本发明专利技术提出了桥墩多级柔性防撞装置、智能感知防撞系统及方法，涉及桥梁工程技术领域。包括由内而外依次包括内层钢板、二级防撞装置、一级防撞装置及柔性直触层，内层钢板环绕设置于桥墩表面，二级防撞装置内部设置有弹簧筒，一级防撞装置包括外壳和内部夹芯层，内部夹芯层包括闭孔泡沫铝层与聚氨酯层，闭孔泡沫铝层设置于聚氨酯层外侧。本发明专利技术能够在较小的撞击作用下防撞结构和船舶没有损伤或仅轻微损伤，在较大冲击作用下防撞结构可能产生较大损伤但仍有效防护，桥梁不受碰撞冲击的影响，提供桥梁‑船舶的双向有效防护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁工程，尤其涉及桥墩多级柔性防撞装置、智能感知防撞系统及方法。
技术介绍
1、近年来，大型桥梁的桥墩防撞需求日益提高，对于有较大通航要求的大桥、特大桥来说，桥墩防撞设施的有效性是保证桥梁结构和桥上车辆行人安全的关键。目前桥墩防撞结构类型有很多，根据防撞结构的需求形式可分为自浮式和固定式：
2、自浮式防撞结构内壁往往采用高分子材料，但仍不可避免会在水流和波浪的作用下与桥墩发生长期的摩擦和小幅碰撞，然而这种长期作用对桥梁耐久性的影响尚未有研究支持；而固定式往往结构简单，防撞性能较差，只能抵抗小型船只的碰撞冲击力。
3、同时，防撞设施也应保障船舶在碰撞过程中的安全，然而目前柔性防撞结构的实现效果不佳，当船舶和桥墩发生碰撞时，船舶发生较大毁损，威胁船上人员的生命安全。
4、另一方面，专利技术人发现，目前能实现分级防撞的结构较少，在前述柔性防撞结构实现效果不佳的情况下，船舶和桥墩直接发生碰撞，不能很好的对船舶和桥墩进行有效防护。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了桥墩多级柔性防撞装置、智能感知防撞系统及方法，在较小的撞击作用下，防撞结构和船舶没有损伤或仅轻微损伤，在较大冲击作用下防撞结构可能产生较大损伤但仍有效防护，桥梁不受碰撞冲击的影响，提供桥梁-船舶的双向有效防护。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了桥墩多级柔性防撞装置。</p>4、桥墩多级柔性防撞装置，由内而外依次包括内层钢板、二级防撞装置、一级防撞装置及柔性直触层，所述内层钢板环绕设置于桥墩表面，所述二级防撞装置内部设置有弹簧筒，所述一级防撞装置包括外壳和内部夹芯层，所述内部夹芯层包括闭孔泡沫铝层与聚氨酯层，所述闭孔泡沫铝层设置于聚氨酯层外侧。
5、可选的，所述二级防撞装置包括壳体结构，所述壳体结构内部竖向设置有多层弹簧组件，每一层所述弹簧组件均包括多个弹簧筒，相邻两层弹簧组件的弹簧筒为交错设置。
6、可选的，所述弹簧筒底部设置有底端缓冲垫，所述弹簧筒内部设置有弹簧件，所述弹簧件顶部连接有传力组件，所述传力组件顶部设置有顶端缓冲垫，所述底端缓冲垫与内层钢板相连接。
7、可选的，所述壳体结构包括外护板、上盖板和下盖板，所述外护板、上盖板和下盖板共同围合形成容纳空间，所述顶端缓冲垫与外护板相连接。
8、可选的，所述一级防撞装置的外壳为纤维增强复合材料制成，所述纤维增强复合材料为以树脂材料为基体，以纤维材料作增强相的复合材料，所述纤维材料的体积掺量为0.5%-2%；所述闭孔泡沫铝层与聚氨酯层的体积比为1：1。
9、可选的，所述闭孔泡沫铝层与聚氨酯层之间铺设有纤维布，所述纤维布为碳纤维布或玻璃纤维布。
10、可选的，所述柔性直触层为橡胶块，所述橡胶块外表面贴有反光条。
11、可选的，所述一级防撞装置由多个独立单元组拼而成，每一所述独立单元表面均设置有一个橡胶块。
12、本专利技术第二方面提供了桥墩多级柔性防撞装置的智能感知防撞系统。
13、基于第一方面所述桥墩多级柔性防撞装置的智能感知防撞系统，包括多个力传感组件、雷达距离感应器、声光报警器、高清摄像头和云端管理平台，其中：
14、雷达距离感应器和高清摄像头均设置于桥墩上，所述雷达距离感应器用于获取船舶运动信息，所述高清摄像头用于获取桥墩周围的监测画面，将监测画面和船舶运动信息发送至云端管理平台；
15、所述力传感组件设置于桥墩多级柔性防撞装置上，用于在发生碰撞时监测碰撞冲击力的大小，并传输至云端管理平台；
16、云端管理平台，其用于融合各类感知数据，提取船舶的关键运动特征，包括航速、航向和位置特征；分析并感知船舶是否进入警报区域，预测船舶是否存在碰撞桥墩的风险；当存在碰撞风险时，向声光报警器和用户端发送报警信号；并在碰撞发生时，基于碰撞冲击力的大小，评估碰撞等级并预测损伤程度；
17、声光报警器用于接收报警信号，执行声光报警操作。
18、本专利技术第三方面提供了一种基于智能感知防撞系统的智能感知防撞方法。
19、基于第二方面所述智能感知防撞系统的智能感知防撞方法，包括以下步骤：
20、雷达距离感应器获取船舶运动信息，高清摄像头获取桥墩周围的监测画面，将监测画面和船舶运动信息发送至云端管理平台；
21、云端管理平台将来自雷达距离感应器和高清摄像头的多源数据进行融合分析，提取船舶的关键运动特征，包括航速、航向和位置特征，分析并感知船舶是否进入警报区域，预测船舶是否存在碰撞桥墩的风险；当碰撞概率超过所设阈值时，触发示警模式，向声光报警器和用户端发送报警信号；
22、声光报警器接收报警信号，执行声光报警；
23、碰撞发生时，多级柔性防撞装置依靠逐层布设的各级耗能防撞结构，使碰撞冲击能量逐级消散，有效防护桥墩和船舶的安全；力传感组件在发生碰撞时监测碰撞冲击力的大小，并传输至云端管理平台；
24、云端管理平台基于碰撞冲击力的大小，评估碰撞等级，预测损伤程度。
25、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
26、1.本专利技术提供了一种桥墩多级柔性防撞装置、系统及方法，设计了具有多级防撞结构的防撞装置，当桥墩与船舶发生碰撞时，通过在桥墩外逐层布设的各级耗能防撞结构，使碰撞动能逐级消散，可达到“轻撞微损，中撞可修，重撞易换”的分级防撞目标，提高了桥墩应对多级碰撞风险的能力，有效实现桥墩和船舶的双防护，将桥墩和船舶的毁损风险将至最低。
27、2.本专利技术一级防撞装置的内部夹芯层包括闭孔泡沫铝层与聚氨酯层，所采用的闭孔泡沫铝是一种强度较大、吸能缓冲性能优良的材料，而聚氨酯具有能量吸收稳定、有效吸能持续时间较长的特点，两者合理组合，能最大程度上发挥各自吸能特性。
28、3.本专利技术一级防撞装置的外壳为纤维增强复合材料制成，纤维增强复合材料为以树脂材料为基体、以纤维材料作增强相的复合材料，所采用的纤维增强复合材料既有较高强度，也有较好的韧性和耐冲击性，小型船撞后形变可恢复；碰撞冲击时能够起到一定的缓冲作用，削弱冲击力；同时复合材料具有优异的耐腐蚀性和耐久性，十分适配海洋江河环境。
29、4. 本专利技术二级防撞装置内设置有多层弹簧组件，每一层弹簧组件均包括多个弹簧筒，相邻两层弹簧筒为交错布置，冲击能量传递给弹簧筒的高阻尼弹簧件后，弹簧被压缩，由于弹簧件的高阻尼特性，迅速消能卸力，实现能量耗散，顶端缓冲垫和底端缓冲垫也起到一定的缓冲作用。
30、5.本专利技术所提供的多级防撞体系整体为装配式模块化结构，每个组件模块都可以工厂预制，连接形式简单，现场拆装方便，维修更换容易，避免了现场大规模作业，节省施工成本和施工工期，减少了建筑垃圾的产生，有利于低碳环保。
31、6.本专利技术所提供的智能感知防撞系统集本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，由内而外依次包括内层钢板、二级防撞装置、一级防撞装置及柔性直触层，所述内层钢板环绕设置于桥墩表面，所述二级防撞装置内部设置有弹簧筒，所述一级防撞装置包括外壳和内部夹芯层，所述内部夹芯层包括闭孔泡沫铝层与聚氨酯层，所述闭孔泡沫铝层设置于聚氨酯层外侧。
2.如权利要求1所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述二级防撞装置包括壳体结构，所述壳体结构内部竖向设置有多层弹簧组件，每一层所述弹簧组件均包括多个弹簧筒，相邻两层弹簧组件的弹簧筒为交错设置。
3.如权利要求2所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述弹簧筒底部设置有底端缓冲垫，所述弹簧筒内部设置有弹簧件，所述弹簧件顶部连接有传力组件，所述传力组件顶部设置有顶端缓冲垫，所述底端缓冲垫与内层钢板相连接。
4.如权利要求3所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述壳体结构包括外护板、上盖板和下盖板，所述外护板、上盖板和下盖板共同围合形成容纳空间，所述顶端缓冲垫与外护板相连接。
5.如权利要求1所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述一级防撞装置的外壳为纤维增强复合材料制成，所述纤维增强复合材料为以树脂材料为基体，以纤维材料作增强相的复合材料，所述纤维材料的体积掺量为0.5%-2%；所述闭孔泡沫铝层与聚氨酯层的体积比为1：1。
6.如权利要求5所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述闭孔泡沫铝层与聚氨酯层之间铺设有纤维布，所述纤维布为碳纤维布或玻璃纤维布。
7.如权利要求1所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述柔性直触层为橡胶块，所述橡胶块外表面贴有反光条。
8.如权利要求7所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述一级防撞装置由多个独立单元组拼而成，每一所述独立单元表面均设置有一个橡胶块。
9.基于权利要求1-8任一项所述桥墩多级柔性防撞装置的智能感知防撞系统，其特征在于，包括多个力传感组件、雷达距离感应器、声光报警器、高清摄像头和云端管理平台，其中：
10.一种基于权利要求9所述智能感知防撞系统的智能感知防撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
...
【技术特征摘要】
1.桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，由内而外依次包括内层钢板、二级防撞装置、一级防撞装置及柔性直触层，所述内层钢板环绕设置于桥墩表面，所述二级防撞装置内部设置有弹簧筒，所述一级防撞装置包括外壳和内部夹芯层，所述内部夹芯层包括闭孔泡沫铝层与聚氨酯层，所述闭孔泡沫铝层设置于聚氨酯层外侧。
2.如权利要求1所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述二级防撞装置包括壳体结构，所述壳体结构内部竖向设置有多层弹簧组件，每一层所述弹簧组件均包括多个弹簧筒，相邻两层弹簧组件的弹簧筒为交错设置。
3.如权利要求2所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述弹簧筒底部设置有底端缓冲垫，所述弹簧筒内部设置有弹簧件，所述弹簧件顶部连接有传力组件，所述传力组件顶部设置有顶端缓冲垫，所述底端缓冲垫与内层钢板相连接。
4.如权利要求3所述的桥墩多级柔性防撞装置，其特征在于，所述壳体结构包括外护板、上盖板和下盖板，所述外护板、上盖板和下盖板共同围合形成容纳空间，所述顶端缓冲垫与外护板相连接。
5.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨则英，孙芮，毕传龙，薛洪野，韩勃，赵新来，段蓉蓉，曲植霖，曲伟松，曲建波，高庆水，李明，高新学，赵峰，马凯凯，孙荣晓，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。