CN106480856A - 预压式复合缓冲消能筒 - Google Patents

预压式复合缓冲消能筒 Download PDF

Info

Publication number
CN106480856A
CN106480856A CN201610557866.1A CN201610557866A CN106480856A CN 106480856 A CN106480856 A CN 106480856A CN 201610557866 A CN201610557866 A CN 201610557866A CN 106480856 A CN106480856 A CN 106480856A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
steel
tension force
energy
lamination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610557866.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106480856B (zh
Inventor
王君杰
宋彦臣
殷永高
郑伟峰
孙敦华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Anhui Transportation Holding Group Co Ltd
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610557866.1A priority Critical patent/CN106480856B/zh
Publication of CN106480856A publication Critical patent/CN106480856A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106480856B publication Critical patent/CN106480856B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/20—Equipment for shipping on coasts, in harbours or on other fixed marine structures, e.g. bollards
    • E02B3/26—Fenders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明公开的预压式复合缓冲消能筒(I)防撞装置，包括内钢筒(1)，叠层张力筒(2)、预压吸能材料(3)及辅助件(4)~(10)、(12)和(15)。钢‑橡胶活塞板(4)和张力筒(2)通过螺栓(8)连接，与内钢筒(1)焊接，使内钢筒(1)与张力筒(2)密闭。张拉预应力束(6)将吸能材料(3)预压于内钢筒(1)与张力筒(2)之间，锚具(7)锚固于活塞板(4)，环氧树脂泡沫(9)密封锚具(7)。相邻消能筒(I)通过法兰盘(5)栓接，叠层连接筒(10)包裹法兰盘(5)，连接筒(10)顶、底面设遇水膨胀橡胶止水片(11)。张力筒(2)与吸能材料(3)作为缓冲吸能结构可发生较大变形，内钢筒(1)作为结构骨架不发生破坏，连接筒(10)可避免法兰盘(5)受直接撞击后锈蚀。张力筒(2)与连接筒(10)的层状结构可有效保证在轻度撞击后无需维修和防腐处理。

Description

预压式复合缓冲消能筒
技术领域
本发明涉及一种预压式复合缓冲消能筒，适用于桥墩在船舶撞击下的安全防护。
背景技术
在航运交通快速发展的同时，航道桥梁遭受船舶撞击的风险也在增加，以往船桥碰撞事故往往造成巨大的社会经济损失以及人员伤亡，因此桥梁防船撞问题已经成为一个重要研究课题。
为降低船舶撞击桥梁事故造成的损失，国内外学者和工程设计人员对防撞装置开展了大量的研究。直接型防撞装置因对河道影响相对较小,工程造价较低,目前已得到广泛的应用。
目前已提出的直接型防撞装置主要分为4类：防撞护舷、钢箱、纤维增强复合材料防撞结构、钢箱与缓冲耗能材料的组合结构。
常见的防撞护舷主要包括橡胶护舷和复合材料护舷，橡胶护舷依靠其弹性变形吸收船舶动能，缓冲撞击力；复合材料护舷多为纤维增强复合材料壳体构件或格构型构件，并在壳体内部或格构舱内部填充缓冲消能材料，依靠复合材料与缓冲消能材料的变形吸收能量。防撞护舷一般固定在被防护构件表面，由于防撞护舷耗能能力较小，因此适用于防护等级不高的情况；
钢箱为钢板格构式箱体，碰撞过程中依靠钢结构的塑性变形耗散能量，具有良好的耗能与变形能力，然而在江海环境下钢箱容易因撞击或刮碰造成腐蚀，因此后期维护要求较高；
纤维增强复合材料防撞结构多为纤维增强复合材料制成的筒体结构，因其材料强度高、轻质以及耐腐蚀的优点，该类防撞结构目前已逐渐得到应用，但由于纤维增强复合材料属于脆性材料，其一，该类结构耗能性能相对钢箱较差；其二，防撞单元之间的连接容易发生材料脆断而使防撞结构失效；
钢箱与缓冲耗能材料的组合结构的特征在于钢箱的整体结构刚度较大，撞击过程中仅依赖缓冲耗能材料吸能，钢箱不耗能或耗能较小，因此其缓冲耗能能力存在很大的局限性；另外工程实践表明钢箱在轻度撞击或刮碰后的防腐问题难于解决。
发明内容
本发明为克服现有技术耗能性能、结构连接的缺陷，提出了一种耗能性能优良、结构连接可靠的预压式复合缓冲消能筒。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明公开的预压式复合缓冲消能筒（I），包括主体构件内钢筒（1）、叠层张力筒（2）、预压吸能材料（3）以及其它连接和辅助构件（4）~（10）、（12）、（15）,内钢筒（1）与叠层张力筒（2）通过钢-橡胶活塞板（4）栓接；通过张拉预应力索束（6）将预压吸能材料（3）预压填充于内钢筒（1）与叠层张力筒（2）之间；预应力锚具（7）锚固于钢-橡胶活塞板（4），采用环氧树脂泡沫（9）密封预应力锚具；钢-橡胶活塞板（4）通过螺栓（8）与叠层张力筒（2）栓接；钢-橡胶活塞板（4）受挤压膨胀使内钢筒（2）与叠层张力筒（3）形成密闭结构；相邻预压式复合缓冲消能筒（I）节段之间通过法兰盘（5）栓接，采用叠层组合连接筒（10）包裹法兰盘（5），叠层组合连接筒（10）顶面与底面设有遇水膨胀橡胶止水片（11）。
所述叠层张力筒（2）为多层钢与复合材料叠层结构，所述复合材料为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布中的一种与树脂制成。
所述预压吸能材料（3）通过张拉预紧力索束（6）填充于内钢筒（1）与叠层张力筒（2）之间；所述预压吸能材料（3）包括橡胶圈、橡胶粒、聚氨酯泡沫、汽车轮胎、陶粒。
所述钢-橡胶塞板（4）为钢板（16）与橡胶塞（17）的组合结构，二者通过硫化处理形成整体，所述橡胶塞（17）仿照注射器活塞构造，设置有环状凹以槽保证密封性能。
所述法兰盘（5）与内钢筒（1）在端部焊接，法兰盘材料选用钢材，沿法兰盘圆周布置螺栓孔。
所述预应力索束（6）包括预应力钢绞线、预应力钢筋、预应力钢丝、碳纤维增强筋、芳纶纤维增强筋、玻璃纤维增强筋等；锚具（7）包括夹片锚、支承式锚、锥形锚等。
所述预应力体系锚具（7）张拉锚固后采用环氧树脂泡沫（9）密封。
所述叠层组合连接筒（10）包括遇水膨胀橡胶止水片（11）、对接螺栓（12）、泡沫填充体（13）和叠层筒（14），其中泡沫填充体（13）可选用聚氨酯泡沫，叠层筒（14）为多层钢与复合材料叠层结构。
本发明相比现有技术有如下优点：
1. 本发明耗能主体为钢材与预压预压吸能材料，钢材具有优良的变形耗能性能，吸能材料经预压后形成整体受力体系，且受压后预压吸冲材料吸能能力也会显著增强，因此叠层张力筒与预压吸能材料的组合结构具有很好的缓冲消能性能；
2. 本发明预压吸能材料紧密填充于内钢筒与叠层张力筒之间，对叠层张力筒起到内撑作用，利用预压吸冲材料可恢复变形特点，碰撞结束后有利于叠层张力筒恢复变形，在一定程度上延长预压式复合缓冲消能筒的使用寿命；
3. 本发明预压吸能材料位于密闭空间内，可避免预压吸能材料在露天环境下的老化现象；
4. 本发明叠层张力筒采用多层钢与复合材料叠层结构，利用复合材料层耐腐蚀的特点，在轻度撞击或刮碰后无需维护，也无需重新进行防腐处理；
5. 本发明叠层张力筒为多层钢与复合材料叠层结构，利用复合材料具有轻质、高强的特点，有利于提高结构自浮能力；
7. 本发明消能筒节段之间采用钢质法兰盘栓接，采用法兰盘连接能够提供足够的连接刚度，增强结构的受力整体性；采用叠层组合连接筒包裹法兰盘，能够保护法兰盘遭受直接撞击，保护法兰盘因浸水而腐蚀，二者组合扬长避短，保证了消能筒节段之间的连接可靠性；
8. 叠层组合连接筒质量较小，对现场施工安装要求较低，且易于更换。
附图说明
附图1为本发明预压式复合缓冲消能筒横断面示意图，其中（a）、（b）预压吸能材料分别为轮胎与其它吸能材料；
附图2为预压式复合缓冲消能筒密封构造示意图；
附图3为钢-橡胶塞板的构造示意图；
附图4为叠层张力筒的断面构造示意图。
附图5为相邻消能筒之间的连接构造示意图，其中（a）为相邻消能筒节段之间的整体连接构造示意图；（b）为叠层组合连接筒的构造示意图；（c）为法兰盘的构造示意图。
附图6为预压式复合缓冲消能筒的使用安装状态示意图，其中（a）为现场施工安装示意图，组合体A与组合体B通过岸上作业完成；（b）为安装完成后的预压式复合缓冲消能筒的使用状态示意图。
其中：1—内钢筒；2—叠层张力筒；3—预压吸能材料；4—钢-橡胶塞板；5—法兰盘；6—预应力索束；7—锚具；8—螺栓；9—环氧树脂泡沫；10—叠层组合连接筒；11—遇水膨胀橡胶止水片；12—对接螺栓；13—聚氨酯泡沫；14—叠层筒；15—法兰盘螺栓；16—活塞钢板；17—橡胶活塞；18—桥墩；A—安装组合体A；B—安装组合体B。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明的预压复合缓冲消能筒，如图5所示。消能筒由主要构件内钢筒1、叠层张力筒2、预压吸能材料3构成以及其它连接或辅助构件（4）~（10）、（12）和（15），如图1与图（2）所示。采用下文所述的预压、封闭工艺流程制作预压式复合缓冲消能筒I。相邻预压式复合缓冲消能筒I节段之间通过内法兰盘5连接，并采用叠层组合连接体10包裹，如图5所示。通过岸上施工作业，将预压式复合缓冲消能筒I连接为组合体A与组合体B两部分，并浮运至桥墩处，通过法兰盘5现场拼接组合体A与组合体B，最后安装叠层连接体10，如图6所示。
本发明的吸能材料预压、内钢筒与叠层张力筒的密闭所采用的工艺流程具体如下：
a. 加工制作内钢筒；
b. 制作叠层张力筒；
c. 制作钢-橡胶塞板，钢板与橡胶塞通过硫化处理形成整体，并采用螺栓安装在内钢筒与叠层张力筒的一端；
d. 制作接长筒，接长筒两端可支托于内钢筒与叠层张力筒侧壁上；
e. 接长复合筒，将两个内钢筒与两个叠层张力筒通过接长筒连接；
f. 在内钢筒与叠层张力筒之间填放适量吸能材料；
g. 在复合筒接长端安装钢-橡胶塞板，沿复合筒轴向穿入预应力索束，在消能筒两端钢-橡胶塞板上安装锚具；
h. 在钢-橡胶塞板固定端逐步分级张拉预应力，直至将所有吸能材料压入本段消能筒筒内，停止张拉预应力；
i. 拆卸接长筒，锚固张拉端锚具；
j. 通过螺栓将活动端钢-橡胶塞板固定于叠层张力筒上；
k. 使用环氧树脂泡沫密封预应力锚具；
l. 制作法兰盘，并在内钢筒两端与内钢筒焊接。

Claims (8)

1.本发明公开的预压式复合缓冲消能筒（I），包括主体构件内钢筒（1）、叠层张力筒（2）、预压吸能材料（3）以及其它连接和辅助构件（4）~（10）、（12）、（15）,内钢筒（1）与叠层张力筒（2）通过钢-橡胶活塞板（4）栓接；通过张拉预应力索束（6）将预压吸能材料（3）预压填充于内钢筒（1）与叠层张力筒（2）之间；预应力锚具（7）锚固于钢-橡胶活塞板（4），采用环氧树脂泡沫（9）密封预应力锚具；钢-橡胶活塞板（4）通过螺栓（8）与叠层张力筒（2）栓接；钢-橡胶活塞板（4）受挤压膨胀使内钢筒（2）与叠层张力筒（3）形成密闭结构；相邻预压式复合缓冲消能筒（I）节段之间通过法兰盘（5）栓接，采用叠层组合连接筒（10）包裹法兰盘（5），叠层组合连接筒（10）顶面与底面设有遇水膨胀橡胶止水片（11）；叠层张力筒（2）与预压吸能材料（3）作为缓冲吸能结构可以发生较大的变形，内钢筒（2）作为结构骨架不发生破坏，叠层组合连接筒（10）可避免法兰盘（5）遭受直接撞击后锈蚀；叠层张力筒（2）与叠层组合连接筒（10）的层状结构可有效保证在轻度撞击和刮碰后无需维修，也无需重新进行防腐处理。
2.根据权利要求1所述的叠层张力筒（2）为多层钢与复合材料叠层结构，所述复合材料为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布中的一种与树脂制成。
3.根据权利要求1所述的预压吸能材料（3）通过施加预应力填充于内钢筒（1）与叠层张力筒（2）之间；所述预压吸能材料（3）包括橡胶圈、橡胶粒、聚氨酯泡沫、汽车轮胎、陶粒。
4.根据权利要求1所述的钢-橡胶塞板（4）为钢板（16）与橡胶塞（17）的组合结构，二者通过硫化处理形成整体，所述橡胶塞（17）具有环状凹槽。
5.根据权利要求1所述法兰盘（5）与内钢筒（1）在端部焊接，法兰盘材料选用钢材，沿法兰盘圆周布置螺栓孔。
6.根据权利要求1所述预应力索束（6）包括预应力钢绞线、预应力钢筋、预应力钢丝、碳纤维增强筋、芳纶纤维增强筋、玻璃纤维增强筋等；锚具（7）包括夹片锚、支承式锚、锥形锚等。
7.根据权利要求1所要求的锚具张拉锚固后采用环氧树脂泡沫密封。
8.根据权利要求1所述叠层组合连接筒（10）包括遇水膨胀橡胶止水片（11）、对接螺栓（12）、泡沫填充体（13）和叠层筒（14），其中泡沫填充体（13）可选用聚氨酯泡沫，叠层筒（14）为多层钢与复合材料叠层结构。
CN201610557866.1A 2016-07-15 2016-07-15 预压式复合缓冲消能筒 Active CN106480856B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610557866.1A CN106480856B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 预压式复合缓冲消能筒

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610557866.1A CN106480856B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 预压式复合缓冲消能筒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106480856A true CN106480856A (zh) 2017-03-08
CN106480856B CN106480856B (zh) 2023-07-21

Family

ID=58273119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610557866.1A Active CN106480856B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 预压式复合缓冲消能筒

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106480856B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6053664A (en) * 1997-03-03 2000-04-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Elastomeric composite bumper system and method for absorbing high energy impact
JP2000230225A (ja) * 1999-02-09 2000-08-22 Masaki Yamamoto 岸壁用固定型空気式防舷材
EP1596009A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-16 Yincheng Hou A novel protective work for vessel impact on bridge piers
CN201553978U (zh) * 2009-11-10 2010-08-18 中铁大桥勘测设计院有限公司 复合材料桥梁防撞装置
CN102251470A (zh) * 2011-05-10 2011-11-23 南京工业大学 筒状复合材料桥梁防撞装置
CN102425138A (zh) * 2011-12-26 2012-04-25 华北水利水电学院 废旧轮胎护坡或防洪堤
CN103031817A (zh) * 2013-01-10 2013-04-10 江苏博泓新材料科技有限公司 一种蜂窝格构增强型复合材料双筒结构及应用其的防撞***
US20140130725A1 (en) * 2011-12-30 2014-05-15 Nanjing University Of Technology Anti-collision device made of buffering energy-absorbing type web-enhanced composite material
CN204139128U (zh) * 2014-10-10 2015-02-04 江苏宏远科技工程有限公司 柔性防撞消能圈
CN204185822U (zh) * 2014-09-28 2015-03-04 常州慧运复合材料有限公司 加强型复合材料缓冲圈

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6053664A (en) * 1997-03-03 2000-04-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Elastomeric composite bumper system and method for absorbing high energy impact
JP2000230225A (ja) * 1999-02-09 2000-08-22 Masaki Yamamoto 岸壁用固定型空気式防舷材
EP1596009A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-16 Yincheng Hou A novel protective work for vessel impact on bridge piers
CN201553978U (zh) * 2009-11-10 2010-08-18 中铁大桥勘测设计院有限公司 复合材料桥梁防撞装置
CN102251470A (zh) * 2011-05-10 2011-11-23 南京工业大学 筒状复合材料桥梁防撞装置
CN102535329A (zh) * 2011-05-10 2012-07-04 南京工业大学 筒状复合材料桥梁防撞装置
CN102425138A (zh) * 2011-12-26 2012-04-25 华北水利水电学院 废旧轮胎护坡或防洪堤
US20140130725A1 (en) * 2011-12-30 2014-05-15 Nanjing University Of Technology Anti-collision device made of buffering energy-absorbing type web-enhanced composite material
CN103031817A (zh) * 2013-01-10 2013-04-10 江苏博泓新材料科技有限公司 一种蜂窝格构增强型复合材料双筒结构及应用其的防撞***
CN204185822U (zh) * 2014-09-28 2015-03-04 常州慧运复合材料有限公司 加强型复合材料缓冲圈
CN204139128U (zh) * 2014-10-10 2015-02-04 江苏宏远科技工程有限公司 柔性防撞消能圈

Also Published As

Publication number Publication date
CN106480856B (zh) 2023-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101503881B (zh) 纤维增强复合材料网格筋加固水下结构的方法
CN108894360B (zh) 装配式内嵌阻尼夹层双钢板混凝土组合剪力墙及其安装方法
CN101538828B (zh) 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置
CN201762818U (zh) 一种frp-橡胶-钢复合管混凝土结构
WO2013097198A1 (zh) 一种缓冲吸能型腹板增强复合材料防撞装置
CN2937240Y (zh) 一种防撞壳体
CN101967853B (zh) 一种frp-橡胶-钢复合管混凝土结构
CN201447692U (zh) 浮动式复合材料桥墩消能防撞组合装置
SG194853A1 (en) Cylindrical composite bridge anticollision device
US20140298656A1 (en) Structure reinforcement partial shell
CN104727344A (zh) 水中悬浮隧道防撞结构
CN111021632A (zh) 一种基于环-夹协同作用的frp多层片材锚固体系
CN111041979A (zh) 一种柔性三明治结构桥墩防撞装置
CN104895251A (zh) 用于纤维片材的绕回式波形锚及其预张拉方法
CN102108680B (zh) 桥墩加固方法及其装置
CN108442325A (zh) 散粒填充型薄壁软体防船撞装置
CN108643454A (zh) 一种体内单束密封的预应力群锚体系及其施工方法
KR102218286B1 (ko) 내진보강 및 내화성 확보를 위하여 에프알피 시트 및 시멘트보드를 이용한 기둥 보강방법
CN105714674B (zh) 可更换复合板内置耗能钢筋的桥墩耗能与防压碎结构
CN203238979U (zh) Frp加固圆弧化混凝土抗冲击柱
CN1551963A (zh) 加固现有金属结构的方法,加固管道的方法,以及在管道上增加支管的方法
CN206987189U (zh) 一种可恢复功能连梁
CN106480856A (zh) 预压式复合缓冲消能筒
KR101012013B1 (ko) 콘크리트 타설 높이 증대를 위한 콘크리트충전 강관 기둥용가설보강대
CN103556563A (zh) 钢-rpc组合桥梁

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20201125

Address after: 200092 Shanghai City, Yangpu District Siping Road No. 1239

Applicant after: TONGJI University

Applicant after: ANHUI TRANSPORTATION HOLDING GROUP Co.,Ltd.

Address before: 200092 Shanghai City, Yangpu District Siping Road No. 1239 Tongji University Bridge pavilion room 805

Applicant before: Wang Junjie

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant