一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置的制作方法

本发明属于基础设施防灾，具体涉及一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置。

背景技术：

1、目前，在桥墩碰撞防护领域中，使用较为广泛的防撞设施包括独立式防撞设施、固定式防撞设施、自浮式防撞设施。独立式防撞设施又可分为群桩、人工围堰等，其最大特点是船舶撞击力不直接作用于桥墩，能最大限度的保障桥墩安全，但该防撞设施会对船舶造成较大破坏，且防撞设施施工成本高、占用通航航道。固定式及自浮式防撞设施通常采用近似的结构组成方案，目前主流的包括钢结构、钢覆复合材料结构两大类，得益于钢结构的塑性变形能力可有效吸收船舶撞击能量，延长撞击时序，降低桥梁、船舶在碰撞过程中所承受的载荷。但上述装置在目前使用过程中仍暴露出诸多应用缺陷，其中钢结构由于易受水域环境腐蚀，服役寿命较短，维护成本高；钢覆复合材料外部复材覆盖层与内部钢套箱采用胶粘工艺，粘接强度较低，轻微碰撞易发生剥离现象，加速内部钢箱腐蚀，此外箱体内充耗能原件多为格栅结构，碰撞情况下易造成局部应力过大穿刺船体，加剧碰撞事故后果。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置。

2、本发明的技术方案是：一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，包括钢套箱，所述钢套箱内设置有对空间进行分隔的钢隔板，分隔的空间中分别设置有进行一级缓冲耗能的的一级耗能结构和进行二级缓冲耗能的二级耗能结构，所述钢套箱通过橡胶护舷设置在桥墩外。

3、更进一步的，所述一级耗能结构包括支撑格栅，在支撑格栅中设置有铝蜂窝，支撑格栅、铝蜂窝组成蜂窝-格栅耗能结构。

4、更进一步的，所述二级耗能结构包括钢格栅，所述钢格栅设置在钢套箱内壁与钢隔板之间。

5、更进一步的，所述铝蜂窝通过胶粘面与支撑格栅进行固定，避免二者在碰撞过程中的解体。

6、更进一步的，所述钢套箱外设置有uhpc层，所述uhpc层包括uhpc均力层、uhpc支撑层。

7、更进一步的，所述uhpc均力层设置在钢套箱远离桥墩的一侧。

8、更进一步的，所述uhpc支撑层设置在钢套箱朝向桥墩的一侧。

9、更进一步的，所述uhpc支撑层外设置有橡胶护舷，且橡胶护舷为牢固固定的多个。

10、更进一步的，所述一级耗能结构的空间小于二级耗能结构的空间。

11、本发明的有益效果如下：

12、本发明由于采用uhpc面板，在水域复杂服役环境下，刮擦等意外情况下结构使用寿命较长，另外，由于外露钢结构采用了不锈钢复合钢板，耐腐蚀性大幅增强，装置寿命相较于现有方案显著提升。

13、在耐撞性能方面，本发明具有明确的变形模式诱导机制，通过刚度较大的uhpc面板均摊撞击力，通过小刚度蜂窝缓冲撞击力，利用uhpc及密实蜂窝将撞击力传递给高强度钢格栅结构，可吸收大撞击能量，传力路径合理，可实现低、中、高不同防撞等级的覆盖，同时提升了耗能组件压缩行程，降低了峰值撞击力，可设计性好，防船撞装置的耗能效率大幅提升。

14、本发明采用的uhpc均力层、一级耗能层、二级耗能层的组合形式分工明确，并且梯度传力路径合理，均力层及一级耗能层组合刚度可保证二级耗能层不发生局部破坏，提升传统格栅结构吸能利用率。

15、本发明中各耗能组件工艺方案成熟，性能稳定可控，最大限度降低了工艺对装置性能的影响；

16、本发明采用模块化设计思路，可以由多个单元组合而成，分节段预制，浮运至指定位置后通过简单连接即可，整个装置的制作及施工工艺成熟，可保证各个节段的施工质量。

技术特征：

1.一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，包括钢套箱（2），其特征在于：所述钢套箱（2）内设置有对空间进行分隔的钢隔板（4），分隔的空间中分别设置有进行一级缓冲耗能的的一级耗能结构和进行二级缓冲耗能的二级耗能结构，所述钢套箱（2）通过橡胶护舷（11）设置在桥墩（10）外。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述一级耗能结构包括支撑格栅，在支撑格栅中设置有铝蜂窝（3），支撑格栅、铝蜂窝（3）组成蜂窝-格栅耗能结构。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述二级耗能结构包括钢格栅（5），所述钢格栅（5）设置在钢套箱（2）内壁与钢隔板（4）之间。

4.根据权利要求2所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述铝蜂窝（3）通过胶粘面（7）与支撑格栅进行固定，避免二者在碰撞过程中的解体。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述钢套箱（2）外设置有uhpc层（1），所述uhpc层（1）包括uhpc均力层、uhpc支撑层。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述uhpc均力层设置在钢套箱（2）远离桥墩（10）的一侧。

7.根据权利要求5所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述uhpc支撑层设置在钢套箱（2）朝向桥墩（10）的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述uhpc支撑层外设置有橡胶护舷（11），且橡胶护舷（11）为牢固固定的多个。

9.根据权利要求1所述的一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，其特征在于：所述一级耗能结构的空间小于二级耗能结构的空间。

技术总结本发明公开了一种桥梁组合多级式耗能缓冲装置，包括钢套箱，所述钢套箱内设置有对空间进行分隔的钢隔板，分隔的空间中分别设置有用于一级缓冲耗能的的一级耗能结构和用于二级缓冲耗能的二级耗能结构，所述钢套箱通过橡胶护舷设置在桥墩外。本发明采用UHPC面板与不锈钢复合钢板，在水域复杂服役环境下结构使用寿命显著提升。在耐撞性能方面，本发明具有明确的变形模式诱导机制，通过刚度较大的UHPC面板分散撞击力，通过小刚度蜂窝缓冲撞击力，利用UHPC及密实蜂窝将撞击力传递给高强钢格栅结构，耗能效率大幅提升，传力路径合理，可实现不同防撞等级的覆盖，同时提升了耗能组件压缩行程，降低了峰值撞击力，可设计性好。技术研发人员：白鸿国,李艳,高峰,禚一,邸昊,徐龙德,肖登平,苗永抗,宋树峰,王胜杰,孟繁增,齐成龙,李晓波,徐健强,张少朋,廖立坚,王雨权,刘龙,霍智超,张浩,饶建雄,彭建东,刘杰夫受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6