本公開涉及橋梁工程，尤其涉及一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置及計算方法。

背景技術：

1、由于復雜的自然環(huán)境和地質條件，山區(qū)公路遭遇地震、落石、撞擊、沖刷等災害侵襲的事件時有發(fā)生，其中橋梁工程由于其抗災能力較弱、搶修難度較大、修復時間較長等因素成為路段甚至路網(wǎng)中的控制性節(jié)點。對山區(qū)橋梁影響最大的是崩塌落石對下部結構的撞擊，由于公路橋梁下部結構一般都是長細比較大的柔性構件，在落石沖擊的巨大能量作用下易出現(xiàn)橋墩傾斜、折斷、倒塌，從而導致上部結構落梁。

2、現(xiàn)有防止崩塌落石沖擊橋墩措施有分離式裝置，在落石路徑上布置防護網(wǎng)，在橋墩受撞擊方向設置尺寸和剛度都較大的混凝土防撞島，防撞島和橋墩相互間隔一定距離，防撞島受沖擊后變形損壞而不影響橋墩，但對山區(qū)橋梁存在施工困難，增大阻水率對行洪不利；附著式裝置，此類構造通過連接裝置直接與橋墩相連，在橋墩周圍形成一圈保護層，與橋墩共同承受落石沖擊，但是防沖能力較弱，構造復雜，通用性不好，后期需要更換，綜合造價高。

技術實現(xiàn)思路

1、本公開發(fā)明提供了一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置及計算方法，解決分離式裝置在山區(qū)難以施工，影響行洪和附著式裝置防沖能力較弱，制造安裝繁瑣，后期需要更換、綜合造價較高的問題，通過組合體耗能和橋墩可恢復變形，提高了山區(qū)橋梁綜合防撞韌性和道路通行能力。

2、本發(fā)明提供一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置，包括：組合體、防護涂層、膠黏帶和密封膠。

3、所述組合體包括第一組合體、第二組合體和第三組合體，所述第一組合體、所述第二組合體和所述第三組合體在所述橋墩外表面沿環(huán)向和豎向相互連接組合而成；所述防護涂層設置于所述組合體外表面，所述膠黏帶內側設置于所述橋墩表面，所述密封膠設置于所述組合體頂部與橋墩蓋梁結合處，所述密封膠設置于所述組合體底部與所述橋墩的承臺的結合處，所述密封膠設置于所述第一組合體、所述第二組合體和所述第三組合體的環(huán)向和豎向接縫外表面。

4、在一個實施例中，所述第一組合體內部設置有槽型鋼板，所述槽型鋼板上均勻設置有肋條，所述槽型鋼板內交替布置纖維網(wǎng)和橡膠層，所述第二組合體、所述第三組合體和所述第一組合體結構均相同。

5、在一個實施例中，所述第一組合體、所述第二組合體和所述第三組合體的環(huán)向和豎向之間均設置有膠黏劑。

6、本發(fā)明根據(jù)一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置還提供一種山區(qū)橋梁防撞韌性計算方法，包括：通過橡膠抗壓彈性模量對所述組合體的橡膠層厚度、壓縮變形量和碰撞面積進行乘積運算得到復合保護殼耗能抵抗力；通過橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力；通過橋墩恢復所需費用和橋墩恢復所需時間求和得到恢復力；橋墩各性能指標參數(shù)通過四則運算得到橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標后并根據(jù)概率運算得到冗余度并與所述抵抗力和所述恢復力求和得到橋梁防撞韌性。

7、在一個實施例中，所述通過橡膠抗壓彈性模量對所述組合體的橡膠層厚度、壓縮變形量和碰撞面積進行乘積運算得到復合保護殼耗能抵抗力，包括：

8、所述復合保護殼耗能抵抗力為

9、

10、其中，為橡膠抗壓彈性模量，為碰撞接觸面積，為橡膠層厚度，為橡膠層壓縮變形量。

11、在一個實施例中，所述通過橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力，包括：

12、所述橋墩彈性抵抗力

13、

14、所述橋墩塑性抵抗力

15、

16、根據(jù)所述橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力，其中所述抵抗力為

17、

18、其中，為混凝土承載力計算系數(shù)，為混凝土強度設計值，為混凝土面積，為橋墩半徑，鋼筋承載力計算系數(shù)，為鋼筋強度設計值，為鋼筋面積，鋼筋所圍成圓的半徑,為約束混凝土強度系數(shù)，為混凝土強度標準值，為混凝土極限壓應變對應的受壓區(qū)面積，為鋼筋屈服強度。

19、在一個實施例中，所述通過橋墩恢復所需費用和橋墩恢復所需時間求和得到恢復力，包括：

20、所述恢復力為

21、

22、其中，為恢復所需費用，為恢復所需時間，為恢復所需費用的權重系數(shù)，n為恢復所需時間的權重系數(shù)。

23、在一個實施例中，所述橋墩各性能指標參數(shù)通過四則運算得到橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標后并根據(jù)概率運算得到冗余度并與所述抵抗力和所述恢復力求和得到橋梁防撞韌性，包括：

24、所述橋墩性能指標為

25、

26、所述橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標通過概率運算得到所述冗余度

27、

28、所述冗余度、所述抵抗力和所述恢復力進行求和得到橋梁防撞韌性

29、

30、其中，為橋墩各性能指標參數(shù)，為計算指標總數(shù)，為各指標的類別總數(shù)，為橋墩的性能指標，為橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標，為抵抗力的權重系數(shù)，為恢復力的權重系數(shù)，為冗余度的權重系數(shù)。

31、本發(fā)明有益效果：本發(fā)明實施例提供的一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置，組合體包括第一組合體、第二組合體和第三組合體，所述第一組合體、所述第二組合體和所述第三組合體在所述橋墩外表面沿環(huán)向和豎向相互連接組合而成，所述第一組合體、第二組合體和第三組合體由內環(huán)向分塊、豎向分段制作，均為塊狀，分散物體撞擊所述組合體的撞擊力，延長山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置使用壽命；所述防護涂層設置于所述組合體外表面；將膠黏帶內側粘貼設置于所述橋墩表面，所述膠黏帶外側粘貼設置于所述組合體內表面，所述組合體與所述橋墩直徑相匹配，所述密封膠設置于所述組合體頂部與橋墩蓋梁結合處，所述密封膠設置于所述組合體底部與所述橋墩的承臺的結合處,?防止河道中水流和外部水汽滲入影響環(huán)狀膠粘帶的性能。

32、本發(fā)明實施例提供的一種山區(qū)橋梁防撞韌性計算方法，通過橡膠抗壓彈性模量對組合體的橡膠層厚度、壓縮變形量和碰撞面積進行乘積運算得到復合保護殼耗能抵抗力；通過橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力；通過橋墩恢復所需費用和橋墩恢復所需時間求和得到恢復力；橋墩各性能指標參數(shù)通過四則運算得到橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標后并根據(jù)概率運算得到冗余度并與所述抵抗力和所述恢復力求和得到橋梁防撞韌性。

33、本發(fā)明實施例可解決分離式裝置在山區(qū)難以施工，影響行洪和附著式裝置防沖能力較弱，制造安裝繁瑣，后期需要更換、綜合造價較高的問題，通過組合體耗能和橋墩可恢復變形，提高了山區(qū)橋梁綜合防撞韌性和道路通行能力。

技術特征：

1.一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置，其特征在于，用于包裹橋墩（500）外表面，所述橋墩（500）包括橋墩蓋梁（510），所述裝置包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置，其特征在于，所述第一組合體（110）內部設置有槽型鋼板（111），所述槽型鋼板（111）上均勻設置有肋條（112），所述槽型鋼板（111）內交替布置纖維網(wǎng)（113）和橡膠層（114），所述第二組合體（120）、所述第三組合體（130）和所述第一組合體（110）結構均相同。

3.根據(jù)權利要求2所述的山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置，其特征在于，所述第一組合體（110）、所述第二組合體（120）和所述第三組合體（130）的環(huán)向和豎向之間均設置有膠黏劑（140）。

4.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的一種山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置的山區(qū)橋梁防撞韌性計算方法，其特征在于，所述方法包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述通過橡膠抗壓彈性模量對所述組合體的橡膠層厚度、壓縮變形量和碰撞面積進行乘積運算得到復合保護殼耗能抵抗力，包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述通過橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力，包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述通過橋墩恢復所需費用和橋墩恢復所需時間求和得到恢復力，包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述橋墩各性能指標參數(shù)通過四則運算得到橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標后并根據(jù)概率運算得到冗余度并與所述抵抗力和所述恢復力求和得到橋梁防撞韌性，包括：

技術總結
本發(fā)明實施例公開了山區(qū)橋梁防撞韌性提升裝置及計算方法，通過橡膠抗壓彈性模量對所述組合體的橡膠層厚度、壓縮變形量和碰撞面積進行乘積運算得到復合保護殼耗能抵抗力；通過橋墩彈性抵抗力、橋墩塑性抵抗力和所述復合保護殼耗能抵抗力求和得到抵抗力；通過橋墩恢復所需費用和橋墩恢復所需時間求和得到恢復力；橋墩各性能指標參數(shù)通過四則運算得到橋墩性能指標和橋墩出現(xiàn)有限損傷后的性能指標后并根據(jù)概率運算得到冗余度并與所述抵抗力和所述恢復力求和得到橋梁防撞韌性。解決分離式裝置在山區(qū)難以施工，防沖能力較弱、綜合造價較高的問題，通過組合體耗能和橋墩可恢復變形，提高了山區(qū)橋梁綜合防撞韌性和道路通行能力。

技術研發(fā)人員：龔臻,張書豪,楊昌鳳,劉自強,朱麗瑤,張樂,郭輝,倪旭,湯名豪
受保護的技術使用者：四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19