[发明专利]一种基于张拉整体式结构的桥墩防车撞系统

说明书

本发明提供一种基于张拉整体式结构的桥墩防车撞系统，属于桥墩防车撞技术领域，包括桥墩墩柱和张拉整体结构防撞护罩，张拉整体结构防撞护罩设置在桥墩墩柱的外侧，当车辆直接撞击在张拉整体结构防撞护罩上时，通过张拉整体结构防撞护罩吸收冲击能量来延长车辆的撞击时间，实现桥梁桥墩防撞与车辆人员安全保障的双向屏障形式，张拉整体结构防撞护罩设置为若干稳态空间结构。张拉整体结构是一种自应力、自平衡结构，对多级三棱柱张拉整体结构施加一定的预应力使其具有刚度，形成一定的结构构型，张拉整体结构能实现较好防撞效果和合理的造价，体现较高综合性，张拉整体结构对于小撞击和大撞击情况的缓冲效果都较好。

技术领域

本发明涉及桥墩防车撞技术领域，尤其涉及一种基于张拉整体式结构的桥墩防车撞系统。

背景技术

交通运输发展迅速，城市交通立交桥梁、高速路高架桥梁建造数量越来越多。相较于以前，车撞桥墩的事故数量也越来越多。人们也越来越关注桥墩防撞的研究。

桥墩防车撞装置的设计原理一般有两种，首先是刚性装置消耗车辆撞击的能量，而目前大多是弹性材料吸收车辆撞击的能量。针对原理的不同，防撞装置的材料选择出现不同，以至于影响装置的结构形式。

消耗能量原理的装置，材料一般选择刚性材料，例如：钢板等。此时，刚性装置仅仅能保护桥墩，功能性单一。刚性装置受到撞击时，产生变形，消耗掉冲击能量。其过程消耗撞击能量效果显著。此外，刚性装置一般比较笨重，所用材料较多，造价高。桥墩的刚性装置起到了保护桥墩的作用，但是使车辆严重变形、人员受伤严重。

因此，弹性材料受到关注，桥墩防车撞装置的吸收能量原理得以发展。此类装置的外部材料仍采用刚性材料，填充材料一般选择弹性材料，填充整个装置，以达到最大吸能效果，保护桥墩不受损坏。此时，没有考虑造价的因素。针对填充材料数量多、造价高的因素，提出对装置的结构形式进行改进，把装置的全填充材料形式改进为夹芯填充材料形式，降低造价。对于大撞击情况下的吸能以及缓冲效果不够理想。装置的夹芯填充材料形式，每层的材料都相同，整体吸能和缓冲效果不佳。分层逐级填充不同吸能强度的材料解决了这一问题。装置的最外层材料吸能强度最大，其他层材料吸能强度逐级依次递减。但是造价也会因为多种材料的同时使用也相应提高了。

以上两类装置的结构形式都是传统的结构形式，形成防撞效果和造价互相影响的局面，造成装置的综合性不高。随着发展，装置优化的搬运、运输措施是采取装置模块化思想。装置为模块组装形式，首先在工厂制作模块，方便工人搬运、汽车运输，再在安装现场拼装即可。这些措施是基于传统的结构形式而优化的，效果并不明显。搬运和安装时间较长，影响工作效率和交通畅通，张拉整体式结构的可折展性正好可以克服现场安装及运输的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于张拉整体式结构的桥墩防车撞系统，解决现有桥梁防撞装置防撞效果不好和造价成本高的技术问题。

现有桥墩防车撞装置基于传统的结构形式，只能满足于解决某个方面的问题。随着张拉整体结构的发展，越来越多的研究表明优化设计后的张拉整体式结构不仅具有优越的力学性能和高效的耗能能力，其在其在美观性、易模块化设计及可折展特性也有着突出的表现，但是总体而言张拉整体式结构的应用研究较少，其中应用于桥墩防撞装置仍属于空白领域，本发明正可以补充该领域的空白，具有巨大的市场潜力。

针对目前桥墩防车撞装置的主要问题包括：(1)若使用刚性材料，对于大撞击情况也能提供较好的防撞效果，同时对于车辆和人员的损害较大。(2)若使用弹性材料作为装置的填充材料，缓冲效果好，而且对于车辆以及人员的损害小，但在大撞击情况下，防撞效果不佳。(3)目前桥墩防车撞装置关于优化的搬运、安装方面措施不够简便，不能从结构的根本形式上进行优化。