一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置

本发明涉及桥梁防护装置领域，尤其是涉及一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置。

背景技术：

1、船撞击桥墩事件导致桥墩出现破损，变形甚至是倒塌事故。为此，研发一种可以有效的抵抗或吸收船只撞击产生的动能，保障船只撞击过程中桥墩的功能性及安全性具有显著的社会价值、经济价值。

2、如公开号为cn111155420a的发明公开了一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置，包括依次包覆设在桥墩外侧的外层高强高耐久性复合材料板、内层钢板和吸能阻尼装置，吸能阻尼装置为折纸型结构，由包括间隙结构的多个折纸型结构单元组成。在内层钢板与吸能阻尼装置之间、外层高强高耐久性复合材料板与吸能阻尼装置之间以及吸能阻尼装置的复合材料之间均填充有粘滞流体吸能材料作为填充物。

3、上述现有技术，多数通过防撞板、缓冲垫层来吸收船只撞击力，但现有的桥墩防撞装置通过防撞板、缓冲垫层仅能够少部分吸收船只的冲击动能，尤其是对于轮船这种大质量的船只而言，大部分动能仍然传递至桥墩结构中，从而严重影响桥墩的功能性甚至安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术通过防撞板、缓冲垫层仅能够少部分吸收船只的冲击动能存在防撞效果差且安全性低的缺陷而提供一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本方案提供了一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，包括抗冲击防撞结构和导轨，所述抗冲击防撞结构为纺锤形结构，所述抗冲击防撞结构为弹性结构，所述导轨固定在桥墩上，所述抗冲击防撞结构围合在桥墩的外侧，所述抗冲击防撞结构的两端可移动连接导轨。

4、优选地，所述抗冲击防撞结构包括抗冲击防撞梁，所述抗冲击防撞梁的数量为多个，相邻抗冲击防撞梁咬合式连接，所述抗冲击防撞梁为弓形结构，各个抗冲击防撞梁围合在桥墩外侧。

5、优选地，所述抗冲击防撞梁的截面为六边形，所述抗冲击防撞梁的截面为内嵌式空腔。

6、优选地，所述抗冲击防撞梁的空腔中填充泡沫，用于辅助吸收船只撞击的冲击动能。

7、优选地，所述抗冲击防撞梁的空腔中填充聚氨酯泡沫。

8、优选地，所述导轨包括多个截面为倒置梯形的子导轨，所述抗冲击防撞梁的两端设有与子导轨相配合的滑槽，所述抗冲击防撞梁通过滑槽滑动连接导轨。

9、优选地，相邻的抗冲击防撞梁之间设有弹性垫片，所述抗冲击防撞梁通过榫卯结构连接，所述弹性垫片位于榫卯结构内。

10、优选地，所述弹性垫片为聚氨酯垫片。

11、优选地，该装置还包括剪力连接件，所述抗冲击防撞梁通过剪力连接件固定在导轨上；当抗冲击防撞梁变形时，所述抗冲击防撞梁将剪力连接件剪断。

12、优选地，该装置还包括安全气囊，所述安全气囊固定在桥墩上，且位于抗冲击防撞结构内部，所述安全气囊的激发器连接剪力连接件，当剪力连接件被剪断时，所述安全气囊充气膨胀。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、(1)本方案中纺锤形结构的抗冲击防撞结构通过导轨将桥墩围合，在船只撞击桥墩时，优先接触抗冲击防撞结构，由于抗冲击防撞结构为弹性结构，纺锤结构外径收缩且长度变长，抗冲击防撞结构的两端沿着导轨移动，将船只的冲击动能转化为抗冲击防撞结构的变形能。

15、通过将具有弹性的纺锤形结构设置在桥墩的外侧，当船只撞击抗冲击防撞结构时，利用弹性收缩延长，将船只的冲击动能转化为变形能消耗，相比与现有的通过防撞板和缓冲垫层来吸收船只撞击力的防撞结构，能够更高效的对船只动能进行消耗，防撞效果和安全性更高。

16、(2)本方案中抗冲击防撞钢为可以通过类似齿轮咬合拼接的结构形式，该结构形式可以无需借助焊接便可完成多片抗冲击防撞梁的拼接。其次，当一个防撞钢梁发生变形之后，咬合设计可以使得其他钢梁一同发生变形，从而提高动能转化成变形能的效率。抗冲击防撞钢咬合拼接的组合形式，使抗冲击防撞钢梁构成装配式结构，当单片抗冲击防撞钢梁发生损坏时，无需更换整个抗冲击防撞装置，针对性拆卸更换，便可完成修复，维修方便，降低了维修成本。

17、(3)本方案中抗冲击防撞梁设有内嵌式腔体，并在腔体内填充泡沫；在发生撞击初期，抗冲击防撞梁的截面的外框架先发生变形，随着撞击的进一步发展，内嵌式空腔结构进一步发生变形，随着撞击的持续发展，最后抗冲击防撞梁背离梁截面空腔缺口发生进一步的变形。通过抗冲击防撞梁外框架的变形和内部填充的泡沫对撞击过程中的冲击功能进行吸收，截面外框架兼具良好的强度以及变形能力，能够在辅助消能的同时，保证足够的强度进行后续变形。

技术特征：

1.一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，包括抗冲击防撞结构(2)和导轨(3)，所述抗冲击防撞结构(2)为纺锤形结构，所述抗冲击防撞结构(2)为弹性结构，所述导轨(3)固定在桥墩(1)上，所述抗冲击防撞结构(2)围合在桥墩(1)的外侧，所述抗冲击防撞结构(2)的两端可移动连接导轨(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述抗冲击防撞结构(2)包括抗冲击防撞梁(21)，所述抗冲击防撞梁(21)的数量为多个，相邻抗冲击防撞梁(21)咬合式连接，所述抗冲击防撞梁(21)为弓形结构，各个抗冲击防撞梁(21)围合在桥墩(1)外侧。

3.根据权利要求2所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述抗冲击防撞梁(21)的截面为六边形，所述抗冲击防撞梁(21)的截面为内嵌式空腔。

4.根据权利要求3所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述抗冲击防撞梁(21)的空腔中填充泡沫，用于辅助吸收船只撞击的冲击动能。

5.根据权利要求4所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述抗冲击防撞梁(21)的空腔中填充聚氨酯泡沫。

6.根据权利要求2所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述导轨(3)包括多个截面为倒置梯形的子导轨，所述抗冲击防撞梁(21)的两端设有与子导轨相配合的滑槽，所述抗冲击防撞梁(21)通过滑槽滑动连接导轨(3)。

7.根据权利要求2所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，相邻的抗冲击防撞梁(21)之间设有弹性垫片(22)，所述抗冲击防撞梁(21)通过榫卯结构连接，所述弹性垫片(22)位于榫卯结构内。

8.根据权利要求7所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，所述弹性垫片为聚氨酯垫片。

9.根据权利要求1所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，该装置还包括剪力连接件(4)，所述抗冲击防撞梁(21)通过剪力连接件(4)固定在导轨(3)上；当抗冲击防撞梁(21)变形时，所述抗冲击防撞梁(21)将剪力连接件(4)剪断。

10.根据权利要求9所述的一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，其特征在于，该装置还包括安全气囊(5)，所述安全气囊(5)固定在桥墩(1)上，且位于抗冲击防撞结构(2)内部，所述安全气囊(5)的激发器连接剪力连接件(4)，当剪力连接件(4)被剪断时，所述安全气囊(5)充气膨胀。

技术总结本发明涉及一种基于仿生的桥墩装配式抗冲击防撞装置，包括抗冲击防撞结构和导轨，所述抗冲击防撞结构为纺锤形结构，所述抗冲击防撞结构为弹性结构，所述导轨固定在桥墩上，所述抗冲击防撞结构围合在桥墩的外侧，所述抗冲击防撞结构的两端可移动连接导轨。与现有技术相比，本发明具有消能效果好、安全性高等优点。技术研发人员：江祖慊,肖汝诚,宋超林,孙斌,马源,罗锐受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27