本发明涉及一种可循环抗撞的包围式保护装置及其安装方法，属于防灾减灾与防护工程领域。
背景技术：
1、随着道路交通和航道运输的繁忙程度加重，道路或航运交通设施遭受外部撞击的风险逐步增大。当前，主要采用刚性或柔性防撞装置保护道路或航运交通设施遭受外物的撞击。但是，当前的刚性或柔性防撞装置多采用使抗撞装置发生塑性损伤进而耗散撞击能量的方式来保护被撞击物，防撞装置耗散撞击能量的方式比较单一，且受撞击损伤后难以快速恢复原状。因此，虽然当前的防撞装置能够对被撞物的保护起到一定效果，但其耗能方式单一、受撞击损伤后难以快速恢复等缺点制约了防撞装置在更广泛的工程项目中应用。
2、针对目前防撞装置存在的缺点和不足，需针对防撞装置受撞击耗能方式单一及被撞击损伤后难以快速恢复等方面进行改进，发明新型的抗撞可恢复装置。因此，有必要通过设计合理的防撞装置，使防撞装置具备多种能量耗散方式且受撞击后能快速恢复，以解决当前防撞装置存在的缺点和不足。
技术实现思路
1、本发明提供了一种可循环抗撞的包围式保护装置及其安装方法，能以多种耗能方式保护被撞物体，同时具备可恢复特性。
2、本发明的技术方案是：
3、根据本发明的第一方面，提供了一种可循环抗撞的包围式保护装置，包括上部内水平钢骨架4、下部内水平钢骨架8、内斜向钢骨架7、水平弹性屈曲钢片6、竖向弹性屈曲钢片5、摩擦耗能竖筒3、摩擦钢块14、第一固体润滑摩擦贴片12、第二固体润滑摩擦贴片13、内连接薄钢板11、辅助连接钢板10、连接杆15、顶部钢环梁2、顶部配重1、底部钢基座梁9；多根上部内水平钢骨架4合围形成第一矩形结构，第一矩形结构位于顶部钢环梁2下部且两者之间存在间距，顶部钢环梁2上配置顶部配重1；多根下部内水平钢骨架8合围形成第二矩形结构且位于第一矩形结构下部，第二矩形结构位于底部钢基座梁9上部且两者之间存在间距；第一矩形结构与第二矩形结构的四角分别通过呈竖直布置的摩擦耗能竖筒3连接且摩擦耗能竖筒3向两端延伸，摩擦耗能竖筒3延伸的一端与底部钢基座梁9连接；所述摩擦耗能竖筒3内设第一固体润滑摩擦贴片12、第二固体润滑摩擦贴片13、内连接薄钢板11、摩擦钢块14、辅助连接钢板10、连接杆15，两块所述第一固体润滑摩擦贴片12、两块所述第二固体润滑摩擦贴片13以交替布置合围的空间内设有的摩擦钢块14通过连接杆15与顶部钢环梁2连接，两块所述第二固体润滑摩擦贴片13呈背离的两侧分别与摩擦耗能竖筒3一内表面连接、两块所述第一固体润滑摩擦贴片12呈背离的两侧分别与一块内连接薄钢板11的内表面连接，内连接薄钢板11的外表面与辅助连接钢板10连接；相邻两摩擦耗能竖筒3的一端连接呈x形布置的内斜向钢骨架7一端，相邻两摩擦耗能竖筒3的另一端连接呈x形布置的内斜向钢骨架7另一端，每个呈x形布置的内斜向钢骨架7的外侧以从内往外方向依次布置多组呈间隔布置的水平弹性屈曲钢片6、多组呈间隔布置的竖向弹性屈曲钢片5，水平弹性屈曲钢片6一端穿过相邻两摩擦耗能竖筒3中的一个摩擦耗能竖筒3后与其内部的辅助连接钢板10连接，水平弹性屈曲钢片6另一端穿过相邻两摩擦耗能竖筒3中的另一个摩擦耗能竖筒3后与其内部的辅助连接钢板10连接，竖向弹性屈曲钢片5一端与底部钢基座梁9连接，竖向弹性屈曲钢片5另一端与顶部钢环梁2连接。
4、所述竖向弹性屈曲钢片5、水平弹性屈曲钢片6均与内斜向钢骨架7、上部内水平钢骨架4、下部内水平钢骨架8之间均存在间距，竖向弹性屈曲钢片5、水平弹性屈曲钢片6之间存在间距。
5、所述水平弹性屈曲钢片6和竖向弹性屈曲钢片5的交接位置设置橡胶垫片16。
6、所述第一固体润滑摩擦贴片12一个侧表面与内连接薄钢板11一个侧表面粘接，所述第一固体润滑摩擦贴片12另一个侧表面与摩擦钢块14的侧表面相接触，所述内连接薄钢板11另一个侧面通过螺栓与辅助连接钢板10连接，辅助连接钢板10远离内连接薄钢板11的一侧与水平弹性屈曲钢片6连接；所述第二固体润滑摩擦贴片13一个侧表面与摩擦耗能竖筒3的一内侧表面粘接，所述第二固体润滑摩擦贴片13另一个侧表面与摩擦钢块14的侧表面相接触；所述内连接薄钢板11两端部与摩擦耗能竖筒3的内表面连接。
7、所述第一固体润滑摩擦贴片12采用聚四氟乙烯固体润滑材料制作；所述第二固体润滑摩擦贴片13采用聚四氟乙烯固体润滑材料制作。
8、所述连接杆15为圆截面的实腹式杆件，其一端与摩擦钢块14的上表面焊接，另一端与顶部钢环梁2的下表面焊接。
9、所述顶部配重1采用钢块制作且布满顶部钢环梁2的上表面，顶部配重1下表面与顶部钢环梁2上表面焊接。
10、根据本发明的第二方面，提供了一种可循环抗撞的包围式保护装置的安装方法，包括：将第二固体润滑摩擦贴片13、内连接薄钢板11、第一固体润滑摩擦贴片12、摩擦耗能竖筒3、上部内水平钢骨架4、下部内水平钢骨架8、内斜向钢骨架7、底部钢基座梁9安装就位；将辅助连接钢板10固定在内连接薄钢板11的相应位置；接着安装水平弹性屈曲钢片6；将摩擦钢块14放入摩擦耗能竖筒3内由第一固体润滑摩擦贴片12和第二固体润滑摩擦贴片13包围形成的空间内；将连接杆15的一端与摩擦钢块14的顶面连接；顶部钢环梁2吊装到位后，将顶部钢环梁2的下表面与连接杆15的另一端连接；顶部钢环梁2安装到位后，将顶部配重1吊装到顶部钢环梁2上，并将顶部配重1与顶部钢环梁2固定；安装竖向弹性屈曲钢片5。
11、所述水平弹性屈曲钢片6的安装具体为：先将水平弹性屈曲钢片6的一端固定在相邻两摩擦耗能竖筒3中的一个摩擦耗能竖筒3内的辅助连接钢板10上，再在水平弹性屈曲钢片6的另一端施加轴向力后，令水平弹性屈曲钢片6向外侧弹性屈曲；最后，在水平弹性屈曲钢片6保持向外侧弹性屈曲的状态下，将水平弹性屈曲钢片6另一端与相邻两摩擦耗能竖筒3中的另一个摩擦耗能竖筒3内的辅助连接钢板10固定。
12、所述竖向弹性屈曲钢片5的安装具体为：先将竖向弹性屈曲钢片5的下端与底部钢基座梁9的上表面连接；再在竖向弹性屈曲钢片5的上端施加使竖向弹性屈曲钢片5向外侧弹性屈曲的轴向力；最后，在竖向弹性屈曲钢片5保持弹性屈曲的状态下，将竖向弹性屈曲钢片5的上端与顶部钢环梁2的下表面连接。
13、本发明的有益效果是：本发明通过水平弹性屈曲钢片和竖向弹性屈曲钢片形成防撞外凸面，撞击物撞击该防撞外凸面后，本发明装置启动。该装置启动后，其一，可通过顶部钢环梁、顶部配重、摩擦钢块重力势能的增加耗散撞击能量；其二，可通过摩擦钢块与固体润滑摩擦贴片之间的相互摩擦耗散撞击能量，且水平弹性屈曲钢片对内连接薄钢板的挤压可增加摩擦钢块与固体润滑摩擦贴片之间的摩擦耗能；其三，可通过水平弹性屈曲钢片与竖向弹性屈曲钢片的塑性变形消耗撞击能量。撞击结束后，通过更换塑性变形较大的竖向弹性屈曲钢片和水平弹性屈曲钢片使竖向弹性屈曲钢片和水平弹性屈曲钢片再次弹性屈曲后，该防撞装置即可恢复原状；由此可知，本发明避免了抗撞装置受撞击后一次性损耗的缺点，使该装置可循环抗撞。
1.一种可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，包括上部内水平钢骨架(4)、下部内水平钢骨架(8)、内斜向钢骨架(7)、水平弹性屈曲钢片(6)、竖向弹性屈曲钢片(5)、摩擦耗能竖筒(3)、摩擦钢块(14)、第一固体润滑摩擦贴片(12)、第二固体润滑摩擦贴片(13)、内连接薄钢板(11)、辅助连接钢板(10)、连接杆(15)、顶部钢环梁(2)、顶部配重(1)、底部钢基座梁(9)；
2.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述竖向弹性屈曲钢片(5)、水平弹性屈曲钢片(6)均与内斜向钢骨架(7)、上部内水平钢骨架(4)、下部内水平钢骨架(8)之间均存在间距，竖向弹性屈曲钢片(5)、水平弹性屈曲钢片(6)之间存在间距。
3.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述水平弹性屈曲钢片(6)和竖向弹性屈曲钢片(5)的交接位置设置橡胶垫片(16)。
4.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述第一固体润滑摩擦贴片(12)一个侧表面与内连接薄钢板(11)一个侧表面粘接，所述第一固体润滑摩擦贴片(12)另一个侧表面与摩擦钢块(14)的侧表面相接触，所述内连接薄钢板(11)另一个侧面通过螺栓与辅助连接钢板(10)连接，辅助连接钢板(10)远离内连接薄钢板(11)的一侧与水平弹性屈曲钢片(6)连接；所述第二固体润滑摩擦贴片(13)一个侧表面与摩擦耗能竖筒(3)的一内侧表面粘接，所述第二固体润滑摩擦贴片(13)另一个侧表面与摩擦钢块(14)的侧表面相接触；所述内连接薄钢板(11)两端部与摩擦耗能竖筒(3)的内表面连接。
5.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述第一固体润滑摩擦贴片(12)采用聚四氟乙烯固体润滑材料制作；所述第二固体润滑摩擦贴片(13)采用聚四氟乙烯固体润滑材料制作。
6.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述连接杆(15)为圆截面的实腹式杆件，其一端与摩擦钢块(14)的上表面焊接，另一端与顶部钢环梁(2)的下表面焊接。
7.根据权利要求1所述的可循环抗撞的包围式保护装置，其特征在于，所述顶部配重(1)采用钢块制作且布满顶部钢环梁(2)的上表面，顶部配重(1)下表面与顶部钢环梁(2)上表面焊接。
8.一种可循环抗撞的包围式保护装置的安装方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的可循环抗撞的包围式保护装置的安装方法，其特征在于，所述水平弹性屈曲钢片(6)的安装具体为：先将水平弹性屈曲钢片(6)的一端固定在相邻两摩擦耗能竖筒(3)中的一个摩擦耗能竖筒(3)内的辅助连接钢板(10)上，再在水平弹性屈曲钢片(6)的另一端施加轴向力后，令水平弹性屈曲钢片(6)向外侧弹性屈曲；最后，在水平弹性屈曲钢片(6)保持向外侧弹性屈曲的状态下，将水平弹性屈曲钢片(6)另一端与相邻两摩擦耗能竖筒(3)中的另一个摩擦耗能竖筒(3)内的辅助连接钢板(10)固定。
10.根据权利要求8所述的可循环抗撞的包围式保护装置的安装方法，其特征在于，所述竖向弹性屈曲钢片(5)的安装具体为：先将竖向弹性屈曲钢片(5)的下端与底部钢基座梁(9)的上表面连接；再在竖向弹性屈曲钢片(5)的上端施加使竖向弹性屈曲钢片(5)向外侧弹性屈曲的轴向力；最后，在竖向弹性屈曲钢片(5)保持弹性屈曲的状态下，将竖向弹性屈曲钢片(5)的上端与顶部钢环梁(2)的下表面连接。
