一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，主要用于公路路測安全防護。由立柱、抱箍、護欄板、吸能襯板、螺栓組成，抱箍抱合于立柱上，立柱通過螺栓連接于吸能襯板的中心位置上，護欄板兩端分別設置若干螺栓孔，吸能襯板兩端分別設置若干螺栓孔，護欄板通過螺栓連接于吸能襯板兩端。所述的護欄板和吸能襯板采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維。應用證明：當汽車車身的作用力作用于護欄板上時，通過護欄板及連接襯板自身超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料優(yōu)異的吸能效果和抗沖擊性能，將車身作用力轉換為勢能和內能，使沖擊力得到釋放，起到了很好的消能吸能效果，進而達到保護交通工具和乘員安全的目的。
【專利說明】一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，主要用于公路路測安全防護，屬于公路安全防護設施領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)公路波形護欄由立柱和Q235碳鋼波形護欄板組成，受限于結構和材料，傳統(tǒng)公路波形護欄存在以下難以克服的缺點:(I)汽車與傳統(tǒng)公路護欄發(fā)生碰撞時，因為護欄鋼板的變形馳豫時間較短，加速度較大，對車輛和乘客的沖擊傷害較大；(2)傳統(tǒng)公路欄板笨重，生產、運輸、安裝均不方便；(3)傳統(tǒng)公路護欄容易銹蝕，護欄鍍鋅費用較高，保養(yǎng)和維護工作量大；(4)傳統(tǒng)公路護欄主要采用熱浸鍍鋅技術進行防腐，環(huán)境污染嚴重。
[0003]同時，采用超高分子量聚乙烯材料制造公路護欄，黏結性差、蠕變明顯，且抗沖擊強度不足，難以單獨作為公路護欄材料使用，如申請?zhí)枮?200510117288.1，名稱為“一種超高分子量聚乙烯公路護欄材料及其制造方法”。采用碳纖維材料雖然抗沖擊強度高，具有較好的黏結性和抗蠕變性，但耐疲勞性和韌性不佳，且價格昂貴。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有公路護欄的不足，提供一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，該公路護欄具有抗沖擊性強，重量相對輕、視線誘導性強，安全可靠，穩(wěn)定性高，節(jié)能環(huán)保，有效減少道路交通事故人員傷亡和財產損失。
[0005]本發(fā)明超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄目的是通過下列結構完成的:公路護欄由立柱(4 )、抱箍(5 )、護欄板(I)、吸能襯板(3 )、螺栓(6 )組成,抱箍(5 )抱合于立柱(4)上，立柱(4)通過螺栓(6)連接于吸能襯板(3)的中心位置上，護欄板(I)兩端分別設置若干螺栓孔(2)，吸能襯板(3)兩端分別設置若干螺栓孔(2)，護欄板(I)通過螺栓(6)連接于吸能襯板(3)兩端。
[0006]所述吸能襯板(3)呈Ω形或凸形；所述護欄板I呈弓形。
[0007]所述護欄板(I)和吸能襯板(3)采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維。
[0008]所述超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料中，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為50%?80%、碳纖維體積百分比為 20% ?50%ο
[0009]工作原理:當汽車車身碰撞公路護欄中護欄板位置時，通過護欄板I和連接襯板3自身超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料優(yōu)異的吸能效果和抗沖擊性能，將車身作用力點的部份沖擊力能量轉換為勢能和內能，讓沖擊力部份得到釋放，從而起到很好的消能吸能效果，達到保護汽車和乘員安全的發(fā)明目的。
[0010]本發(fā)明具有低能耗、低污染，黏結性和抗蠕變性良好，韌性強，兼具高抗拉強度、高斷裂伸長率，具有良好吸能效果和較高變形馳豫性能，視線誘導性強、安全可靠的新型公路護欄具有重大現(xiàn)實意義和經濟價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料弓形護欄板俯視圖。
[0012]圖2為圖1所示超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料弓形護欄板的A-A方向剖面圖。
[0013]圖3為本發(fā)明超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料吸能襯板的俯視圖。
[0014]圖4為圖3所示超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料吸能襯板B-B方向剖面圖。
[0015]圖5為本發(fā)明超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄使用狀態(tài)示意圖。
[0016]圖6為普通(傳統(tǒng))碳鋼波形護欄的能量趨勢圖。
[0017]圖7為本發(fā)明復合材料弓形護欄的能量趨勢圖。
[0018]圖中，I為護欄板,2為螺紋孔,3為吸能襯板,4為立柱,5為抱箍、6為螺栓?！揪唧w實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0020]由立柱、抱箍、護欄板、吸能襯板、螺栓構成超高分子超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，其中抱箍抱合于立柱上，立柱通過螺栓連接于吸能襯板的中心位置上，護欄板兩端分別設置若干螺栓孔，吸能襯板兩端分別設置若干螺栓孔，護欄板通過螺栓連接于吸能襯板兩端。`
[0021]所述護欄板和吸能襯板都采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，所述吸能襯板(3)呈凸形。該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維。
[0022]所述的超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料中，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為50%~80%、碳纖維體積百分比為 20% ~50%ο
[0023]實施例1:
如圖5所示，包括立柱4、抱箍5、弓形的護欄板1、吸能襯板3、螺栓6組成超高分子超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，抱箍5抱合于立柱4上，立柱4通過螺栓6連接于吸能襯板3的中心位置上，弓形的護欄板I兩端分別設置六個螺栓孔2，吸能襯板3兩端分別設置六個螺栓孔2，兩塊弓形護欄板I通過螺栓6連接于吸能襯板3兩端。
[0024]上述弓形的護欄板I和吸能襯板3都采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為50%、碳纖維體積百分比為50%。
[0025]弓形的護欄板I長度為200厘米，寬度為31厘米，最大高度為15厘米；為了使兩塊弓形護欄板I之間連接緊密，并能起到很好的消能緩沖作用，將連接用的吸能襯板3制做成Ω形。
[0026]實施例2: 超高分子超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，與實施例1基本相同，不同之處是，弓形的護欄板I兩端分別設置四個螺栓孔2，吸能襯板3兩端分別設置四個螺栓孔2，弓形護欄板I和吸能襯板3采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為80%、碳纖維體積百分比為20%。
[0027]實施例3:
超高分子超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，與實施例1基本相同，不同之處在于，弓形護欄板I兩端分別設置八個螺栓孔2，吸能襯板3兩端分別設置八個螺栓孔2，弓形的護欄板I和吸能襯板3采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為70%、碳纖維體積百分比為30%。
[0028]依照《高速公路護欄安全性能評價標準》(JTG/T F83-01-2004)碰撞條件，以1.5噸整備質量小型轎車，100公里/小時，20°碰撞角度分別對傳統(tǒng)的公路Q235碳鋼波形梁護欄和本發(fā)明超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料弓形梁護欄板進行碰撞測試得出以下幾種主要能量趨勢圖，見圖6和圖7。
[0029]由于碰撞條件一致性，從圖6和圖7可知,初始總能量為5.74e+8均來源于車輛碰撞時的動能，碰撞開始后，由于碳鋼的彈塑性特質和延展率限制，由圖6可以看出動能的衰
減明顯經歷了兩個階段:1.碰撞0-0.227秒為彈性形變，f 0.227秒之后為塑性形變，進
入塑性形變后，抗沖擊力和吸能效果減弱；但由于復合材料的彈粘性特質和高延展率。由圖7可以看出動能的衰減始終保持較好的平緩性和持續(xù)性，沒有出現(xiàn)碳鋼的拐點。
[0030]抗沖擊和吸能效果如下表:
【權利要求】
1.一種超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，其特征在于:公路護欄由立柱(4)、抱箍(5)、護欄板(I)、吸能襯板(3)、螺栓(6)組成,抱箍(5)抱合于立柱(4)上,立柱(4)通過螺栓(6)連接于吸能襯板(3)的中心位置上，護欄板(I)兩端分別設置若干螺栓孔(2)，吸能襯板(3)兩端分別設置若干螺栓孔(2)，護欄板(I)通過螺栓(6)連接于吸能襯板(3 )兩立而。
2.根據(jù)權利要求1所述的超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，其特征在于:所述吸能襯板(3)呈Ω形、凸形；所述護欄板I呈弓形。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，其特征在于:所述護欄板(I)和吸能襯板(3)采用超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料制成，該超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料由超高分子量聚乙烯材料作為基體，在基體中混雜加入碳纖維。
4.根據(jù)權利要求3所述的超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料公路護欄，其特征在于:所述的超高分子量聚乙烯碳纖維復合材料中，超高分子量聚乙烯和碳纖維的組分為:分子量為250萬以上的超高分子量聚乙烯體積百分比為50%?80%、碳纖維體積百分比為20%?50%。
【文檔編號】E01F15/04GK103498435SQ201310503490
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權日:2013年10月23日
【發(fā)明者】陳勤彥, 歐陽學兵, 李志中, 楊敏, 尹向陽, 王曉安, 何磊, 莊國成, 楊圣文, 張曉哲, 李可, 劉文疆, 高秀卿, 桑東, 王勁惠 申請人:云南省交通科學研究所