[发明专利]一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法

说明书

本发明公开了一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法。该耗能器包括弹簧钢、转轴、销轴、C形夹具、弧形耳板。其中，弹簧钢紧密缠绕在转轴上，同时带孔一端延转轴切向伸出一段距离并通过孔洞与柔性防护系统的支撑绳相连，另一端与转轴焊接。转轴内套销轴并留有微小间隙，销轴通过螺栓与C形夹具的上下两夹具翼缘板相连，C形夹具腹板焊接弧形耳板，耳板预留孔洞与柔性防护系统的另一支撑绳相连。当柔性防护系统受到冲击时，连接支撑绳的弹簧钢受拉并绕转轴发生转动，由弯曲状态变为拉直状态，通过其塑性变形消耗能量。冲击结束后，弹簧钢可由拉直状态再次绕转轴盘旋成弹簧状从而实现重复使用。本发明所述耗能器结构设计合理，耗能机制明确，耗能能力强，拆装维修方便，能适用于狭窄空间安装，可重复多次使用。

技术领域

本发明涉及一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法，属于边坡地质灾害防护领域。

背景技术

边坡地质灾害防治是我国土木工程领域所面对的最为重大的问题之一，尤其是在公路、铁路沿线工程中，崩塌、落石、滑坡、泥石流等灾害频发，严重危害了人们的生命财产安全。传统的刚性拦石坝等防护措施对地形要求较高，具有局限性，柔性防护系统轻质高强、安装方便，适用于各种地形，已广泛应用于崩塌、落石、滑坡、泥石流等灾害的防治中。柔性防护系统由支撑柱、柔性金属拦截网、耗能器、拉锚系统组成，防护系统受到冲击时通过网环变形、拉锚系统张紧、耗能器工作从而耗散冲击能量、延长冲击时间并减小冲击力。柔性防护系统工作时耗能器消耗能量最多，起到主要的耗能作用，现有柔性防护系统中主要使用减压环作为耗能器进行耗能。减压环由钢丝绳、金属管和套筒组成，耗能能力有限且占据很大的安装空间，并很难在现有结构的基础上进行优化以大幅度提升其耗能能力。同时，减压环通常在一次工作后就出现破坏、断裂现象，无法重复利用。因此，在柔性防护系统中需要一种耗能能力强，适用于狭窄空间安装，能够重复使用的耗能器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器及设计方法，主要解决现有边坡柔性防护系统中耗能器耗能能力不足、不适用于狭窄空间安装且无法重复使用的缺陷。

为了实现上述目的，本发明所述耗能器采用的技术方案如下：

一方面，本申请保护一种用于边坡柔性防护系统的簧式屈服型耗能器，包括：

弹簧钢、转轴、销轴、C形夹具和弧形耳板，

所述弹簧钢由方钢绕转轴机械卷制而成，所述弹簧钢一端焊接在转轴上，另一端绕转轴紧密缠绕若干圈后自转轴切向伸出一定长度，该伸出端设有第一连接孔与柔性防护系统的第一支撑绳相连；

转轴内置销轴并可绕销轴转动，销轴两端通过螺栓与C型夹具连接，C型夹具与弧形耳板焊接固定，弧形耳板与柔性防护系统第二支撑绳相连,；

当柔性防护系统受到冲击时，第一支撑绳与第二支撑绳受拉，此时与第一支撑绳连接的弹簧钢会因受拉由盘旋弯曲状态变为拉直状态，通过其塑性变形进行耗能；冲击结束后，拉直的弹簧钢可再次绕转轴盘旋成弹簧状从而实现重复使用。

进一步地，所述转轴是钢制圆筒，内套销轴并留有一定间隙；所述销轴由钢材制成，两端带螺纹并通过螺栓与C型夹具连接。

进一步地，所述C型夹具由钢材制成，包括上下两个夹具翼缘板和中间的夹具腹板，其两个夹具翼缘板留有夹具连接孔与销轴进行螺栓连接，夹具腹板与弧形耳板焊接；所述弧形耳板由钢材制成并带有第二连接孔与柔性防护系统第二支撑绳相连。

进一步地，所述第一支撑绳、第二支撑绳分别通过绳套夹具形成绳套从而分别与第一连接孔、第二连接孔连接，所述绳套夹具采用钢丝绳铝合金压制接头或者钢丝绳夹。

进一步地，若干个弹簧钢、转轴和销轴按一定方式排列并分别通过螺栓与C型夹具连接，其中，所述C型夹具的夹具翼缘板为三角形，每个夹具翼缘板预留若干个夹具连接孔。