(fā)明的防撞柱具有很大的吸能作 用，可有效減輕混凝土承臺所受到的局部損傷。 2)本發(fā)明的防撞柱的外殼面層材料為玻璃纖維/乙烯基樹脂，該面層材料俗稱 "玻璃鋼"，其耐腐蝕性能極其優(yōu)越，常用于化工廠反應(yīng)釜等，這就保證了防撞柱的使用年限 較長，以往實踐表明復(fù)合材料的使用年限完全可以達(dá)到50年以上，能耐受江水的腐蝕。
3)本發(fā)明的防撞柱質(zhì)量較輕，容易安裝，施工方便。 4)在使用中部分防撞柱遭受船舶撞擊損壞后，可方便更換，經(jīng)濟性明顯。
5)本發(fā)明的制造成本適中，防撞功能可靠、完善，使用壽命長，便于維護和修理。


圖1是本發(fā)明的防撞柱的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的防撞柱在橋梁承臺上的安裝使用狀態(tài)示意圖。 圖3是圖2的俯視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖l-3所示。 —種橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，它包括復(fù)合材料殼體5，復(fù)合材料殼體5的豎向殼 壁由樹脂基纖維復(fù)合材料面層1夾芯材料層2和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層6組成，夾芯材 料層2夾裝在樹脂基纖維復(fù)合材料面層1和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層6之間；在復(fù)合材料 殼體5中填充有填充材料層3，復(fù)合材料殼體5面對橋梁承臺的一面向兩邊各延伸有一個安 裝耳7，在安裝耳7上設(shè)有用于穿裝螺栓從而將防撞柱固定在橋梁承臺上的安裝孔4。本發(fā) 明的復(fù)合材料防撞柱的外形或呈D型(圖1)或箱型結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料體殼5圍成的空腔中案 巻有能抗剪消能材料即填充材料層3，填充材料層3可采用輕質(zhì)耗能材料(可優(yōu)選毛竹)， 復(fù)合材料防撞柱相對橋梁承臺安裝面的一面兩邊各連接有安裝耳7，安裝耳7上的安裝孔4 中穿裝螺栓以便固定在承臺四周(圖2、3)。當(dāng)船舶撞擊發(fā)生后，首先接觸D型復(fù)合材料防 撞柱，該防撞柱為彈性結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料外殼具有一定的剛度，內(nèi)部毛竹的纖維呈導(dǎo)管狀，縱 向非常牢固，很難折斷，作為填充材料，具有較高的抗剪強度。該防撞柱首先延長了撞擊時 間，削減了部分撞擊力，同時由于防撞柱的彈性模量較低，因此可有效保護船舶不至于局部 受損。當(dāng)與船舶直接接觸的部分防撞柱撞壞之后，船舶才能接觸到混凝土承臺，因此復(fù)合材 料防撞柱能有效減小承臺結(jié)構(gòu)的局部損壞。也可作為橋墩、碼頭以及海洋采油平臺等建筑的防船撞、防冰撞設(shè)施。 具體實施時纖維復(fù)合材料面層1和內(nèi)層6可由玻璃纖維布與樹脂固化而成，玻璃
纖維布可采用雙軸向布、多軸向布、網(wǎng)格布、纖維氈等，特殊領(lǐng)域也可采用碳纖維布、玄武巖
纖維布、芳綸纖維布。樹脂采用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、無機樹脂。 具體實施時，夾芯材料層2優(yōu)選為泡桐木，也可采用其它各種輕質(zhì)木材、聚氨酯泡
沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫、強芯氈等夾芯材料；也可不采用芯材2，直接由纖維復(fù)合
材料面層1構(gòu)成復(fù)合材料外殼。復(fù)合材料殼體5內(nèi)部的填充材料層3優(yōu)選橫向緊密布置的
毛竹，毛竹的破碎過程會消耗大量的撞擊能量，同時由于毛竹具有天然竹節(jié)，因而具有較強
的抗剪性能，在與船舶撞擊時，填充材料不易發(fā)生剪切破壞，毛竹之間的空隙可以填充木屑
與樹脂的混合料，或橡膠粒等，也可不填充。也可采用其它填充材料，如聚氨酯泡沫、泡沫
鋁、回收的橡膠粒等。用于將復(fù)合材料防撞柱固定在承臺四周的螺栓優(yōu)選高強不銹鋼螺栓，
也可采用鍍鋅或鍍鉻防銹處理的螺栓，或尼龍螺栓等。 以下是本發(fā)明的防撞柱的幾個實例，但本發(fā)明的保護不限于這些實例。
實例l。 本發(fā)明的復(fù)合材料橋梁防撞柱，外殼為玻璃纖維與乙烯基樹脂固化而成的復(fù)合材 料面層1 ，并采用泡桐木芯材2構(gòu)成復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)外殼，外殼截面成半圓D型，采用真空 導(dǎo)入工藝制備，采用法蘭和螺栓4將D型外殼與平板外殼組合成封閉的復(fù)合材料外殼；復(fù)合 材料外殼內(nèi)部填充橫向布置的毛竹3 ;將防撞柱圍繞矩形截面橋墩的四周間隔一定距離固 定。 實例2。 本發(fā)明的復(fù)合材料橋梁防撞柱，外殼為玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂固化而成的復(fù)合材 料面層l，構(gòu)成復(fù)合材料層合板外殼，外殼截面成箱型，并設(shè)置倒角，采用真空導(dǎo)入工藝制 備，采用法蘭和螺栓4將箱型外殼與平板外殼組合成封閉的復(fù)合材料外殼；復(fù)合材料外殼 內(nèi)部填充聚氨酯泡沫3，將防撞柱固定在靠岸碼頭的岸邊。
實例3。 本發(fā)明的復(fù)合材料橋梁防撞柱，外殼為玻璃纖維與不飽和聚酯樹脂固化而成的復(fù) 合材料面層1，并采用泡桐木芯材2構(gòu)成復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)外殼；復(fù)合材料外殼內(nèi)部填充回 收的橡膠粒3，構(gòu)成防撞柱，將防撞柱固定在海洋采油平臺的四周。
本發(fā)明的復(fù)合材料橋梁防撞柱的制造方法如下 a.首先制備一套大型木或玻璃鋼模具，在模具上采用真空導(dǎo)入工藝制備以泡桐木 為夾芯材料2的玻璃纖維/乙烯基樹脂1復(fù)合材料防撞系統(tǒng)殼體5 ; b.在復(fù)合材料殼體5的內(nèi)部橫向緊密布置毛竹3，且毛竹之間的間隙內(nèi)填充木屑 與樹脂的混合料； c.將工廠里預(yù)制好的防撞柱運至現(xiàn)場，將其間隔或連續(xù)固定在橋墩承臺的四周即 可。 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，它包括復(fù)合材料殼體(5)，其特征是所述的復(fù)合材料殼體(5)的豎向殼壁由樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)、夾芯材料層(2)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)組成，夾芯材料層(2)夾裝在樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)之間；在復(fù)合材料殼體(5)中填充有填充材料層(3)，復(fù)合材料殼體(5)面對橋梁承臺的一面向兩邊各延伸有一個安裝耳(7)，在安裝耳(7)上設(shè)有用于穿裝螺栓從而將防撞柱固定在橋梁承臺上的安裝孔(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的復(fù)合材料殼體 (5)呈D形結(jié)構(gòu)或箱形結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的組成復(fù)合材料殼 體(5)的樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)均由玻璃纖維布與 樹脂固化而成，玻璃纖維布為雙軸向布、多軸向布、網(wǎng)格布或纖維氈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的組成復(fù)合材料殼 體(5)的樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)為碳纖維布、玄武 巖纖維布或芳綸纖維布，所采用的樹脂為不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或無機樹脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的夾芯材料層(2) 為泡桐木夾芯、聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫或強芯氈復(fù)合材料夾層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的夾芯材料層(2) 與脂基纖維復(fù)合材料面層(1)及樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)為相同材料的整體結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的填充材料層(3) 為橫向布置的毛竹、聚氨酯泡沫、泡沫鋁或橡膠粒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的填充材料層(3) 為毛竹時，在毛竹之間的空隙是填充有木屑與樹脂的混合料或橡膠粒。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的填充材料層(3) 為空腹格構(gòu)結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，其特征是所述的螺栓(4)為高強 不銹鋼螺栓、鍍鋅螺栓、鍍鉻、螺栓或尼龍螺栓。
全文摘要
一種橋梁承臺復(fù)合材料防撞柱，它包括復(fù)合材料殼體(5)，其特征是所述的復(fù)合材料殼體(5)的豎向殼壁由樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)夾芯材料層(2)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)組成，夾芯材料層(2)夾裝在樹脂基纖維復(fù)合材料面層(1)和樹脂基纖維復(fù)合材料內(nèi)層(6)之間；在復(fù)合材料殼體(5)中填充有填充材料層(3)，復(fù)合材料殼體(5)面對橋梁承臺的一面向兩邊各延伸有一個安裝耳(7)，在安裝耳(7)上設(shè)有用于穿裝螺栓從而將防撞柱固定在橋梁承臺上的安裝孔(4)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，防撞功能可靠、完善，使用壽命長，便于維護和修理的優(yōu)點。
文檔編號E02D31/00GK101718104SQ20091021308
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者劉偉慶, 莊勇, 張廣, 方海, 羅昕, 陸偉東 申請人:中鐵大橋勘測設(shè)計院有限公司;南京工業(yè)大學(xué)