[发明专利]一种缓冲吸能型腹板增强复合材料防撞装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁或码头防撞结构，尤其是一种利用复合材料制造的低成本绿色防撞装置，具体地说是一种适用于各类桥梁的桥墩、桥塔、承台、码头、水上建筑、海洋建筑以及航船用以减轻船舶、浮冰或车辆等撞击灾害的缓冲吸能型腹板增强复合材料防撞装置。

背景技术

众所周知，船（车）撞桥事故在世界各地一直在不断地发生，船撞桥事故的频率远比我们想象的更高。由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元，重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计，大量的间接损失更是难以计算。因此对桥梁采取防撞措施尤为必要，其根本目的是：防止桥梁因船舶（车辆）撞击力而发生结构毁坏，同时尽可能地保护船舶（车辆），将损失减小到最低程度。

经过多年的研究应用，国内外出现了多种针对船桥碰撞的桥墩防撞设施，但其基本原理是基于能量吸收、动量缓冲而设计的，每种防撞设施都有其特点和使用条件。具体来说防撞设施可分为两大类：一为间接式，其特点为：在桥墩之外另设防撞设施，桥墩不直接受力，让桥墩彻底回避船舶撞击的问题。如：桩群方式、薄壳筑沙围堰方式、人工岛方式等，一般适用于水浅、地质情况较好的场合。间接式防撞方法虽然一劳永逸，但会影响航道，且常常因为造价太高或者条件不具备而放弃。二为直接式，其特点为：力经过缓冲后直接作用在桥墩上，如护弦方式、绳索变形方式、缓冲材料设施方式、缓冲设施工程方式及固定或浮式套箱防撞设施等。一般使用在航道较窄、水较深的场合，通常建造费用较省，土建工程量不大。如：珠江特大桥、上海长江大桥采用钢箱型防撞装置，该消能设施利用钢材塑性变形破损消能，当船舶撞击钢套箱防撞装置时，防撞结构外层非连续（间断的）结构钢板发生大的变形，吸收了部分碰撞能量，并且延长了接触时间，使撞击力峰值得以降低，同时由于结构变形和相互作用，从而拨动船头方向，减少了船舶与结构间的能量交换。但钢套箱通常承受单次撞击，撞损后维修较困难；同时碰撞时船体易受损伤；另外钢材常年在水中易锈蚀，维护费用较高，故采用新材料设计开发新型防撞系统迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有的桥梁防撞装置存在的防撞效果差、成本高或修复难度大的问题，提供的一种能充分吸收撞击能量、成本低、应用范围广且绿色环保的缓冲吸能型腹板增强复合材料防撞装置。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种缓冲吸能型腹板增强复合材料防撞装置，它包括防撞单元，防撞单元包括壳体和位于壳体内的填充材料体，所述的壳体为复合材料面层构成的实心壳体或者为内部填充有夹芯材料的复合材料面层与夹心材料构成的夹层壳体；所述的填充材料体包括空间格构体和耗能材料，空间格构体由纤维腹板呈单层单向、单层双向、多层单向或多层多向布置在壳体内构成，耗能材料位于纤维腹板之间和/或纤维腹板与壳体的内壁之间。

所述的相邻且相互连接的任两个防撞单元之间通过连接件相连。

所述的连接件为索、不锈钢链、缆绳、钢绞线、螺栓、尼龙棒或销钉中的一种或几种的组合。

所述防撞单元的侧部设有防撞缓冲设施，所述的防撞缓冲设施通过紧固件间隔设置在防撞单元的内侧，防撞缓冲设施采用橡胶护舷或内设填充材料体的防撞袋制成。

所述的复合材料面层采用纤维与树脂制成，所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混杂纤维中的至少一种；所述的树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料中的至少一种。

所述的夹芯材料为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PEI泡沫和PMI泡沫、Balsa木、泡桐木、杉木或强芯毡中的至少一种。

所述的耗能材料为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PEI泡沫、PMI泡沫、Balsa木、泡桐木、杉木、泡沫铝、泡沫砂、蜂窝、圆管、毛竹、橡胶轮胎、橡胶粒、橡胶块、聚氨酯弹性体、砂、泡沫颗粒与砂的混合料、聚苯砂浆、空心管、空心塑料球中的至少一种。

所述的防撞单元呈条形、块形、圆形、椭圆形、弧形、“7”字形、环形、箱形。

本发明相比现有技术有如下优点：

1、本发明的各个独立的防撞单元可通过连接件快速相连成一个整体，并且单个单元损坏更换方便快速。