[发明专利]一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置

说明书

本发明涉及一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置，包括依次包覆设在桥墩外侧的外层高强高耐久性复合材料板、内层钢板和吸能阻尼装置，吸能阻尼装置为折纸型结构，由包括间隙结构的多个折纸型结构单元组成。在内层钢板与吸能阻尼装置之间、外层高强高耐久性复合材料板与吸能阻尼装置之间以及吸能阻尼装置的复合材料之间均填充有粘滞流体吸能材料作为填充物。与传统桥墩防撞装置相比，本装置能够利用折纸型结构的吸能阻尼装置减轻桥墩和撞击物的损伤程度，保证桥墩和撞击物安全。解决了传统桥墩防撞装置对桥墩和撞击物损伤大的问题。

技术领域

本发明涉及用于桥墩防撞技术领域，具体地说是一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置。

背景技术

随着水路交通的日益繁忙，跨水域大桥数量的增加，因船只超载，船只超高，人员控制船只失误和水流方向的诸多原因，所引发的撞击桥墩事故不仅造成国家财产的严重损失和人员伤亡，还给人们的水路和跨桥通行造成了麻烦；同时，由于公路跨线桥的桥墩一般设在公路中间和两侧，极易造成车辆撞击公路桥墩的事故，产生严重的经济损失和人员伤亡，也严重影响桥梁的安全性。因此，对桥墩的安全防护设计提出了迫切的需求。

目前，对于桥梁桥墩防护，只是对桥墩进行简单处理，这种简单处理方法是在桥墩周围设置桥墩防撞设施，目前一般采用独立防撞墩。但是，由于独立防撞墩是水泥砌筑的，水平刚度较有限，易遭受撞击而损坏，并且对船只和车辆造成的损伤会很大。因此，有关跨水域桥和跨线桥的桥墩吸能阻尼装置设计，越来越受到重视。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置，该装置能够利用基于折纸结构的吸能阻尼装置减轻撞击对桥墩和撞击物的损伤程度。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

一种基于折纸结构的桥墩防撞吸能装置，包括依次包覆设在桥墩外侧的外层高强高耐久性复合材料板、内层钢板和吸能阻尼装置，吸能阻尼装置为折纸型结构，吸能阻尼装置固定在外层高强高耐久性复合材料板与内层钢板之间；

吸能阻尼装置为由复合材料通过特定折叠形成的立体折纸型结构，折纸型结构由多个折纸型结构单元环绕所述的内层钢板组合形成，当所述的防撞吸能装置受到外加的作用力时，所述的折纸型结构单元沿径向压缩，从而吸收能量，当外加作用力消除后，所述的折纸型结构单元利用自身具有的弹性，使结构复原。

进一步地，所述的折纸型结构单元还包括间隙结构，所述的间隙结构通过将所述折纸型结构单元的顶点向内翻折实现，进而增加折痕数目提升结构回弹性能，调整结构刚度。

进一步地，所述的折纸型结构单元在径向上也为多层结构。

进一步地，在内层钢板与吸能阻尼装置之间、外层高强高耐久性复合材料板与吸能阻尼装置之间以及吸能阻尼装置的复合材料之间均填充有填充物。

进一步地，填充物为粘滞流体吸能材料。

本发明的有益效果是，

(1)与传统的桥墩防撞装置相比，本装置利用基于折纸结构的吸能阻尼装置，减轻桥墩和撞击物的损伤程度，保障桥墩和撞击物的安全，解决了传统的桥墩防撞装置对撞击物损伤大的问题；

(2)本装置采用带有间隙结构的折纸结构，增加了折纸结构折叠方向上的折叠次数，从而使其刚度和弹力更大，吸能效果更好，比传统的采用弹簧或橡胶或简单的折纸结构性能更优；

(3)采用粘滞流体吸能材料作为填充物，具有非常显著的抗冲击强度。吸能阻尼装置能够较好的分散和吸收撞击的动能，减轻撞击损伤程度。

附图说明

图1为本发明的基于折纸结构桥墩防撞吸能装置和桥墩的结构示意图。

图2为图1中A处的吸能阻尼装置的折纸结构受力处于压缩状态。