TWI710687B - 緩衝球組 - Google Patents

Abstract

本發明係一種緩衝球組，其包含一緩衝單元及一剛性單元，該緩衝單元具有吸能材質製成的一第一緩衝球及一第二緩衝球，該剛性單元設置於該緩衝單元並位於該第一緩衝球與該第二緩衝球的銜接處，該剛性單元具有一螺栓及至少一螺帽，該螺栓抵靠該第一緩衝球並伸入該第二緩衝球，該至少一螺帽鎖設於該螺栓並抵靠該第二緩衝球，於隧道、橋梁或碼頭等建物的消能層中填充多個緩衝球組，於該第一緩衝球被其他緩衝球組固定或圍束，該第二緩衝球受力變形移動後可復位，且該剛性單元產生與該第二緩衝球之受力來源相反方向的阻尼消能、抗壓、抗剪。

Description

緩衝球組

本發明係一種緩衝球組，尤指具有減震之阻尼消能、抗壓、抗剪與抗扭之功能的緩衝球組。

臺灣地處於板塊交界處而地震頻繁且多斷層帶，為了降低地震對隧道、橋樑等建物的損壞，會於隧道、橋樑等建物中採取減震配置，減震配置可採用吸能材質或吸能結構而達到減震的目的，但減震效果仍不甚理想。

此外，船隻停靠於碼頭時，為了保護船隻與碼頭，會於碼頭的外側壁面上設置輪胎等橡膠圈，讓船隻停靠於碼頭時係碰撞橡膠圈，透過橡膠圈吸收碰撞力量而減少碼頭受到的碰撞力量，但是船隻僅能碰到少部分的橡膠圈，而橡膠圈的吸收碰撞效果有限，所以碼頭仍然受到相當大的碰撞力量而容易損壞。

本發明之主要目的在於提供一種緩衝球組，藉此改善目前隧道、橋樑等建物中採取減震配置的減震效果不理想的問題，以及碼頭採取橡膠圈吸收碰撞力量不理想的問題。

為達成前揭目的，本發明之緩衝球組包含：一緩衝單元，其包含吸能材質製成的一第一緩衝球及一第二緩衝球，該第一緩衝球具有軸向延伸的一第一裝配孔，該第一裝配孔於該第一緩衝球的外側 面形成一第一開口及於該第一緩衝球的內側面形成相對該第一開口的一第一穿口，該第一穿口的口徑小於該第一開口的口徑，以及該第一緩衝球內形成一第一抵靠面，該第一抵靠面圈圍該第一穿口，該第二緩衝球設於該第一緩衝球，該第二緩衝球具有軸向延伸的一第二裝配孔，該第二裝配孔於該第二緩衝球的外側面形成一第二開口及於該第二緩衝球的內側面形成相對該第二開口的一第二穿口，該第二穿口的口徑小於該第二開口的口徑，且該第二穿口連通該第一穿口，以及該第二緩衝球內形成一第二抵靠面，該第二抵靠面圈圍該第二穿口；以及一剛性單元，其係設於該緩衝單元並位於該第一緩衝球與該第二緩衝球的銜接處，以及該剛性單元具有一螺栓及至少一螺帽，該螺栓抵靠該第一抵靠面並通過該第一穿口與該第二穿口，且該至少一螺帽鎖設於該螺栓並抵靠於該第二抵靠面。

上述中，該緩衝球組可作為消能材，並將多數個緩衝球組填充於隧道、橋樑等建物的消能層中，也可以填充於碼頭外側壁面設置的消能層中，以該消能層中的單一緩衝球組觀之，於該第一緩衝球被其他緩衝球組固定或圍束，而第二緩衝球受力時，由於該第一緩衝球受到固定圍束，因此該第二緩衝球受力變形移動後可復位，且該剛性單元位於該第一緩衝球與該第二緩衝球之間，該剛性單元可產生與該第二緩衝球之受力來源相反方向的阻尼消能、抗壓、抗剪，有效提高消能、緩衝、減震效果。

10A、10B:緩衝單元

11:第一緩衝球

111:第一裝配孔

112:第一開口

113:第一穿口

114:第一抵靠面

115:第一切面

116:第一銜接部

12:第二緩衝球

121:第二裝配孔

122:第二開口

123:第二穿口

124:第二抵靠面

125:第二切面

126:第二銜接部

20:剛性單元

21:螺栓

22:螺帽

23:墊片

30:隧道

31:隧道加勁管

32:斷層面

33:消能層

40:橋樑

41:橋柱

42:橋墩

43:橋墩基樁

44:減震壁

45:消能層

50:碼頭

51:外側壁面

60:防撞隔離裝置

61:基礎

62:金屬牆

63:活動蓋板

64:消能層

70:船隻

圖1：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之立體組合示意圖。

圖2：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之立體分解示意圖。

圖3：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之組合剖面示意圖。

圖4：為本發明緩衝球組之另一較佳實施例之組合剖面示意圖。

圖5：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之使用狀態示意圖(一)。

圖6：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之使用狀態示意圖(二)。

圖7：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之使用狀態示意圖(三)。

圖8：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之受力狀態示意圖(一)。

圖9：為本發明緩衝球組之一較佳實施例之受力狀態示意圖(二)。

如圖1至圖3、圖4所示，本發明緩衝球組包含一緩衝單元10A、10B及一剛性單元20。

該緩衝單元10A、10B包含吸能材質製成的一第一緩衝球11及一第二緩衝球12，該第一緩衝球11具有軸向延伸的一第一裝配孔111，該第一裝配孔111於該第一緩衝球11的外側面形成一第一開口112及於該第一緩衝球11的內側面形成相對該第一開口112的一第一穿口113，該第一穿口113的口徑小於該第一開口112的口徑，以及該第一緩衝球11內形成一第一抵靠面114，該第一抵靠面114圈圍該第一穿口113，該第二緩衝球12設於該第一緩衝球11，該第二緩衝球12具有軸向延伸的一第二裝配孔121，該第二裝配孔121於該第二緩衝球12的外側面形成一第二開口122及於該第二緩衝球12的內側面形成相對該第二開口122的一第二穿口123，該第二穿口123的口徑小於該第二開口122的口徑，且該第二穿口123連通該第一穿口113，以及該第二緩衝球12內形成一第二抵靠面124，該第二抵靠面124圈圍該第二穿口123。

該剛性單元20係設於該緩衝單元10A、10B並位於該第一緩衝球11與該第二緩衝球12的銜接處，其中，該剛性單元20進一步可具有防蝕性，以及該剛性單元20具有一螺栓21及至少一螺帽22，該螺栓21抵靠該第一抵靠面 114並通過該第一穿口113與該第二穿口123，且該至少一螺帽22鎖設於該螺栓21並抵靠於該第二抵靠面124，其中，該剛性單元20包含二墊片23，該二墊片23套設於該螺栓21且分別抵靠於該第一抵靠面114與該第二抵靠面124，且該二墊片23的外緣分別鄰近該第一抵靠面114的外緣、該第二抵靠面124的外緣，以及該二墊片23的外徑大於螺帽的外徑、螺栓21的頭部的外徑，此外，所述墊片23可以為具有防蝕性的構件，進一步為不鏽鋼材質製成的構件。

如圖4所示，該緩衝單元10B係一體成形的構件，另如圖2、圖3所示，該第一緩衝球11與該第二緩衝球12為獨立的構件，該第一緩衝球11的外側面形成一第一切面115，該第一切面115與該第一抵靠面114間隔設置，且該第一緩衝球11於該第一切面115與該第一抵靠面114之間形成一第一銜接部116，該第二緩衝球12的外側面形成一第二切面125，該第二切面125係面向且抵接該第一切面115，以及該第二切面125與該第二抵靠面124間隔設置，該第二緩衝球12於該第二切面125與該第二抵靠面124之間形成一第二銜接部126，該第二銜接部126對應抵接該第一銜接部116。

上述中，該緩衝單元10A、10B係為橡膠材質製成的構件，該至少一螺帽22的數量為2個。

如圖5所示，於通過斷層的隧道30外設置一隧道加勁管31，該隧道加勁管31通過斷層面32，該隧道加勁管31內形成消能層33，並將多個緩衝球組填充至該消能層33，於斷層擠壓力施加於該隧道加勁管31時，斷層擠壓力傳遞至消能層33的緩衝球組，經由緩衝球組消能而減少傳遞至該隧道30的斷層擠壓力，達到提高保護效果的目的，如圖3、圖5所示，第一緩衝球11的直徑為隧道加勁管31與隧道30的間距的1/3~1/4，第二緩衝球12的直徑為隧道加勁管31與隧道30的間距的1/3~1/4。

另如圖6所示，橋樑40的橋柱41的下部、橋墩42、橋墩基樁43與減震壁44之間形成消能層45，可將多個緩衝球組填充於該消能層45中，於地震時，地震力傳遞至橋墩42之前會通過消能層45的緩衝球組，透過緩衝球組消能而減少傳遞至橋墩42、橋柱41的地震力，達到提高保護效果的目的，如圖3、圖6所示，第一緩衝球11的直徑為減震壁44與橋墩基樁43的最小間距的1/3~1/4，第二緩衝球12的直徑為減震壁44與橋墩基樁43的最小間距的1/3~1/4。

再如圖7所示，一防撞隔離裝置60間隔地設置於碼頭50的外側壁面51，該防撞隔離裝置60的基礎61上設置與碼頭50的外側壁面51間隔的一金屬牆62，該金屬牆62的頂端設置朝碼頭50延伸的一活動蓋板63，於該金屬牆62與瑪頭的外側壁面51之間形成消能層64，可將多個緩衝球組填充於該消能層64中，於船隻70停靠於碼頭50時，船隻70碰撞該金屬牆62，該金屬牆62擠壓消能層64的緩衝球組，經由緩衝球組消能而減少傳遞至碼頭50的外側壁面51的碰撞力，如圖3、圖7所示，透過該金屬牆62將船隻70碰撞力均勻分散並傳遞至消能層64的緩衝球組，另外，第一緩衝球11的直徑為金屬牆62與碼頭50的外側壁面51之間的間距的1/3~1/4，第二緩衝球12的直徑為金屬牆62與碼頭50的外側壁面51之間的間距的1/3~1/4，其中，該緩衝球組的剛性單元20可採取具防蝕性的剛性單元20，。

如圖8、圖9所示，以消能層33、45、64中的單一緩衝球組觀之，於該第一緩衝球11被接觸的其他緩衝球組固定或圍束時，且該第二緩衝球12受力變形移動時，由於該第一緩衝球11被固定，且第一緩衝球11與該第二緩衝球12之間設置剛性單元20，使得該第一緩衝球11不會隨該第二緩衝球12移動，因此該第二緩衝球12可順利復位並消能，且該第一緩衝球11與該第二緩衝球12為獨立的構件，因此該第二緩衝球12受力扭轉時，第二緩衝球12的扭力不易傳遞至第一緩衝球11，而提升抗扭能力，另外，該第一緩衝球11與該第二緩 衝球12之間以該剛性單元20連結，可產生與受力來源方向相反的阻尼消能、抗剪、抗壓。

綜上所述，該緩衝球組可作為消能材，並可填充於隧道30、橋樑40、碼頭50所配置的消能層33、45、64中，以及該緩衝單元10A、10B採用吸能材質製成的第一緩衝球11與第二緩衝球12，且第一緩衝球11與第二緩衝球12之間以該剛性單元20連結，除了可以減少第一緩衝球11與第二緩衝球12之間的同動之外，並可提高結構強度，以及提供阻尼消能、抗壓、抗剪行為，且第一緩衝球11與第二緩衝球12採獨立構件可進一步提供抗扭行為，所以該緩衝球組可有效提高消能、緩衝、減震效果，並可廣泛應用於各式建物，故適用性佳。

另外，該剛性單元20採用二個螺帽22，可防止螺帽22自螺栓21上鬆脫，進而增加鎖固穩定性，此外，該二墊片23的配置，可以增加鎖固時的接觸面積，又因該該剛性單元20與緩衝單元10A、10B為相異材質，故可透過接觸面積的增加而提高鎖固力與鎖固穩定性。

10A 緩衝單元                                  11 第一緩衝球 111 第一裝配孔                               112 第一開口 113 第一穿口                                   114 第一抵靠面 115 第一切面                                   116 第一銜接部 12 第二緩衝球                                 121 第二裝配孔 122 第二開口                                   123 第二穿口 124 第二抵靠面                               125 第二切面 126 第二銜接部                               20 剛性單元 21 螺栓                                             22 螺帽

Claims (7)

1. 一種緩衝球組，其包含： 一緩衝單元，其包含吸能材質製成的一第一緩衝球及一第二緩衝球，該第一緩衝球具有軸向延伸的一第一裝配孔，該第一裝配孔於該第一緩衝球的外側面形成一第一開口及於該第一緩衝球的內側面形成相對該第一開口的一第一穿口，該第一穿口的口徑小於該第一開口的口徑，以及該第一緩衝球內形成一第一抵靠面，該第一抵靠面圈圍該第一穿口，該第二緩衝球設於該第一緩衝球，該第二緩衝球具有軸向延伸的一第二裝配孔，該第二裝配孔於該第二緩衝球的外側面形成一第二開口及於該第二緩衝球的內側面形成相對該第二開口的一第二穿口，該第二穿口的口徑小於該第二開口的口徑，且該第二穿口連通該第一穿口，以及該第二緩衝球內形成一第二抵靠面，該第二抵靠面圈圍該第二穿口；以及 一剛性單元，其係設於該緩衝單元並位於該第一緩衝球與該第二緩衝球的銜接處，以及該剛性單元具有一螺栓及至少一螺帽，該螺栓抵靠該第一抵靠面並通過該第一穿口與該第二穿口，且該至少一螺帽鎖設於該螺栓並抵靠於該第二抵靠面。
2. 如請求項1所述之緩衝球組，其中，該緩衝單元係一體成形的構件。
3. 如請求項1所述之緩衝球組，其中，該第一緩衝球與該第二緩衝球為獨立的構件。
4. 如請求項3所述之緩衝球組，其中，該第一緩衝球的外側面形成一第一切面，該第一切面與該第一抵靠面間隔設置，且該第一緩衝球於該第一切面與該第一抵靠面之間形成一第一銜接部，該第二緩衝球的外側面形成一第二切面，該第二切面係面向且抵接該第一切面，以及該第二切面與該第二抵靠面間隔設置，該第二緩衝球於該第二切面與該第二抵靠面之間形成一第二銜接部，該第二銜接部對應抵接該第一銜接部。
5. 如請求項1至4中任一項所述之緩衝球組，其中，該緩衝單元係為橡膠材質製成的構件。
6. 如請求項1至4中任一項所述之緩衝球組，其中，該至少一螺帽的數量為2個。
7. 如請求項5所述之緩衝球組，其中，該至少一螺帽的數量為2個。

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