[实用新型]用于滚石柔性防护系统的簧胶式二级受力缓冲器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于滚石柔性防护系统的缓冲装置，尤其是一种簧胶式二级受力缓冲器。

背景技术

近年来，滚石灾害的频繁发生，其危害越来越受到地质灾害防治部门的重视。在众多防治滚石灾害的方法中，滚石柔性防护系统能够通过自身的位移、变形和振动等方式有效地消减滚石撞击该系统时所携带的能量，并以较高的滚石防护效率而著称。据文献报道，国内外有多种滚石柔性防护系统被研制出来，其中最为著名的有瑞士布鲁克(GEOBRUGG)公司研制出来的钢绳栏石网技术。该项技术被广泛应用于欧美各国，并在全世界范围内有很多成功的应用实例。为了使拦石网具有较强的消能效果，该技术考虑了以下4项专门的设计：第一，用于支撑网片的斜柱有一个具有单向铰的柱脚，即斜柱可以顺着坡向转动；第二，将事先设计好的网片悬挂在钢绳上，并与相邻的斜柱相连接，以此形成具有很大允许变形的钢绳拦石网；第三，每一根斜柱的上端由一条拉索牵引着，而拉索的另一端与埋设在上方坡体内的短锚杆相连接；第四，在拉索中(有时也可在用于支撑拦石网的钢绳中)的某一段接有一个摩擦制动环，摩擦制动环用于整个防护系统，主要起到缓冲和消能的作用。据分析，当滚石砸向钢绳拦石网时，拦石网本身的较大变形和斜柱的转动可消减滚石所携带的部分机械能。很明显，斜柱的转动允许的幅度大部分取决于钢绳拉索的柔性。虽然上述钢绳拦石网系统有较好的滚石防治效果，但其中的摩擦制动环有多处不足，其表现为：

(1)缓冲效果较差

瑞士布鲁克公司所用的摩擦制动环是一个单管环状结构，当拉索承受的拉力使管体与箍紧器之间发生相对滑动后，摩擦制动环开始收缩。在弹性范围内，摩擦制动环可以发挥其防护功能；当拉索中的拉力大到一定程度时，管体将发生不可恢复的塑性变形，甚至被拉直。由于摩擦制动环的设计受到塑性变形的限制，致使可用于缓冲的弹性变形十分有限。当管体发生了部分不可恢复的变形后，摩擦制动环的缓冲性能更是大大降低，进而会使整个柔性防护系统失去应有的防护功能。

(2)造价较高

由于仅靠管体环状结构难以达到理想的缓冲要求，布鲁克公司曾不断利用改善材料质量的途径来提高摩擦制动环的消能和制动效果。结果必然导致这一产品造价大幅度提高。

(3)容易损坏

尽管摩擦制动环的造价较高，但它所处的受力特点并没有使其发挥出应有的材料性能。当拉索中的拉力过大时，管体将发生部分不可恢复的塑性变形，进而使整个系统失去应有的防护功能。甚至在有的情况下整个管体被拉直而必须马上更换。关于摩擦制动环易于损坏的问题，许多有关论文都有论述，在现场试验中摩擦制动环易于损坏也表现出来，其中较多提到的是：布鲁克公司钢绳拦石网系统中的摩擦制动环相对于其它部件来说更容易损坏，需要较为频繁的更换。

发明内容

针对现有的滚石柔性防护系统中钢绳拦石网中存在着摩擦制动环消能效果差、造价高和容易损坏等技术缺陷，本实用新型的目的旨在提供一种用于滚石柔性防护系统的簧胶式二级受力缓冲器，它以其独具的结构特征用于滚石灾害防治的柔性防护系统，以效能好、造价低、不易损坏的特点来替代现有的摩擦制动环。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于滚石柔性防护系统的簧胶式二级受力缓冲装置，是由弹簧、弹簧仓、设有拉环、挡体的金属杆、橡胶缓冲垫片组成。弹簧仓为两个半圆柱空壳体，端部为凸台，侧面开有半孔。两橡胶垫片各位于弹簧仓端部，弹簧置于弹簧仓中部，弹簧两端与设有拉环、挡体的金属杆连接，两个半圆柱空壳体闭合，用螺钉拧紧而组成一仓体，金属杆穿过橡胶缓冲垫片从弹簧仓端孔伸出仓外。

上述的金属杆两端设有的拉环为一端封闭、一端半封闭。

本实用新型与现有技术相比，其优点是：

(1)较好的消能作用

当滚石砸在拦石网上或斜柱上时，拉索通过两端的金属拉杆使弹簧受到拉伸。若所选弹簧的弹性系数为K，长度为L，则在初始拉伸过程中施加于弹簧上的拉力F为K与拉伸量的乘积。随着拉索所承受拉力的加大，弹簧的拉伸量将加大。当弹簧欲达到最大拉伸量α时，此时金属拉杆上的金属挡体已经开始压缩弹簧仓内两端的橡胶垫片，当拉索的拉力继续增大，金属挡体、橡胶垫片与弹簧仓两端的封闭金属挡体紧贴在一起。在弹簧受拉并达到最大的拉伸量α后，拉索的拉力仍可继续通过金属挡体、橡胶垫片与弹簧仓两端封闭金属挡体挤压而使弹簧的金属仓体承受更大的拉力F。一旦当拉索承受的拉力在数值上小于Ka时，弹簧将回拉。上述这种恢复趋势可使弹簧产生振动，并在振动过程中可逐渐消减滚石携带的机械能。