【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑垃圾资源化利用及道路交通设施，更具体地说，涉及一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，适用于桥梁防车/船等车速较高的服役环境。
技术介绍
1、车辆和船舶撞击桥梁会导致人员伤亡、桥梁受损、交通中断等社会经济的负面影响。随着桥梁的增多，车-桥和船-桥碰撞问题也逐渐凸显。车辆碰撞桥梁时速度较快，且撞击区域主要在第一接触位置，容易对桥梁造成局部破坏。目前，国内对于桥梁防车撞装置的研究较少，也未有相关规范，在桥梁设置独立的防撞装置，使车辆不直接撞击桥梁，而是先与防撞装置进行碰撞，是一种可行的保护桥梁的方法。同时，目前我国桥梁防船撞结构材料大多采用钢材、混凝土或弹性体作为缓冲吸能材料，但这些吸能耗能材料大多比较单一，且价格不菲，吸能效果局限性大，更换维修困难。本专利技术所述的再生缓冲材料具有密度低，孔隙率高，吸能减震效果好，经济性好等特点，在车-桥和船-桥防撞领域具有较广阔的应用前景。将frp壳体与再生缓冲材料结合，可有效实现对失控车辆和船舶的缓冲作用。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的车-桥和船-桥碰撞问题，提供一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，相较于传统的混凝土防撞结构具有轻量化、导向性好、造价低、便于安装施工和更换等优点，同时解决了建筑垃圾再利用难的问题。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，包括再生缓冲材料和frp壳体；
3、所述桥梁防撞装置设置在桥面的侧面，形成防车撞装置：
4、所述再生缓冲材料浇筑在桥面的
5、所述桥梁防撞装置设置在桥墩的周围，形成防船撞装置：
6、所述再生缓冲材料浇筑在桥墩的周围，所述frp壳体通过栓接或铆接安装在再生缓冲材料外侧，形成复合式防撞结构；
7、所述复合式防撞结构的外面再设置一层再生缓冲材料，再生缓冲材料外再安装frp壳体，形成双层复合式防撞结构；
8、所述桥梁防撞装置由多个frp壳体单元构成，多个frp壳体单元拼接组合在一起形成环形闭合结构，该环形闭合结构通过栓接或铆接与桥墩的周围，所述frp壳体单元内设有空腔，内腔内部浇筑有再生缓冲材料，形成单元化防撞结构。
9、作为优选，所述frp壳体为预制构件，形状为圆形或方形，所述frp壳体表面可预留螺栓孔，通过栓接或铆接与桥梁固定。
10、作为优选，所述再生缓冲材料分密度等级浇筑于双层复合式防撞结构或单元化防撞结构内。
11、作为优选，所述再生缓冲材料内的再生砂为废弃的混凝土块、砂浆块、砖瓦、石块、玻璃的任意一种建筑垃圾破碎而成，破碎后的再生砂粒径不大于4.5mm。以废弃的混凝土块作为优选，取材面广，易于获得。
12、所述再生缓冲材料由水泥、水、纤维、泡沫和建筑固废破碎而成的再生砂胶结硬化而成，所述再生缓冲材料可单独浇筑成型，可填充在frp壳体内部，也可分多个密度等级填充在frp壳体的空腔中，形成分层复合式结构。所述再生缓冲材料包括以下组分，按重量百分比计为：再生砂100份、水泥60～120份、水50～90份、发泡剂0.5～3份、减水剂0.5～5份、速凝剂1～5份、纤维0.5～3份。纤维可采用玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维中的一种，以聚丙烯纤维为优选；再生砂掺量为总质量的20～50％，以40％作为优选。所述再生缓冲材料空腔中闭合泡孔的孔隙率在60％～80％之间，以孔隙率为70％作为优选。且闭合孔隙的孔径大小不应超过1.5mm。
13、所述frp壳体为预制构件，由拉挤工艺或缠绕工艺成型，以缠绕工艺为优选。所述frp壳体可形成一个或多个空腔，空腔内可填充再生缓冲材料，形成复合式结构，提高防撞装置的吸能效果。
14、本专利技术工作原理如下：
15、本专利技术利用复合结构的高应变率相关性、frp壳体的低阻和塑性以及再生缓冲材料的微观变形特征等机理，充分发挥其缓冲吸能作用，有效降低人员在撞击下的损伤，同时保护桥梁。
16、采用frp与再生缓冲材料复合的防撞装置，在碰撞发生时，车/船首先与frp壳体发生作用，由于frp的低阻性，车辆的撞击时间延长。在这个过程中，车辆的大部分动能通过frp壳体的塑性形变传递至空腔的再生缓冲材料中，再生缓冲材料在高速冲击荷载下迅速发生微观响应，例如孔泡的压缩、坍塌和破裂等形变，以及再生砂的位移、嵌挤和摩擦，最终将传入的能量转化为材料内能。通过frp壳体和多个密度等级的再生缓冲材料形成的复合结构逐级吸能，使得该防撞装置达到良好的缓冲效果。若采用单独浇筑的再生缓冲材料，也可通过再生缓冲材料的压溃变形达到较好的吸能缓冲效果。
17、有益效果：
18、1、本专利技术所述的再生缓冲材料，是以建筑固废为原料制备而成，实现了建筑固废循环利用，环保效益和经济效益显著。
19、2、本专利技术所述的再生缓冲材料，是一种具有低强度、低密度和高孔隙率等特性的再生材料，通过碰撞时触发其材料微观组织变化和响应来吸收碰撞能量，具有良好的缓冲吸能性质。
20、3、本专利技术所述的再生缓冲材料，具备可现浇、耐久性好等优势，施工方便，且造价低廉。另外，该再生缓冲材料密度仅为300-800kg/m3，轻量化特征显著，可大幅削减防撞装置的载荷。
21、4、本专利技术中，再生缓冲材料与frp壳体形成复合式结构，大大提升了装置的缓冲性能，减轻车辆或船舶碰撞后的桥梁损伤，同时保证司乘人员安全。
22、5、本专利技术采用预制的frp壳体单元，便于运输和拼接。拼接完成的frp与桥梁通过栓接或铆接方式固定，连接可靠，施工方便，可大大减少运输和安装成本。
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1.一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：包括再生缓冲材料和FRP壳体；
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述FRP壳体为预制构件，形状为圆形或方形，所述FRP壳体表面预留螺栓孔，通过栓接或铆接与桥梁固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述再生缓冲材料分密度等级浇筑于双层复合式防撞结构或单元化防撞结构内。
4.根据权利要求1所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述再生缓冲材料内的再生砂为废弃的混凝土块、砂浆块、砖瓦、石块、玻璃的任意一种建筑垃圾破碎而成。
5.根据权利要求4所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述再生砂粒径不大于4.5mm。
6.根据权利要求4所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述再生砂为废弃的混凝土块。
【技术特征摘要】
1.一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：包括再生缓冲材料和frp壳体；
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述frp壳体为预制构件，形状为圆形或方形，所述frp壳体表面预留螺栓孔，通过栓接或铆接与桥梁固定。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑固废的桥梁防撞装置，其特征在于：所述再生缓冲材料分密度等级浇筑于双层复合式防撞结构或单元化防撞结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘英杰，方海，邵琦，张新晨，高涵，杨思源，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：
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