CN106948294A - 一种波形三明治公路防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波形三明治公路防护结构，包括螺旋立柱、三明治波形板、主波纹锥管组件、副波纹锥管组件，三明治波型板包括波形外壳、设于波形外壳内的填充物，螺旋立柱的上部以轴线旋转形成扭曲面，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件均连接于三明治波形板与螺旋立柱的上部，主波纹锥管组件与三明治波形板倾斜连接，副波纹锥管组件与三明治波形板垂直连接。本发明解决一般公路以及高速公路防护栏的耐撞性表现不足、吸能形式单一、缓冲效果差、不能有效防止车辆冲出路面等问题，具有高效的吸能特性；安全可靠稳定性高，耐撞性强，碰撞角度适应性高；安装简单、替换便捷、可持续使用性高等有益效果。

Description

一种波形三明治公路防护结构

技术领域

本发明涉及道路防护技术领域，更具体地说，涉及一种波形三明治公路防护结构。

背景技术

近年来，公路防护问题随着车辆保有量增多变得日益重要，公路防护设计已经成为了公路建设不可缺少的重要部分，特别是高速公路防护，配套设置的公路防护装置，其主要目的是保障车辆在既定的安全路线中正常行驶，以及在事故发生时吸收交通事故中的碰撞能量，最大限度减缓交通事故的危害，对驾驶人员的生命与财产安全具有有效的保护作用。

公路防护装置以公路防护栏设计尤为常见，道路两侧增设的防护栏，能有效地防止车辆发生交通事故后驶出道路对乘客造成二次伤害。

然而现有防护栏吸能形式单一，碰撞角度适应性差，不具有高效的吸能特性，波形梁耐撞性差，不能对事故车辆进行良好的缓冲吸能，当事故发生时，尤其车辆在高速的状态下，现有防护栏不能对车辆进行有效拦阻，且瞬时冲击力较大，事故车辆往往会发生下钻、骑跨、翻越甚至冲断防护栏，防护栏防护效果非常有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高效吸能装置的新颖弧度三明治板结构的公路防护栏，旨在解决一般公路以及高速公路防护栏的耐撞性表现不足、吸能形式单一、缓冲效果差、不能有效防止车辆冲出路面等问题。

本发明的技术方案如下：

一种波形三明治公路防护结构，包括螺旋立柱、三明治波形板、主波纹锥管组件、副波纹锥管组件，三明治波型板包括波形外壳、设于波形外壳内的填充物，螺旋立柱的上部以轴线旋转形成扭曲面，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件均连接于三明治波形板与螺旋立柱的上部，主波纹锥管组件与三明治波形板倾斜连接，副波纹锥管组件与三明治波形板垂直连接。

作为优选，螺旋立柱的上部以轴线旋转90°形成扭曲面，主波纹管组件以45°的角度朝向车辆驶来的方向与三明治波形板倾斜连接。

作为优选，螺旋立柱的下部为直柱，直柱的底端设置有底座，底座与直柱之间设置有若干支撑肋板。

作为优选，螺旋立柱为空心结构，螺旋立体的顶端设置有顶盖。

作为优选，三明治波形板的波形外壳在宽度方向延伸形成起伏的波浪结构，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件分别连接于波形外壳的波浪结构的凹面的外底面。

作为优选，波形外壳的上端为朝向道路一侧延伸的上倾斜面，波形外壳的下端为朝向道路一侧延伸的下倾斜面。

作为优选，主波纹锥管组件在高度方向上位于三明治波形板的中间位置，副波纹锥管组件在高度方向上设置于主波纹锥管组件的上方或下方。

作为优选，主波纹锥管组件包括主波纹锥管、主连接头，副波纹锥管组件包括副波纹锥管、副连接板，主连接头与副连接板均通过连接件与三明治波形板连接，主波纹锥管与副波纹锥管的一端分别与螺旋立体的上部连接。

作为优选，主连接头为空心直角三棱柱。

本发明的有益效果如下：

1、高效的吸能特性。

三明治波形板为夹芯增强型结构，具有较好的耐撞力学特性。内部的填充物可选铝合金泡沫、橡胶等填充型材料。铝合金泡沫、橡胶等填充型材料可锯可铣可钻，质量虽轻，但比吸能大，能配合三明治波形板的波形外壳充分发挥出较高的耐撞性。主波纹锥管组件、副波纹锥管组件主要由具有一定锥度的锥形管与配件组合而成，其中，锥形管在多角度冲击方面较圆直管拥有更加优越的稳定性和冲击角度适应性，能吸收更多的碰撞能量。同时波纹管较平直管而言，在受到冲击时能更可靠高效稳定地通过规律的塑性折叠变形进行吸能，能有效降低瞬时碰撞力，有利于提高材料利用率，提高能量吸收能力。本发明将三明治波形板与波纹锥管的耐撞性设计概念结合到防护栏的设计中，在碰撞发生阶段产生组合式能量吸收形式，有效凸显了本发明所提出的防护栏结构在耐撞性高效能量吸收方面的优势。

2、安全可靠稳定性高，耐撞性强，碰撞角度适应性高。

主波纹锥管组件、副波纹锥管组件的锥管为波纹结构，车辆在发生碰撞的过程中，大都为有角度斜向碰撞，波纹型管体较直管在碰撞发生时，溃缩形变更加稳定，多角度高速冲击条件下不易失稳，确保防护栏整体结构的力学抵抗有效性。三明治波形板为波形结构，避免波形外壳在碰撞发生时面内各点的极限破坏应力最快达到最大，有效遏制了波形外壳的剧烈形变以及整体塌陷。波形外壳上下两端的突出翘起结构也能有效的防止事故车辆发生下钻、骑跨、翻越等二次伤害。发生碰撞时，波形面板朝向汽车的凸面能最先与事故车辆发生碰撞，可以产生更好的缓冲效果，同时波浪结构也能使得三明治波形板的抗弯能力提高，防止变形过大导致二次事故。螺旋立柱埋于地基内，螺旋立柱为空心柱体，柱体上半部分以轴线旋转90°，呈现扭曲形状。碰撞过程中，螺旋立柱起主要抵抗支撑作用，主要承受弯矩，扭曲形状柱体在角度碰撞中表现较好的弯矩承受能力，底座上的肋板也能提高其抗弯能力，以防止事故车辆冲断立柱从而冲出路面造成二次伤害。螺旋立柱的螺旋结构能使得安装在螺旋立柱的上部的螺旋部分中间位置的主波纹锥管组件以45°朝向车辆驶来方向，当车辆发生事故时，更能使锥管以接近正面碰撞的形式进行溃缩，更可靠的进行能量吸收，充分发挥波纹锥管较高的耐撞性。实施时，本发明还可以设置两个副波纹锥管组件，垂直于三明治波形板连接，即垂直于路面方向，与主波纹锥管组件构成稳定可靠的三角形抗冲击范围，再加上主波纹锥管组件、副波纹锥管组件的锥形设计，碰撞角度适应性可大大提高。

3、安装简单、替换便捷、可持续使用性高。

螺旋立柱固定于道路两侧地面，底部一部分埋于地基内，实施便捷。主波纹锥管组件、副波纹锥管组件与三明治波形板连接处设置尺寸配合的连接件，连接件由螺栓螺母以及曲面垫片组成，装卸方便。其中，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件中的波纹锥管的端部设置有与波纹锥管尺寸配合的连接板，连接板有利于将波纹锥管组件以特殊角度固定于三明治波形板波浪结构的位置。实施时，三明治波形板的波形外壳，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件以及连接件等可选用铝合金材料制成，耐腐蚀性强。此外，螺旋立柱的顶盖能有效防止雨水进入螺旋立柱体内，防止雨水侵蚀。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是螺旋立柱的结构示意图；

图3是三明治波形板的剖视图；

图4是主波纹锥管组件的结构示意图；

图5是副波纹锥管组件的结构示意图；

图中：1是螺旋立柱，2是主波纹锥管组件，3是副波纹锥管组件，4是三明治波形板，5是连接件，6是顶盖，7是支撑肋板，8是底座，9是主波纹锥管，10是主连接头，11是副连接板，12是副波纹锥管，13是填充物，14是波形外壳。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为了解决现有技术存在的耐撞性表现不足、吸能形式单一、缓冲效果差、不能有效防止车辆冲出路面等不足，提供一种波形三明治公路防护结构，如图1所示，包括螺旋立柱1、三明治波形板4、主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3，其中，通过主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3将螺旋立柱1与三明治波形板4进行组件连接。

如图2所示，螺旋立柱1的上部以轴线旋转形成扭曲面，主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3均连接于三明治波形板4与螺旋立柱1的上部，主波纹锥管组件2与三明治波形板4倾斜连接，副波纹锥管组件3与三明治波形板4垂直连接。螺旋立柱1的下部为直柱，直柱的底端设置有底座8，底座8与直柱之间设置有若干支撑肋板7。

实施时，所述的螺旋立柱1固定于道路两侧地面，底部一部分埋于地基内，底座8固定于地面，支撑肋板7对螺旋立体起到一定的抗形变作用。螺旋立柱1为空心结构的柱体，螺旋立柱1的上部以轴线旋转90°形成扭曲面，以方便与主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3通过焊接连接，使得主波纹管组件能以45°的角度朝向车辆驶来的方向与三明治波形板4倾斜连接。当事故车辆冲撞防护栏时，主波纹管组件能够更加精确高效的发挥溃缩吸能作用。螺旋立柱1的顶端设置尺寸配合的顶盖6，避免雨天雨水进入立柱内造成腐蚀。

如图3所示，三明治波型板包括波形外壳14、设于波形外壳14内的填充物13。本实施例中，波形外壳14为由铝合金冲压制成，填充物13可包括由铝泡沫等填充型材料制成。波形外壳14具有一定的长度，在宽度方向延伸形成起伏的波浪结构，主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3分别连接于波形外壳14的波浪结构的凹面的外底面。主波纹锥管组件2在高度方向上位于三明治波形板4的中间位置，副波纹锥管组件3在高度方向上设置于主波纹锥管组件2的上方或下方。

本实施例中，波形外壳14从朝向道路的一侧看，设置有两个凸面和三个凹面，三个凹面与两个副波纹锥管组件3和一个主波纹锥管组件2通过连接件5连接，使得凸面能和事故车辆在第一时间接触，更好的发挥波形板4的缓冲吸能作用。

同时，波形外壳14的上端为朝向道路一侧延伸的上倾斜面，波形外壳14的下端为朝向道路一侧延伸的下倾斜面，分别形成翘起结构，能有效的防止事故车辆发生下钻、骑跨、翻越等二次伤害。

如图4、图5所示，主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3由波纹锥管与尺寸配合的配件通过焊接方式连接形成独立组件。主波纹锥管组件2包括主波纹锥管9、主连接头10，副波纹锥管组件3包括副波纹锥管12、副连接板11，主连接头10与副连接板11均通过连接件5与三明治波形板4连接，主波纹锥管9与副波纹锥管12的一端分别与螺旋立体的上部连接。

本实施例中，设置一个主波纹锥管组件2，两个副波纹锥管组件3，副波纹锥管组件3、主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3依次上下排列安装于螺旋立柱1的上部的螺旋部分的上中下三个位置。主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3通过连接件5分别与波形外壳14中间和两端凹面连接，将三明治波形板4与螺旋立柱1进行了有效连接，并对三明治波形板4起到了很好的支撑作用。

连接件5包括螺栓、螺母、螺丝以及曲面垫片，连接件5主要的作用是将三明治波形板4与主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3进行可靠连接。

实施例

螺旋立柱1的一部分埋于地基内，螺旋立柱1高950mm，螺旋立柱1的上部的螺旋部分高620mm，螺旋扭转90度，壁厚10mm，顶盖6壁厚10mm，底座8的厚度20mm，直径350mm，四周的支撑肋板7厚度5mm。本发明为公路防护栏的若干个重复单元的一个单位，实施时，每个单位共有两个螺旋立柱1，相距为1058mm。

主波纹锥管组件2包括主波纹锥管9和主连接头10，其中，主波纹锥管9垂直高度为200mm，壁厚为1.5mm，共20个周期的正弦波，波幅为1.5mm，底端直径为110mm，锥度为7度。主连接头10为空心直角三棱柱，高度为120mm，壁厚为5mm，棱柱横截面三角形斜边边长为120mm，其中连接面钻有间隔50mm的两个M16通孔。

副波纹锥管组件3包括副波纹锥管12和副连接板11，其中，副波纹锥管12壁厚1.5mm，共8个周期的正弦波，波幅为1mm，底端直径90mm，锥度为3度。副连接板11厚度10mm，边长80mm，连接面钻有间隔50mm的两个M16螺纹通孔。

主波纹锥管组件2、副波纹锥管组件3的顶端通过连接件5和标准件M16螺母、螺丝、螺栓分别与所述三明治波形板4中部和两端凹面连接。

三明治波形板4包括波形外壳14与填充物13，三明治波形板4长为1500mm，三明治波形板4有两个凸面和三个凹面，壁厚3mm，三个凹面与两个副波纹锥管组件3和一个主波纹锥管组件2通过连接件5连接，使得凸面能和事故车辆在第一时间接触，更好的发挥三明治波形板4的缓冲吸能作用，同时波形外壳14的上下两端的突出翘起结构也能有效的防止事故车辆发生下钻、骑跨、翻越等二次伤害。所涉及的填充物13为铝泡沫，厚度30mm，密度为0.3g/cm3，波形外壳14为由铝合金冲压制成。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种波形三明治公路防护结构，其特征在于，包括螺旋立柱、三明治波形板、主波纹锥管组件、副波纹锥管组件，三明治波型板包括波形外壳、设于波形外壳内的填充物，螺旋立柱的上部以轴线旋转形成扭曲面，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件均连接于三明治波形板与螺旋立柱的上部，主波纹锥管组件与三明治波形板倾斜连接，副波纹锥管组件与三明治波形板垂直连接。

2.根据权利要求1所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，螺旋立柱的上部以轴线旋转90°形成扭曲面，主波纹管组件以45°的角度朝向车辆驶来的方向与三明治波形板倾斜连接。

3.根据权利要求1所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，螺旋立柱的下部为直柱，直柱的底端设置有底座，底座与直柱之间设置有若干支撑肋板。

4.根据权利要求1至3任一项所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，螺旋立柱为空心结构，螺旋立体的顶端设置有顶盖。

5.根据权利要求1所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，三明治波形板的波形外壳在宽度方向延伸形成起伏的波浪结构，主波纹锥管组件、副波纹锥管组件分别连接于波形外壳的波浪结构的凹面的外底面。

6.根据权利要求5所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，波形外壳的上端为朝向道路一侧延伸的上倾斜面，波形外壳的下端为朝向道路一侧延伸的下倾斜面。

7.根据权利要求5所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，主波纹锥管组件在高度方向上位于三明治波形板的中间位置，副波纹锥管组件在高度方向上设置于主波纹锥管组件的上方或下方。

8.根据权利要求1所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，主波纹锥管组件包括主波纹锥管、主连接头，副波纹锥管组件包括副波纹锥管、副连接板，主连接头与副连接板均通过连接件与三明治波形板连接，主波纹锥管与副波纹锥管的一端分别与螺旋立体的上部连接。

9.根据权利要求8所述的形三明治公路防护结构，其特征在于，主连接头为空心直角三棱柱。