耗能防撞站房柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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?shī)A套，剛性?shī)A套橫截面為矩形，剛性?shī)A套套在外包鋼板外且與外包鋼板彼此間隔開(kāi)；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?shī)A套之間以及外包鋼板的第二側(cè)面與剛性?shī)A套之間，第一側(cè)面與第二側(cè)面平行且與列車(chē)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(guò)在站房柱外設(shè)置外包鋼板和剛性?shī)A套，并在外包鋼板和剛性?shī)A套之間設(shè)置軟鋼耗能器，可以有效地衰減列車(chē)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(chē)和列車(chē)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(shuō)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(lái)我國(guó)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(guò)程中一個(gè)不可忽視的重要問(wèn)題。由于車(chē)速過(guò)快、不合理的鐵道防護(hù)措施、惡劣的氣候條件和火車(chē)自身的問(wèn)題等原因造成了各國(guó)的火車(chē)脫軌事故屢見(jiàn)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(chē)輛，由于運(yùn)行速度快，一旦發(fā)生脫軌與周?chē)ㄖ锇l(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(chē)以接近每小時(shí)160公里的時(shí)速，在經(jīng)過(guò)距巴黎以南40公里的埃松省奧爾日河畔布雷蒂尼車(chē)站時(shí)，突然斷成了兩截，有大約6節(jié)車(chē)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(chē)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(chē)撞擊防護(hù)裝置，對(duì)于高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]最容易遭到脫軌列車(chē)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(chē)站房結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代新型列車(chē)站房結(jié)構(gòu)一般為大跨高架結(jié)構(gòu)，高速列車(chē)高速穿過(guò)(即正線)或到站停車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)的造價(jià)也很高、且脫軌列車(chē)?yán)锩嬉部赡苡写罅康某丝停诒苊饬熊?chē)側(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(chē)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(wèn)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(guò)設(shè)置軟鋼耗能器可以有效地衰減列車(chē)側(cè)向撞擊的能量，可大大提高站房結(jié)構(gòu)及列車(chē)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?shī)A套，所述剛性?shī)A套橫截面為矩形，所述剛性?shī)A套套在所述外包鋼板外且與所述外包鋼板彼此間隔開(kāi)；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?shī)A套之間以及所述外包鋼板的第二側(cè)面與所述剛性?shī)A套之間，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面平行且與列車(chē)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(guò)在站房柱外設(shè)置外包鋼板和剛性?shī)A套，并在外包鋼板和剛性?shī)A套之間設(shè)置軟鋼耗能器，可以有效地衰減列車(chē)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(chē)和列車(chē)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?shī)A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(kāi)；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?shī)A套可以將脫軌列車(chē)對(duì)站房柱的撞擊力分散，并傳給軟鋼耗能器。
[0009]所述剛性?shī)A套是焊接制成的。這樣可以現(xiàn)場(chǎng)拼裝，降低了剛性?shī)A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?shī)A套的上表面高度相同。
[0012]所述剛性?shī)A套高度為1.5?2.5m。
[0013]所述剛性?shī)A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?shī)A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(chē)側(cè)向撞擊的能量。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)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?shī)A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(guò)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(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)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(jiǎn)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(yǔ)“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(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)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(guò)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(yǔ)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(guò)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?shī)A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(guò)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(shuō)，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?shī)A套3的上表面高度相同，也就是說(shuō)，外包鋼板8包裹站房柱2直到與剛性?shī)A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?shī)A套3套在外包鋼板8外，剛性?shī)A套3橫截面可為矩形。剛性?shī)A套3高度可為1.5?2.5m,剛性?shī)A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?shī)A套3與外包鋼板8彼此間隔開(kāi)。剛性?shī)A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?shī)A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?shī)A套3可以將脫軌列車(chē)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(shuō)，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(chē)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(chē)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(chē)和列車(chē)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?shī)A套3之間以及外包鋼板8的第二側(cè)面82與剛性?shī)A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(chē)軌道I垂直。也就是說(shuō)，軟鋼耗能器7設(shè)在外包鋼板8上的與列車(chē)軌道I垂直的兩側(cè)。
[0037]當(dāng)列車(chē)脫軌撞向耗能防撞站房柱時(shí)，首先列車(chē)將撞擊剛性?shī)A套3，剛性?shī)A套3可以將脫軌列車(chē)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(chē)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(chē)和列車(chē)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(guò)在站房柱2外設(shè)置外包鋼板8和剛性?shī)A套3，并在外包鋼板8和剛性?shī)A套3之間設(shè)置軟鋼耗能器7，可以有效地衰減列車(chē)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(chē)和列車(chē)內(nèi)部人員的傷害，從而可大大提高站房結(jié)構(gòu)及列車(chē)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?shī)A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?shī)A套3可以將脫軌列車(chē)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(kāi)。
[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(shuō),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?shī)A套3的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)，還可以將脫軌列車(chē)對(duì)站房柱2的撞擊力分散，提高了剛性?shī)A套3的可靠性。從而剛性?shī)A套3可以有效地將脫軌列車(chē)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?shī)A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?shī)A套3，降低了剛性?shī)A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?shī)A套3的上表面高度相同。也就是說(shuō)，外包鋼板8的上表面與剛性?shī)A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?shī)A套3高度可為1.5~2.5m。剛性?shī)A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?shī)A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?shī)A套3高度、剛性?shī)A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?shī)A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(chē)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(chē)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(chē)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?shī)A套，所述剛性?shī)A套橫截面為矩形，所述剛性?shī)A套套在所述外包鋼板外且與所述外包鋼板彼此間隔開(kāi)； 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?shī)A套之間以及所述外包鋼板的第二側(cè)面與所述剛性?shī)A套之間，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面平行且與列車(chē)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?shī)A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(kāi)； 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?shī)A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?shī)A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?shī)A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?shī)A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?shī)A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(kāi)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)