[发明专利]一种桥墩防撞结构体及其设计方法

权利要求书

1.一种桥墩防撞结构体，是包裹在桥墩外的筒状结构，其特征在于：包括内外套接的内层管件（1）与外层管件（2），所述内层管件（1）与外层管件（2）是偏心套接，内层管件（1）轴向与外层管件（2）轴向平行；内层管件（1）与外层管件（2）之间填充减震材料层（3），减震材料层（3）的厚度在车辆多发性撞击方向上有最大值δ。

2.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于：所述内层管件（1）和/或外层管件（2）分别由二筒瓦（4）合并组合构成，二筒瓦（4）间是静联接。

3.根据权利要求2所述的结构体，其特征在于：所述减震材料层（3）是泡沫金属铝层和/或可发性聚苯乙烯层。

4.根据权利要求3所述的结构体，其特征在于：所述内层管件（1）与外层管件（2）采用材料是钢和/或铝合金和/或聚氨酯。

5.根据权利要求1～4任一所述的结构体，其特征在于：所述内层管件（1）与所述桥墩间利用混凝土层（5）联接。

6.根据权利要求5所述的结构体，其特征在于：所述混凝土层（5）厚度6mm～10mm。

7.根据权利要求5所述的结构体，其特征在于：所述内层管件（1）与外层管件（2）均为圆管件。

8.根据权利要求5所述的结构体，其特征在于：所述内层管件（1）是圆管件，所述外层管件（2）是椭圆管件。

9.根据权利要求7所述的桥墩防撞结构体的设计方法，其特征在于：所述减震材料层（3）最大厚度δ的最小设计值及外层管件半径值R联立下式1、式2计算确定：

mv22σy=∫0δ2Rδ-δ2dδ]]>   式1

R=2(r+0.012)+δ2]]>   式2

式中，x——减震材料层沿最大厚度方向的冲击压缩自变量，m

m——失控冲击车辆的质量，kg，根据调查数据统计确定，

v——车辆冲击速度，m/s，根据调查数据统计确定，

σ_y——金属泡沫铝塑性强度，Pa，室内试验获取，

R——外层管件半径值，m，

r——桥墩半径，m，根据现场测量数据或设计数据确定；

所述外层管件（2）相对于桥墩的偏心距e依式3计算确定：

e＝R-r-0.006   式3

式中，e——外层管件（2）相对于桥墩的偏心距，m。

10.根据权利要求8所述的桥墩防撞结构体的设计方法，其特征在于：所述减震材料层（3）最大厚度δ的最小设计值、沿冲击方向上椭圆形防治结构的长轴a及垂直冲击方向上椭圆形防治结构的短轴b设计值依如下步骤计算确定：

步骤S1、依据式4与工程实际确定a、b关系：

b2a≥ra>ra≥b]]>   式4

式中，a——沿冲击方向上椭圆形防治结构的长轴，m，

b——垂直冲击方向上椭圆形防治结构的短轴，m，

r——桥墩半径，m，根据现场测量数据或设计数据确定，

步骤S2、联立式5、式6计算确定δ、a、b值：：

mv22σy=2∫0δb2ax-x2adx]]>   式5

a=2(r+0.012)+δ2]]>   式6

式中，x——减震材料层沿最大厚度方向的冲击压缩自变量，m，

m——失控冲击车辆的质量，kg，根据调查数据统计确定，

v——车辆冲击速度，m/s，根据调查数据统计确定，

σ_y——金属泡沫铝塑性强度，Pa，室内试验获取；

所述外层管件（2）相对于桥墩的偏心距e’依式7计算确定：

e'＝a-r-0.006   式7

式中，e’——外层管件（2）相对于桥墩的偏心距，m。