一种桥墩防撞装置及其设计方法

本申请涉及桥梁防撞，尤其涉及一种桥墩防撞装置及其设计方法。

背景技术：

1、桥梁是一种跨越河流、海峡、道路或其他障碍物的结构，通常由桥墩和桥面组成。桥墩是桥梁结构的重要组成部分，桥墩被破坏将会影响桥梁的安全。对于存在落石撞击安全风险的山区桥梁和车辆撞击安全风险的城市跨线桥梁，一般都需要采取相应的防护措施，如设置桥梁防撞装置，以保证桥梁在极端冲击荷载下的安全性。

2、目前的桥墩防撞装置，可以通过对原有结构的加固增强，以提高结构的抗撞能力。比如在原有桥梁的桥墩外设置钢护筒，并在桥墩的外壁和钢护筒之间灌注混凝土，来提高桥墩的抗冲击能力。采用设置钢护筒和灌注混凝土的方式，混凝土会与桥墩直接连接，依附于桥墩设置，当受到撞击时，同样会对桥墩有所损伤。也可以通过采用单一的阻尼器、金属材料、复合材料、泡沫材料或者几种消能材料(构件)的组合，吸收外界碰撞能力，起到结构防护的作用。比如申请号为201610748532.2，名称为一种桥墩防撞模块的专利，桥墩防撞模块包括固定层、流珠层、粗弹簧层、密实弹簧层和软胶墩层，其中，固定层内侧与桥墩软连接。如该专利附图所示，该防撞模块与桥墩的连接方式需要在桥墩上凿洞或者挖孔，会对桥墩有所损伤。

3、现有的桥墩防撞装置安装时，其依附于桥墩进行设置，需要与桥墩直接连接，或者在桥墩上凿洞、挖孔，会对桥墩有所损伤。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种桥墩防撞装置及其设计方法，解决了现有的桥墩防撞装置安装时，其依附于桥墩进行设置，需要与桥墩直接连接，或者在桥墩上凿洞、挖孔，会对桥墩有所损伤的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种桥墩防撞装置，包括防撞板和吸能组件；所述桥墩的两侧分别设置一块所述防撞板，且两块所述防撞板的表面均与道路的延伸方向垂直；所述防撞板的两侧分别设置一组所述吸能组件；所述吸能组件固设于地面，两侧分别与两块所述防撞板的同一侧滑动连接，并能发生弹性形变。

4、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述吸能组件包括立柱、弹性件和挡板；所述桥墩两侧的地面分别固设一根所述立柱；每根所述立柱上铰接两块所述挡板；两块所述挡板的背离桥墩的表面之间设置所述弹性件；所述挡板的朝向桥墩的表面与所述防撞板滑动连接。

5、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述挡板的朝向桥墩的表面设置有至少一条滑槽；所述滑槽的延伸方向均与所述立柱垂直；所述防撞板的端面设置有与所述滑槽相配合的滑动件。

6、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述滑动件包括柱体和球体；所述柱体的一端固设于所述防撞板的端面，另一端与所述球体转动连接；所述球体与所述滑槽相配合并能沿所述滑槽滚动。

7、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，每条所述滑槽的底面设置有多个限位件；所述限位件被配置为限制所述滑动件向背离所述立柱的方向运动。

8、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述限位件为直角三角形块；直角的一条直角边所在面位于滑槽的底面，另一条直角边所在面朝向所述立柱。

9、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述弹性件为弹簧。

10、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，桥墩防撞装置还包括护筒；所述护筒套设于所述防撞板和所述吸能组件外。

11、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，两组所述吸能组件沿垂直于所述防撞板的表面的直线对称设置。

12、第二方面，本发明实施例提供了一种桥墩防撞装置的设计方法，用于设计上述所述的桥墩防撞装置，包括：

13、确定桥墩的结构参数，碰撞物的质量和冲击速度以获得所述碰撞物与所述桥墩的设计碰撞力；

14、根据所述桥墩的结构参数，所述设计碰撞力确定防撞板和挡板的尺寸、厚度和材料；

15、根据所述防撞板的布置及撞击变形要求，将所述设计碰撞力作为在所述防撞板垂直自身表面方向上达到设计变形时的最大拦截力，计算弹性件的刚度系数，根据刚度系数选取弹性件；

16、安装所述挡板、所述弹性件和所述防撞板。

17、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

18、本发明实施例提供了的桥墩防撞装置，包括防撞板和吸能组件。桥墩的两侧分别设置一块防撞板，且两块防撞板的表面均与道路的延伸方向垂直。防撞板的两侧分别设置一组吸能组件。吸能组件固设于地面，两侧分别与两块防撞板的同一侧滑动连接，并能发生弹性形变。

19、在实际中，桥墩的位于道路的延伸方向的前方和后方的两侧会被撞击，该两侧分别设置一块防撞板，防撞板的两侧分别设置一组吸能组件，能够将桥墩保护起来。而两块防撞板的表面与道路的延伸方向垂直，从而当桥墩受到撞击时，防撞板和吸能组件构成的围护中，会先撞到防撞板上，由于吸能组件的两侧分别与两块防撞板的同一侧滑动连接，防撞板受撞击移动引起吸能组件发生弹性形变，阻碍防撞板移动，整个桥墩防撞装置抵抗和分散撞击力，防止桥墩损坏。本申请的桥墩防撞装置不依附于桥墩，自行独立设置，不需要在桥墩上安装，不与桥墩连接，也不需要在桥墩上凿洞或挖孔，不破坏桥墩的结构，安装时不会对桥墩有所损伤。在防撞板和吸能组件的共同作用下，当受到撞击时，撞击防撞板，通过计算确定吸能组件的弹性形变，可以做到撞击防撞板而不碰到桥墩，抵抗和分散撞击力，撞击力也不会对桥墩有所损伤，是一种高效、低成本、施工简单的无损式桥墩防撞装置，能够保护桥墩在车辆、落石等极端冲击载荷作用下的安全性，同时桥墩防撞装置在损坏后可以快速进行维修和更换。

技术特征：

1.一种桥墩防撞装置，其特征在于，包括防撞板和吸能组件；

2.根据权利要求1所述的桥墩防撞装置，其特征在于，所述吸能组件包括立柱、弹性件和挡板；

3.根据权利要求2所述的桥墩防撞装置，其特征在于，所述挡板的朝向桥墩的表面设置有至少一条滑槽；

4.根据权利要求3所述的桥墩防撞装置，其特征在于，所述滑动件包括柱体和球体；

5.根据权利要求3或4所述的桥墩防撞装置，其特征在于，每条所述滑槽的底面设置有多个限位件；

6.根据权利要求5所述的桥墩防撞装置，其特征在于，所述限位件为直角三角形块；

7.根据权利要求2所述的桥墩防撞装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

8.根据权利要求1所述的桥墩防撞装置，其特征在于，还包括护筒；

9.根据权利要求1所述的桥墩防撞装置，其特征在于，两组所述吸能组件沿垂直于所述防撞板的表面的直线对称设置。

10.一种桥墩防撞装置的设计方法，其特征在于，用于设计权利要求2～9任一项所述的桥墩防撞装置，包括：

技术总结
本申请公开了一种桥墩防撞装置及其设计方法，属于桥梁防撞技术领域，能够解决现有的桥墩防撞装置安装时，其依附于桥墩进行设置，需要与桥墩直接连接，或者在桥墩上凿洞、挖孔，会对桥墩有所损伤的问题。桥墩防撞装置包括防撞板和吸能组件；桥墩的两侧分别设置一块防撞板，且两块防撞板的表面均与道路的延伸方向垂直；防撞板的两侧分别设置一组吸能组件；吸能组件固设于地面，两侧分别与两块防撞板的同一侧滑动连接，并能发生弹性形变。本申请不依附于桥墩，自行独立设置，不需要在桥墩上安装，不与桥墩连接，也不需要在桥墩上凿洞或挖孔，不破坏桥墩的结构，安装时不会对桥墩有所损伤。

技术研发人员：药天运,贾梦怡,仝朝康,赵煜,杨冰晨,周勇军,景媛,胡海洋
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22