[发明专利]一种具有负泊松比效应的桥墩防撞设施及其设计方法

权利要求书

1.一种具有负泊松比效应的桥墩防撞设施，其特征在于：该桥墩防撞设施为围绕桥墩设置的环形装置，包括防撞外壳、内部框架和填充核心；

所述防撞外壳和内部框架的基材为玻璃纤维增强复合材料，所述填充核心为PU泡沫；

所述内部框架为反手性内凹结构框架，采用负泊松比反手性内凹单元的周期性排列；

所述防撞外壳长L和宽W的尺寸与所防护的桥墩大小相适配；

所述反手性内凹结构框架的肋凹角满足：90°≤θ≤180°；所述反手性内凹结构框架的胞元圆心距D与外壳长L的关系应满足：15≤L/D≤30；所述反手性内凹结构框架的胞元圆心距D与厚度t的关系应满足：5≤D/t≤10。

2.根据权利要求1所述的一种具有负泊松比效应的桥墩防撞设施的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据实际的桥墩尺寸来设计防撞外壳、反手性内凹结构框架和填充核心的尺寸，其中反手性内凹结构框架应满足θ角度的限制；

2)选用玻璃纤维增强复合材料作为防撞外壳和内部框架的基础材料，均为手糊法一次成型；

3)将预先切割好的PU泡沫填充到防撞外壳和内部框架中，制成具有负泊松比效应的自浮式桥墩防撞设施。

4)将该桥墩防撞设施包裹在桥墩周围，当桥墩承受船舶撞击时，首先由纤维增强复合材料防撞外壳首先承担荷载，再传递给内部结构，由于反手性内凹结构的负泊松比效应，内部框架受压收缩与泡沫核心相互挤压，起到了缓冲的作用，从而较大削弱了撞击力。