耗能防撞站房柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耗能防撞站房柱。該耗能防撞站房柱包括：站房柱；外包鋼板，外包鋼板設(shè)在站房柱的外周壁上；剛性夾套，剛性夾套橫截面為矩形，剛性夾套套在外包鋼板外且與外包鋼板彼此間隔開；軟鋼耗能器，軟鋼耗能器設(shè)在外包鋼板的第一側(cè)面與剛性夾套之間以及外包鋼板的第二側(cè)面與剛性夾套之間，第一側(cè)面與第二側(cè)面平行且與列車軌道垂直。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱通過在站房柱外設(shè)置外包鋼板和剛性夾套，并在外包鋼板和剛性夾套之間設(shè)置軟鋼耗能器，可以有效地衰減列車側(cè)向撞擊的能量，減弱耗能防撞站房柱的受撞強(qiáng)度，減輕脫軌列車和列車內(nèi)部人員的傷害，從而可大大提高站房結(jié)構(gòu)及內(nèi)部人員的安全性。
【專利說明】耗能防撞站房柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，具體而言，涉及一種耗能防撞站房柱。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國高速鐵路建設(shè)取得飛速發(fā)展。但是，脫軌事故一直是鐵路發(fā)展過程中一個(gè)不可忽視的重要問題。由于車速過快、不合理的鐵道防護(hù)措施、惡劣的氣候條件和火車自身的問題等原因造成了各國的火車脫軌事故屢見不鮮，可能導(dǎo)致大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。特別是對(duì)于高鐵車輛，由于運(yùn)行速度快，一旦發(fā)生脫軌與周圍建筑物發(fā)生碰撞，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的次生災(zāi)害。一個(gè)典型的例子是:2013年7月12日，一列從巴黎出發(fā)的火車以接近每小時(shí)160公里的時(shí)速，在經(jīng)過距巴黎以南40公里的埃松省奧爾日河畔布雷蒂尼車站時(shí)，突然斷成了兩截，有大約6節(jié)車廂沖上并且側(cè)翻在了站臺(tái)上，截至2013年7月20日，事故導(dǎo)致6人死亡，60多名旅客受傷，其中9人傷勢(shì)嚴(yán)重，脫軌的車廂和站臺(tái)嚴(yán)重?fù)p毀。因此，研發(fā)高效可靠的脫軌列車撞擊防護(hù)裝置，對(duì)于高速鐵路的安全運(yùn)營有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]最容易遭到脫軌列車撞擊，也是撞擊后果最為嚴(yán)重的一類臨近鐵路軌道的建筑物就是各類火車站房結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代新型列車站房結(jié)構(gòu)一般為大跨高架結(jié)構(gòu)，高速列車高速穿過(即正線)或到站停車在(即到發(fā)線)大跨高架結(jié)構(gòu)底部。由于受到各方面因素制約，高鐵站房的結(jié)構(gòu)柱外邊緣與列車限界之間的距離非常有限，往往不到lm，這對(duì)研發(fā)可靠高效的防脫軌列車側(cè)向撞擊柱提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，新型高速列車的造價(jià)也很高、且脫軌列車?yán)锩嬉部赡苡写罅康某丝?，在避免列車?cè)向撞擊導(dǎo)致站房結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)盡量減輕對(duì)脫軌列車的損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種耗能防撞站房柱，該站房柱通過設(shè)置軟鋼耗能器可以有效地衰減列車側(cè)向撞擊的能量，可大大提高站房結(jié)構(gòu)及列車內(nèi)部人員的安全性。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱包括:站房柱；外包鋼板，所述外包鋼板設(shè)在所述站房柱的外周壁上；剛性夾套，所述剛性夾套橫截面為矩形，所述剛性夾套套在所述外包鋼板外且與所述外包鋼板彼此間隔開；軟鋼耗能器，所述軟鋼耗能器設(shè)在所述外包鋼板的第一側(cè)面與所述剛性夾套之間以及所述外包鋼板的第二側(cè)面與所述剛性夾套之間，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面平行且與列車軌道垂直。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱通過在站房柱外設(shè)置外包鋼板和剛性夾套，并在外包鋼板和剛性夾套之間設(shè)置軟鋼耗能器，可以有效地衰減列車側(cè)向撞擊的能量，減弱耗能防撞站房柱的受撞強(qiáng)度，減輕脫軌列車和列車內(nèi)部人員的傷害，從而可大大提高站房結(jié)構(gòu)及內(nèi)部人員的安全性。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的耗能防撞站房柱還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]所述剛性夾套包括:內(nèi)鋼板，所述內(nèi)鋼板與所述軟鋼耗能器連接；外鋼板，所述外鋼板設(shè)在所述內(nèi)鋼板的外側(cè)且與所述內(nèi)鋼板彼此間隔開；加勁肋，所述加勁肋設(shè)在所述內(nèi)鋼板和所述外鋼板之間。剛性夾套可以將脫軌列車對(duì)站房柱的撞擊力分散，并傳給軟鋼耗能器。
[0009]所述剛性夾套是焊接制成的。這樣可以現(xiàn)場(chǎng)拼裝，降低了剛性夾套的施工難度。
[0010]所述外包鋼板的下表面與所述站房柱底部高度相同。這樣外包鋼板從站房柱的底部一直向上包裹，加強(qiáng)了站房柱的強(qiáng)度和剛度。
[0011]所述外包鋼板的上表面與所述剛性夾套的上表面高度相同。
[0012]所述剛性夾套高度為1.5?2.5m。
[0013]所述剛性夾套在豎直方向上的中心位置距所述軌道所處平面的高度為I?2m。
[0014]所述剛性夾套與所述軌道平行的側(cè)壁到同側(cè)的所述外包鋼板的側(cè)面的距離為200-800_。這樣耗能防撞站房柱可以設(shè)置在較小的空間，可以很方便的安裝在各類新建的站房柱和既有的站房柱上，具有很好的實(shí)用性和可行性。
[0015]所述軟鋼耗能器為多個(gè)，所述多個(gè)軟鋼耗能器在水平方向上彼此緊貼設(shè)置成一排。
[0016]所述軟鋼耗能器為多排。這樣可以更好地衰減列車側(cè)向撞擊的能量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耗能防撞站房柱的示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耗能防撞站房柱的截面示意圖；
[0019]圖3是圖2中A-A截面圖；
[0020]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的耗能防撞站房柱的截面示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記:
[0022]軌道I ;站房柱2 ;剛性夾套3 ;外鋼板4 ;加勁肋5 ；內(nèi)鋼板6 ;軟鋼耗能器7 ;外包鋼板8 ;第一側(cè)面81 ;第二側(cè)面82 ;間隔空間9。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0025]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0026]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0028]下面參考圖1-圖4詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱。
[0029]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱，包括站房柱2、外包鋼板8、剛性夾套3和軟鋼耗能器7。
[0030]其中，站房柱2可為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。
[0031]外包鋼板8可通過四塊鋼板焊接以形成箱形截面，該箱形截面將站房柱2包裹在外包鋼板8內(nèi)部。當(dāng)站房柱2的橫截面為矩形時(shí)，如圖2所示，此時(shí)外包鋼板8可緊貼地包裹在站房柱2的外周壁上。當(dāng)站房柱2的橫截面不是矩形時(shí)，例如，在圖4中站房柱2的橫截面為圓形，外包鋼板8不能緊貼地包裹在站房柱2的外周壁上，在外包鋼板8與站房柱2之間形成間隔空間9，可向間隔空間9內(nèi)澆筑混凝土，混凝土充滿間隔空間9以加固站房柱2。這樣外包鋼板8可以更好地加固站房柱2，大大增加站房柱2的承載力。外包鋼板8可從站房柱2的底部一直向上包裹，也就是說，外包鋼板8的下表面與站房柱2底部高度相同。外包鋼板8可一直包裹到站房柱2的頂部，優(yōu)選地，外包鋼板8的上表面與剛性夾套3的上表面高度相同，也就是說，外包鋼板8包裹站房柱2直到與剛性夾套3的上表面高度相同。這樣外包鋼板8可以增加站房柱2的承載力。
[0032]剛性夾套3套在外包鋼板8外，剛性夾套3橫截面可為矩形。剛性夾套3高度可為1.5?2.5m,剛性夾套3在豎直方向上的中心位置距軌道I所處平面的高度可為I?2m。
[0033]剛性夾套3與外包鋼板8彼此間隔開。剛性夾套3與軌道I平行的側(cè)壁到同側(cè)的外包鋼板8的側(cè)面的距離可為200-800mm。剛性夾套3和外包鋼板8之間間隔空間內(nèi)設(shè)置軟鋼耗能器7。剛性夾套3可以將脫軌列車對(duì)站房柱2的撞擊力分散，并傳給軟鋼耗能器7。
[0034]外包鋼板8可以作為軟鋼耗能器7的連接構(gòu)件，也就是說，軟鋼耗能器7可固定設(shè)在外包鋼板8上。軟鋼耗能器7可以將列車側(cè)向撞擊的能量大大衰減直至完全消減。軟鋼耗能器7具有低強(qiáng)度和高耗能的特點(diǎn)，這樣不但可以提高耗能防撞站房柱在列車側(cè)向撞擊時(shí)的安全性，而且還可以最大程度上減輕脫軌列車和列車內(nèi)部人員可能造成的傷害，確保站房結(jié)構(gòu)及內(nèi)部人員安全。
[0035]軟鋼耗能器7可設(shè)在外包鋼板8的第一側(cè)面81與剛性夾套3之間以及外包鋼板8的第二側(cè)面82與剛性夾套3之間。[0036]其中，第一側(cè)面81與第二側(cè)面82平行且與列車軌道I垂直。也就是說，軟鋼耗能器7設(shè)在外包鋼板8上的與列車軌道I垂直的兩側(cè)。
[0037]當(dāng)列車脫軌撞向耗能防撞站房柱時(shí)，首先列車將撞擊剛性夾套3，剛性夾套3可以將脫軌列車對(duì)站房柱2的撞擊力分散,并傳給軟鋼耗能器7,軟鋼耗能器7將列車側(cè)向撞擊的能量大大衰減，同時(shí)又有外包鋼板8包裹保護(hù)站房柱2。這樣可以有效地減弱耗能防撞站房柱的受撞強(qiáng)度，減輕脫軌列車和列車內(nèi)部人員的傷害，從而可大大提高站房結(jié)構(gòu)及內(nèi)部人員的安全性。
[0038]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的耗能防撞站房柱通過在站房柱2外設(shè)置外包鋼板8和剛性夾套3，并在外包鋼板8和剛性夾套3之間設(shè)置軟鋼耗能器7，可以有效地衰減列車側(cè)向撞擊的能量，減弱耗能防撞站房柱的受撞強(qiáng)度，減輕脫軌列車和列車內(nèi)部人員的傷害，從而可大大提高站房結(jié)構(gòu)及列車內(nèi)部人員的安全性。
[0039]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，剛性夾套3包括內(nèi)鋼板6、外鋼板4和加勁肋5。 [0040]其中，內(nèi)鋼板6可與軟鋼耗能器7固定連接。這樣剛性夾套3可以將脫軌列車對(duì)站房柱2的撞擊力傳給軟鋼耗能器7。
[0041]外鋼板4設(shè)在內(nèi)鋼板6的外側(cè)且與內(nèi)鋼板6彼此間隔開。
[0042]在內(nèi)鋼板6和外鋼板4之間設(shè)有加勁肋5。也就是說,加勁肋5設(shè)在內(nèi)鋼板6和外鋼板4之間。加勁肋5可以加強(qiáng)剛性夾套3的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)，還可以將脫軌列車對(duì)站房柱2的撞擊力分散，提高了剛性夾套3的可靠性。從而剛性夾套3可以有效地將脫軌列車對(duì)站房柱2的撞擊力分散,并傳給軟鋼耗能器7。
[0043]優(yōu)選地，剛性夾套3是焊接制成的。加勁肋5分別與內(nèi)鋼板6、外鋼板4焊接固定。這樣可以現(xiàn)場(chǎng)拼裝剛性夾套3，降低了剛性夾套3的施工難度。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，外包鋼板8可從站房柱2的底部一直向上包裹，直到外包鋼板8的上表面與剛性夾套3的上表面高度相同。也就是說，外包鋼板8的上表面與剛性夾套3的上表面平齊。這樣大大加強(qiáng)了站房柱2的強(qiáng)度和剛度。其中，剛性夾套3高度可為1.5~2.5m。剛性夾套3在豎直方向上的中心位置距軌道I所處平面的高度可為I~2mο剛性夾套3與軌道I平行的側(cè)壁到同側(cè)的外包鋼板8的側(cè)面的距離為200-500_。這樣耗能防撞站房柱可以設(shè)置在較小的空間，可以很方便的安裝在各類新建和既有站房上，具有很好的實(shí)用性和可行性。
[0045]但是，本發(fā)明包括但不限于此，剛性夾套3高度、剛性夾套3在豎直方向上的中心位置距軌道I所處平面的高度和剛性夾套3與軌道I平行的側(cè)壁到同側(cè)的外包鋼板8的側(cè)面的距離都可以根據(jù)具體情況具體設(shè)置。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，軟鋼耗能器7可為多個(gè)，多個(gè)軟鋼耗能器7在水平方向上彼此緊貼設(shè)置成一排。進(jìn)一步地，軟鋼耗能器7可為上下多排。這樣可以更好地衰減列車側(cè)向撞擊的能量。
[0047]每排軟鋼耗能器的個(gè)數(shù)n i和軟鋼耗能器上下的排數(shù)m可以根據(jù)如下計(jì)算獲得。
[0048]首先根據(jù)平行于軌道方向的機(jī)車限界與站房柱之間已經(jīng)確認(rèn)的距離d，可初步得到軟鋼耗能器最大位移:
[0049]dm=d_ds-(100 ~600)mm----------(I)
[0050]式中，dm為軟鋼耗能器最大位移，[0051]ds為機(jī)車限界到建筑限界最小安全距離。
[0052]根據(jù)dm初步選定軟鋼耗能器型號(hào)，為了方便計(jì)算，軟鋼耗能器恢復(fù)力模型采用理想彈塑性模型，則軟鋼耗能器產(chǎn)生Cltl位移時(shí)消耗的能量:
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種耗能防撞站房柱，其特征在于，包括: 站房柱； 外包鋼板，所述外包鋼板設(shè)在所述站房柱的外周壁上； 剛性夾套，所述剛性夾套橫截面為矩形，所述剛性夾套套在所述外包鋼板外且與所述外包鋼板彼此間隔開； 軟鋼耗能器，所述軟鋼耗能器設(shè)在所述外包鋼板的第一側(cè)面與所述剛性夾套之間以及所述外包鋼板的第二側(cè)面與所述剛性夾套之間，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面平行且與列車軌道垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述剛性夾套包括: 內(nèi)鋼板，所述內(nèi)鋼板與所述軟鋼耗能器連接； 夕卜鋼板，所述外鋼板設(shè)在所述內(nèi)鋼板的外側(cè)且與所述內(nèi)鋼板彼此間隔開； 加勁肋，所述加勁肋設(shè)在所述內(nèi)鋼板和所述外鋼板之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述剛性夾套是焊接制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述外包鋼板的下表面與所述站房柱底部高度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述外包鋼板的上表面與所述剛性夾套的上表面高度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述剛性夾套高度為1.5?2.5mο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述剛性夾套在豎直方向上的中心位置距所述軌道所處平面的高度為I?2m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述剛性夾套與所述軌道平行的側(cè)壁到同側(cè)的所述外包鋼板的側(cè)面的距離為200-800mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述軟鋼耗能器為多個(gè)，所述多個(gè)軟鋼耗能器在水平方向上彼此緊貼設(shè)置成一排。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耗能防撞站房柱，其特征在于，所述軟鋼耗能器為多排。
【文檔編號(hào)】E04C3/34GK103603464SQ201310495815
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陸新征, 蔣慶 申請(qǐng)人:清華大學(xué)