[发明专利]叠缩套管减振装置、落石减振棚洞、设计方法

说明书

本发明公开一种叠缩套管减振装置。针对现有技术中落石防护棚洞对顶部直接保护有限或者维护复杂的缺陷，本发明提供了一种叠缩套管减振装置。本产品包括上部承力板、减振套管、下部承力板；上部承力板下底面与减振套管顶部静连接，减振套管底部与下部承力板上顶面静连接；减振套管是多层内外同轴套接的金属叠缩管，内层金属叠缩管高于外层金属叠缩管；相邻层金属叠缩管紧接。本发明还提供一种落石减振棚洞，以及叠缩套管减振装置与落石减振棚洞的设计方法。本发明产品设计巧妙，能够实现分级耗能且反复多次耗能减振功能，提高装置减振效率；落石减振棚洞能够解决传统棚洞防护系统不易修复维护的问题。设计方法简洁实用。

技术领域

本发明涉及一种减振装置及其设计方法，特别是涉及一种叠缩套管减振装置及其设计方法，属于山区灾害防治工程、路桥工程领域。

背景技术

修建棚洞是山区道路交通中修建在半路堑地段为防治崩塌落石毁坏道路路面，防御坍方、落石，最大限度降低崩塌落石灾害危害而实施的灾害防治工程。交通路线的建设需要经过山岭地区，在这些地区进行道路建设涉及到大量的边坡开挖和支护问题，边坡危岩崩塌、落石等问题突出。尤其在事故多发地区，大量落石、落石常将道路撞毁甚至伤及生命，即造成事故又阻断抢险。

传统的棚洞结构在上部覆盖一定厚度的砂砾石垫层来吸收落石冲击能量，但棚洞往往设计保守，工程投入巨大，经济性差，且防治效果有限。棚洞本身的混凝土结构及其顶板上部覆盖的砂砾石缓冲垫层，导致整体棚洞结构的自重较大，进而使得施工成本大大提高并要求更高的地基承载力。为克服此缺陷，设计者在棚洞上安装耗能减振器以求最大限度降低棚洞自重的情况下增大防护结构系统柔度，达到耗能减振目的，最终通过耗能减振器的变形来耗散冲击能，大幅度降低棚洞结构建设成本的技术问题并未得到解决。耗能减振器一般加装在棚洞支柱地基处，或者加装在棚顶与支柱的连接处。这类耗能减振棚洞尽管能够实现耗能减振目的，降低落石对棚洞的冲击，但是由于棚洞顶部缺少保护性设计，依然需要棚顶首先承受落石冲击再向下传递冲击力，因而棚洞的整体功效发挥可能由于棚洞顶部的“薄弱”性而受限，从而不能有效防范危害发生，也造成工程浪费。现有技术中，平顶型防护棚洞的顶部保护一般是在顶部加装类似蔬菜大棚的弧形减振顶。这类产品顶部不能停留落石，因而在整个棚洞防护系统设计中必须为落石预留堆积空间，并且落石随减振棚弧面继续滚落也就不能达到尽可能避免落石危害的目的。同时，弧形减振顶损坏后局部分维修相对复杂。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种减振装置及其设计方法。该装置利用内外套接减振管实现分级减振的目的。

为实现上述目的，本发明首先提供一种叠缩套管减振装置，其技术方案如下：

一种叠缩套管减振装置，包括上部承力板、减振套管、下部承力板；上部承力板下底面与减振套管顶部静连接，减振套管底部与下部承力板上顶面静连接；其特征在于：所述减振套管是多层内外同轴套接的金属叠缩管，内层金属叠缩管高于外层金属叠缩管；相邻层金属叠缩管紧接。

上述叠缩套管减振装置的基本结构是多层内外同轴套接减振管件结构，其减振功效在于两方面：其一、当冲击力作用于上部承力板并向下传递至金属叠缩管，金属叠缩管承受冲击力发生叠缩耗能，实现减振。当冲击力限于一定范围内时，金属叠缩管可以弹性复原，继续承受下一次冲击。其二、当冲击力作用于上部承力板时，首先由内层金属叠缩管承受冲击力，实现减振。当内层金属叠缩管毁坏不能复原后，由次内层金属叠缩管承受冲击力并实现耗能减振。这样，利用自内层向外层减振套管的高度差，整个叠缩套管减振装置能够达到分级耗能且反复多次耗能减振的目的。

上述叠缩套管减振装置中使用的金属叠缩管的管壁结构属于曲屈耗能软钢材料的叠缩套管结构，是由沿管轴向连续的向内凹陷部分与向外凸起部分沿管连接形成，其中向内凹陷部分与向外凸起部分均具有一定半径的叠缩弧长。该结构采用曲屈耗能软钢材料加工，利用软钢材料的材料特性及其加工成型的叠曲结构在受到强力冲击时的形变与弹性耗能。其特例型的结构如波纹钢管。