一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112227187A(43)申请公布日2021.01.15(21)申请号202011061032.4(22)申请日2020.09.30(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人周宏元贾昆程王小娟(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.E01D19/02(2006.01)E01F15/14(2006.01)E02B3/26(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置(57)摘要本发明公开了一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，包括：外层迎撞面板，分层梯度蜂窝填充夹芯层，钢板内防撞层；夹芯层由内凹正六边形负泊松比蜂窝骨架与其内部填充的泡沫混凝土材料组成。各组件均由环氧树脂胶粘接而成，防撞夹芯结构之间通过“工字型”夹扣连接成一个整体。本装置可通过胞壁厚度梯度，填充物密度梯度，胞元高度梯度等多种形式达到分层梯度的效果。与传统防撞装置相比，本装置可通过材料的塑性变形和脆性变形吸收车辆撞击能量，并能通过改变梯度形式和梯度系数控制能量吸收过程，降低车辆撞击力峰值，能同时保护桥墩和车辆的安全。本装置占地面积较小，更换方便快捷，更换时对交通造成的不利影响较小。CN112227187ACN112227187A权利要求书1/1页1.一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：包括包裹在钢筋混凝土桥墩外表面的钢板内防撞层、中间的缓冲吸能夹芯层和外层的钢迎撞面板；缓冲吸能夹芯层由泡沫混凝土材料和内凹六边形负泊松比蜂窝骨架组成；泡沫混凝土材料填充在内凹六边形负泊松比蜂窝骨架中。2.根据权利要求1所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：钢板内防撞层、缓冲吸能夹芯层和钢迎撞面板之间通过环氧树脂胶粘接成整体后，断面结构为环状，为了使其实现工业化制作、便于运输和施工，整体分为三块三分之一圆环拼接而成，并在缓冲吸能夹芯层、钢板内防撞层和钢迎撞面板中分别预留螺栓孔以便与各组件连接；通过“工字型”连接夹扣将内层防撞面板和外层迎撞面板连接为一个整体，“工字型”连接夹扣的螺杆穿过中间的泡沫混凝土填充负泊松比蜂窝梯度缓冲吸能芯层，在受到撞击荷载作用时能够共同发挥作用，螺杆两端通过螺母固定。3.根据权利要求2所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：该“工字型”连接夹扣由高强度钢材制成。4.根据权利要求1或2所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：分层梯度负泊松比蜂窝填充结构芯层是该防撞装置的缓冲吸能部件，该防撞芯层以环状内凹六边形负泊松比蜂窝骨架为主体结构，该内凹六边形负泊松比蜂窝骨架的内径和外径根据内外防撞层和钢筋混凝土桥墩的尺寸确定；内凹六边形负泊松比蜂窝骨架由多个内凹六边形阵列胞元组成。5.根据权利要求4所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：负泊松比蜂窝骨架采用铝合金板制作而成，由负泊松比蜂窝内层背板、负泊松比蜂窝外层表板，以及两者之间的负泊松比蜂窝内凹折板组成；在制作时，首先根据钢筋混凝土桥墩尺寸和应用环境设计各部件的尺寸，通过机加工制作不同形状和不同厚度的上述三种芯层部件；然后按照设计要求使用环氧树脂胶粘剂将芯层内侧背板，中间层内凹折板和芯层外侧表板按照设计图纸进行粘贴，待胶水固化之后即可制成负泊松比蜂窝骨架。6.根据权利要求5所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：通过工厂预制应用到实际工程中，或者进行现场浇筑。7.根据权利要求1所述的一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置，其特征在于：在钢迎撞面板的外表面喷涂一层聚脲弹性材料。2CN112227187A说明书1/5页一种分层梯度负泊松比蜂窝填充桥墩防撞装置技术领域[0001]本发明涉及桥墩撞击防护技术领域，具体地说是一种以分层梯度负泊松比蜂窝填充材料为芯层的桥墩防撞夹芯结构。其中分层梯度负泊松比蜂窝填充夹芯层由内凹正六边形负泊松比蜂窝，泡沫混凝土填充物以及蜂窝之间的环氧树脂胶组成。背景技术[0002]随着城市化的快速发展，城区人口数量急剧增加，为缓解城区的交通压力并为市民提供更加舒适的交通环境，城市中的高架桥和过街天桥数量也在快速增加。这些城市基础设施在缓解交通压力的同时也带来了一些安全隐患。近些年来车辆撞击桥墩的事故不断增加，车桥相撞事故不但造成公共财产损失和交通拥堵，而且给人的生命安全带来了极大的威胁。[0003]由于城市区域行驶的车辆以小型私家车和公共交通车辆为主，其特点是车速较慢且车体质量较小，在撞击时产生的撞击力和撞击能量均较小。目前，大多数城市桥梁不采用防