[发明专利]一种用于高架桥桥墩的复合多层防爆装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程中桥梁结构的防灾减灾领域，特别涉及到桥梁结构中桥墩的安全领域，更具体地说，涉及一种用于高架桥梁桥墩的抗爆炸防护的装置。

背景技术

近些年来，恐怖爆炸袭击频频发生，通过汽车炸弹实施对桥梁工程的爆炸破坏已经成为恐怖分子达到其恐怖袭击目的的主要手段之一；此外，偶然性爆炸事故，例如烟花爆炸、油气等在运输过程中发生的意外爆炸，对桥梁工程所造成的危害也不容忽视；更为重要的是：面对复杂多变的国际环境，打赢局部高技术条件下的常规战争已经成为我国防御性国防政策的战略指导思想。桥梁是交通生命线工程的重要组成部分，桥梁工程一旦遭到恐怖爆炸袭击或高技术常规武器打击，必将造成生命线交通工程瘫痪、区域经济联系中断等一系列灾难性连锁效应。

桥梁墩柱是桥梁结构的关键受力构件之一，桥梁墩柱的破坏是桥梁结构各构件破坏中最灾难性的，严重的将导致整个桥梁结构的连续倒塌而丧失功能，因此开展桥梁墩柱的抗爆防护成为重要研究的课题。

随着城市经济的发展，城市人口急剧的增加使车辆也日益增多，平面交通要道遭到严重的堵塞和拥挤，因此，需要修建高架桥梁来缓解城市交通拥堵；为了保证各种交通路线互不干扰，而在道路、铁路交叉处也修建高架桥；广泛应用于高速公路和城市道路中的交通繁忙地段。高架桥桥墩高度较高，一般为钢筋混凝土柱式桥墩，柱式桥墩较粗大，一般呈单柱式桥墩，其截面有圆形、矩形、椭圆形或具有菱角的多边形。

目前，已有深水以下的墩柱抗爆防护装置，但水下墩柱的抗爆防护与水上墩柱的抗爆防护原理不同，因此不能采用水下墩柱的抗爆防护装置来进行水上墩柱的抗爆防护。而高架桥桥墩一般位于路面以上(水面以上)，比起水面以下桥墩更容易遭到爆炸事故，一旦墩柱被炸坏，势必会引起高架桥整体倒塌破坏，比起仅桥面破坏更加难以修复。因此，亟需对高架桥桥墩进行抗爆防护，而目前尚未设置高架桥桥墩的抗爆防护装置，难以对高架桥桥墩进行抗爆防护。

高架桥桥墩在不进行防护的情况下，会直接受到爆炸空气冲击波与爆炸产物的直接作用，桥墩一般采用钢筋混凝土进行修筑，其整体刚度较大，混凝土抗裂性能较差，在爆炸距离较近、炸药当量较大的非接触爆炸以及在墩柱表面的接触爆炸时，墩柱会产生严重的损毁，甚至会引起墩柱的坍塌，从而使桥梁整体破坏。现今的桥梁设计过程中缺乏抗爆设计规范，常规设计中没有考虑爆炸荷载的作用，更没有抗爆防护措施，大量的桥梁墩柱刚度、强度或延性等不再满足抗爆要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高架桥桥墩的复合多层防爆装置，通过抗爆防护装置的能量消耗原理，将爆炸产生的冲击波进行耗散，并且将爆炸产物进行阻隔，有效的减少了爆炸冲击波与爆炸产物直接作用到墩柱表面，对墩柱起到了有效的保护作用，对建立一套完整有效的抗爆防护系统具有重要的意义。

本发明采用的技术方案为：一种用于高架桥桥墩的复合多层防爆装置，该复合多层防爆装置设置在桥墩的外围，包括高分子弹性体、圆形钢管和空舱；

所述高分子弹性体的内壁通过胶体粘在桥墩表面，高分子弹性体的外壁通过胶体粘结有钢板，钢板外壁焊接有圆形钢管，圆形钢管外侧焊接有空舱；

所述空舱包括内钢板和外钢板，内钢板和外钢板之间通过隔板来连接。

所述圆形钢管为薄壁空心钢管，间断地均匀分布在钢板表面，并与钢板焊接连接，圆形钢管之间通过横向连接件连接，圆形钢管外侧焊接在空舱的内钢板上。

作为优选，所述高分子弹性体为聚氨酯材料。

作为优选，所述钢板为不锈钢的薄型钢板。

作为优选，所述高分子弹性体通过防水粘胶与桥墩、钢板连接。

作为优选，所述圆形钢管的横向连接件为圆形薄壁空心钢管，沿着桥墩竖向间断分布。

作为优选，所述空舱的隔板间断地焊接在内钢板和外钢板之间，隔板上间断布置隔板开孔。

作为优选，所述空舱的外钢板表面上布置了泄压孔，泄压孔由一定厚度的特种钢制盖构成。

有益效果：

(1)本发明装置利用能量守恒原理，通过高架桥桥墩周围设置高分子弹性体、圆形钢管、空舱等装置，能够有效减小空中爆炸作用下桥墩的加速度、位移等动力响应，对冲击波泄压并减轻冲击波压力对墩柱的作用，通过钢管的塑性变形与高分子弹性体的弹性变形来吸收冲击波作用到墩柱上的能量，减小高架桥桥墩在非接触爆炸与接触爆炸荷载下的损伤，达到保护高架桥桥墩的目的。

(2)本发明还可用于减小车辆等高速撞击对高架桥桥墩的损坏，达到多重防护的效果。