[发明专利]一种传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置及防撞方法

权利要求书

1.一种传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：包括若干个传力式阻尼耗能单元；

若干个传力式阻尼耗能单元在混凝土构件外周呈直线型、弧形或圆形布设，相邻两个传力式阻尼耗能单元中的防撞板相拼接；

每个传力式阻尼耗能单元均包括碰撞系统、约束系统、动力转换系统和底板；

碰撞系统包括碰撞板、传力杆和受压阻尼；其中，碰撞板的正面用于直接承受碰撞冲击力，碰撞板的背面中部与传力杆首端相连，传力杆的尾部安装受压阻尼；

约束系统包括套筒，套筒同轴套设在传力杆中部外周，且位置固定；传力杆能在套筒内水平滑动；

动力转换系统包括曲柄、转轴、斜拉杆和受拉阻尼；转轴位置固定，曲柄的中部转动套装在转轴上，曲柄的一端与传力杆的尾端相铰接，曲柄的另一端与斜拉杆的顶端相铰接，斜拉杆的中部安装受拉阻尼，斜拉杆的底端铰接在底板上；

底板安装在邻近混凝土结构的地基中。

2.根据权利要求1所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：碰撞系统还包括若干根碰撞板斜撑，每根碰撞板斜撑的一端与碰撞板背面相连接，另一端连接在传力杆上。

3.根据权利要求2所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：套筒套设在碰撞板斜撑和受压阻尼之间的传力杆外周；约束系统还包括金属件、套筒斜撑一和套筒斜撑二；在套筒的两侧各设置一个金属件，每个金属件均通过套筒斜撑一与底板相连接，每个金属件还通过套筒斜撑二与转轴相连接。

4.根据权利要求1所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：套筒的轴向长度为20mm-60mm；套筒的内径为传力杆外径的1.2～1.5倍。

5.根据权利要求1所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：碰撞板从正面至背面依次包括ECC复合材料、阻尼橡胶和钢板。

6.根据权利要求1所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：传力杆与转轴之间的曲柄形成曲柄力臂一，长度为l₁；斜拉杆与转轴之间的曲柄形成为曲柄力臂二，长度为l₂；则l₂/l₁∈[1.5,2]。

7.根据权利要求1所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：碰撞板为平面板或曲面板；碰撞板的上翼缘标高取1.0m～1.5m、下翼缘标高取0.10m～0.20m。

8.一种传力式阻尼耗能混凝土结构防撞方法，基于权利要求1-7任一项所述的传力式阻尼耗能混凝土结构防撞装置，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，传力式阻尼耗能单元组装：组装每个传力式阻尼耗能单元，组装完成后，对每个传力式阻尼耗能单元均进行水平冲击测试；

步骤2，防撞装置组装：根据待保护混凝土结构的形状，在混凝土结构外周或混凝土结构中易撞击区域的外周，将步骤1水平冲击测试合格的若干个传力式阻尼耗能单元，呈直线型、弧形或圆形布设，形成防撞装置；相邻两个传力式阻尼耗能单元中的防撞板相互拼接；邻近混凝土结构的地基中预埋若干根钢支撑；所有底板均通过螺栓群与预埋的钢支撑相锚固；

步骤3，撞击：当撞击物冲击防撞装置的某个或相邻多个传力式阻尼耗能单元时，碰撞板直接承受碰撞冲击力，碰撞冲击力驱动传力杆沿套筒水平移动，同时驱动曲柄转动；在传力过程中，碰撞冲击力依次经阻尼橡胶、受压阻尼和受拉阻尼缓冲吸能，最终通过与底板相锚固的钢支撑将冲击能量传给大地；

步骤4，传力式阻尼耗能单元更换：撞击过后，当某个传力式阻尼耗能单元出现损坏或水平冲击测试不合格时，只需将其更换为步骤1水平测试合格的传力式阻尼耗能单元。