CN103132467B - 戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程防护结构，具体属于一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施。包括垂直于主导风向布设的多跨防风沙装置，每跨防风沙装置包括可转动立柱，相邻的可转动立柱之间安装有上支撑绳与下支撑绳，上支撑绳与下支撑绳之间安装有组合防风网，立柱两侧安装有拉锚绳，拉锚绳上端活套在可转动立柱顶端，拉锚绳下端固定于地锚；拉锚绳、上支撑绳与下支撑绳上分散连接有减压环。沿主风向布设本发明，风向变化时，在一定范围内自动调整防风沙装置的实际走向，自动就位于大风方向，有效地对风沙起到阻挡作用，达到有效防风沙灾害、保护工程建筑物、结构物的目的。具有构造简单、施工便利、养护维修省时、防风沙效果好的特点。

Description

戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施

技术领域

本发明涉及一种工程防护结构，具体属于一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施。

背景技术

风沙病害在我国分布十分广泛，随着我国基础设施建设的加速发展，在铁路建设及运营中各种风沙病害问题日益突出，戈壁大风区域的风沙病害尤其典型。由于风沙病害的周期性、突发性特点，对铁路线路的正常建设与运营构成了极大的威胁。在目前的技术水平条件下，除采用环境保护的措施外，选择有效的防风沙结构物进行防护是最常用的措施之一。现在常用的防风沙结构物以刚性结构物居多，虽然也有一些柔性的结构物用在防风沙结构中，但由于风沙地区风向的不稳定变化，造成已有的防风结构物应用效果受到限制。因此，如果能够根据风沙地区风向的变化，设置一种能够随风向变化主动调整防风沙方向的结构物，将会在工程建设、线路运营及病害治理中发挥重要的作用。

发明内容

本发明的目的是为受风沙病害危害的各种建设工程提供一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；使用该设施既能对防风沙结构物设置初期针对主导风向防风沙灾害又能针对使用过程中风向变化及时自动调整防风沙结构物的抗风方向，进而有效防风沙灾害。

本发明的目的是这样实现的，一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；包括垂直于主导风向布设的多跨防风沙装置，每跨防风沙装置包括可转动立柱，相邻的可转动立柱之间安装有上支撑绳与下支撑绳，上支撑绳与下支撑绳之间安装有组合防风网，立柱两侧安装有拉锚绳，拉锚绳上端活套在可转动立柱顶端，拉锚绳下端固定于地锚；拉锚绳、上支撑绳与下支撑绳上分散连接有减压环。

可转动立柱下端设有椭圆形扩大头，可转动立柱下端外围设有基座，基座设有基座杯槽，基座杯槽内设有橡胶垫块，橡胶垫块设有与椭圆形扩大头形状适配的凹槽，椭圆形扩大头位于凹槽，基座杯槽开口处通过地脚螺栓固定安装盖板。

可转动立柱与盖板用钢筋混凝土制作；由于立柱下端的椭圆形扩大头位于耐磨的橡胶垫块凹槽里，橡胶垫块具有较大变形能力，钢筋混凝土立柱插入基座中，受风力作用下可以在基座杯槽内转动；钢筋混凝土立柱与组合防风网通过上、下支撑绳连在一起，当风力作用在防风沙装置上时，钢筋混凝土立柱与组合防风网整体结构可以随风调整转动方向发生转动或倾斜，发挥有效的防风沙功能。

拉锚绳布设分散连接的减压环可使减压环在拉锚绳拉力下产生变形，对瞬时的大风冲击荷载有缓冲作用；同样，上、下支撑绳布设分散连接的减压环可使减压环在上、下支撑绳绳拉力下产生变形，对瞬时的大风冲击荷载有缓冲作用。

本发明已在新疆兰新铁路第二双线中铁二十一局（7标段）试验工区段应用一年，试验证明根据戈壁风沙地区实际风力大小和常年风向的变化范围，沿该地区的主风向布设本发明，风向变化时，在一定范围内自动调整防风沙装置的实际走向，自动就位于大风方向，有效地对风沙起到阻挡作用，达到有效防风沙灾害、保护工程建筑物、结构物的目的。本发明具有构造简单、施工便利、养护维修省时、防风沙效果好的特点。

附图说明

图1本发明平面结构示意图，

图2为本发明横断面结构示意图，

图3为钢丝绳网缝合联结图，

图４为上、下支撑绳与减压环布置图，

图5是图4的俯视图，

图6是拉锚绳与减压环的一种连接方式，

图7是图5的B-B剖视图，

图8是减压环端头连接件的结构示意图，

图9是图6所示的是拉锚绳与减压环连接方式的放大图，

图9a是圆环螺丝的结构示意图，

图10是拉锚绳与另一种减压环的连接方式，

图10a是图10所示的减压环结构示意图，

图10b是扣环与拉锚绳、减压环的关系示意图，

图11为本发明立面结构示意图，

图12为基座平面结构示意图，

图13为图12的A-A剖面图。

图中：1—可转动立柱，101—上挂座，102—下挂座，103—椭圆形扩大头，2—基座，3—拉锚绳，4—地锚，5—减压环，501—圆环螺丝，502—螺丝端，503—圆环端，6—上支撑绳，7—下支撑绳，8—钢丝绳网，9—土工格栅网，10—缝合钢丝，11—固定绳卡，12—橡胶垫块，1201—下垫块，1202—上垫块，13—盖板，14—地脚螺栓，15—钢质十字型卡扣，16—减压环端头连接件，1601—第一通孔，1602 —第二通孔，17—扣环，18—连接绳，19—上挂绳，20—下挂绳，21—高弹性弹簧,22—铁路沿线。

具体实施方式

如图1、图3与图11所示：一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；包括垂直于主导风向布设的多跨防风沙装置，每跨防风沙装置包括可转动立柱1，相邻的可转动立柱1之间安装有上支撑绳6与下支撑绳7，上支撑绳6与下支撑绳7之间安装有组合防风网，可转动立柱1两侧安装有拉锚绳3，拉锚绳3上端活套在可转动立柱1顶端，拉锚绳3下端固定于地锚4；拉锚绳3、上支撑绳6与下支撑绳7上分散连接有减压环5。可转动立柱1是钢筋混凝土立柱。

参见图2、图3与图4：可转动立柱1上部设有上挂座101，可转动立柱1下部设有下挂座102，上支撑绳6与下支撑绳7的两端设有挂环，上支撑绳6挂环挂套于上挂座101，下支撑绳7挂环挂套于下挂座102，上挂座101与下挂座102之间挂套有连接绳18；组合防风网包括钢丝绳网8与土工格栅网9，钢丝绳网8的左、右两侧固定安装铺挂土工格栅网9，缝合钢丝10将组合防风网缝合连接于连接绳18、上支撑绳6与下支撑绳7。

参见图3：作为本发明的完善，为了增加抗风能力，上挂座101还挂套有上挂绳19，上挂绳19与上支撑绳6大致平行，固定绳卡11将上挂绳19与上支撑绳6连接在一起；下挂座102还挂套有下挂绳20，下挂绳20与下支撑绳7大致平行，固定绳卡11将下挂绳20与下支撑绳7连接在一起；缝合钢丝10将组合防风网缝合连接于连接绳18、上支撑绳6与上挂绳19、下支撑绳7与下挂绳20。

钢丝绳网8由直径为8mm的普通钢丝绳编制、网孔为菱形，菱形边长为100mm，钢丝绳网8的交叉结点处用钢质十字型卡扣15连接（图3中所示为一个交叉结点处）；交叉结点处具有一定的错动强度。钢丝绳网8是网块边长为5×4m的矩形；钢丝绳网8也可以是直角三角形或斜角菱形。

参见图2、图3、图12与图13：可转动立柱1下端设有椭圆形扩大头103，可转动立柱1下端外围设有基座2，基座2设有基座杯槽，基座杯槽内设有橡胶垫块12，橡胶垫块12设有与椭圆形扩大头103形状适配的凹槽，椭圆形扩大头103位于凹槽，基座杯槽开口处通过地脚螺栓14固定安装钢筋混凝土盖板13。为了安装方便，橡胶垫块12分成两块，即下垫块1201与上垫块1202。

参见图4与图5：各根可转动立柱1设有的上挂座101与下挂座102的朝向相间设置，以在铁路沿线22设置本发明为例，第一根、第三根可转动立柱1设有的上挂座101与下挂座102面向铁路沿线22，第二根、第四根可转动立柱1设有的上挂座101与下挂座102背向铁路沿线22；这样，当设置本防风结构后，铁路线路实际运营期内，当在大风季节遇到风向变化时，防风结构可以适应风向的变化而发生转动，已达到更适宜受力，发挥防风沙和延长结构使用寿命之功能。

参见图6、图7与图8：第一种减压环5是一个特制能够变形、高弹性、大刚度的开口钢环，在减压环环体开口处即环体两端有部分搭接重叠，减压环端头连接件16并列设有两个通孔，环体一端与减压环端头连接件16的第一通孔1601固定连接，环体另一端与减压环端头连接件16的第二通孔1602活动式连接；参见图9与图9a，减压环5开口端面设有螺纹孔，圆环螺丝501的螺丝端502与螺纹孔连接，圆环螺丝501的圆环端503与拉锚绳3连接。第一种减压环5与上支撑绳6或下支撑绳7的连接关系相同于第一种减压环5与拉锚绳3的连接关系。

由于减压环5开口端面通过圆环螺丝501与拉锚绳3连接；减压环5环体一端与减压环端头连接件16固定连接，另一端与减压环端头连接件16活动式连接，在风力作用下，减压环5能在减压环端头连接件16的第二通孔1602里活动，当防风沙结构受到风力作用后，作用在钢丝绳网8与土工格栅网9上的风力通过力传递，作用在布设于上、下支撑绳及拉锚绳上的减压环5之上，减压环5受到突然产生的风力作用，将产生一定弹性变形，可以有效减小突发冲击力引起的对结构的破坏。

参见图10与图10 a：第二种减压环5也是一个特制能够变形、高弹性、大刚度的开口钢环，在减压环环体开口处即环体两端之间设有缺口，缺口处固定装有高弹性弹簧21，高弹性弹簧21的两端与减压环5环体两端固定连接；拉锚绳3上每隔30～40厘米的距离用拉锚绳3在一个连接高弹性弹簧21的减压环5的外壁上缠绕一圈；也就是说，拉锚绳3上每隔30～40厘米的距离缠绕一个减压环5；参见图10与图10 b：扣环17将减压环5固定在拉锚绳3，使减压环5与拉锚绳3紧密连接不掉落。第二种减压环5与上支撑绳6或下支撑绳7的连接关系相同于第二种减压环5与拉锚绳3的连接关系。当防风沙结构受到风力作用后，作用在钢丝绳网8与土工格栅网9上的风力通过力传递，作用在布设于上、下支撑绳及拉锚绳上的减压环5之上，减压环5受到突然产生的风力作用，将产生一定弹性变形，可以有效减小突发冲击力引起的对结构的破坏。

安装时场放线长度应较松弛，以确保防风沙结构随风向可以在风力作用下转向。

本发明的工作原理：由于钢筋混凝土立柱下端插入基座杯槽内的部分为椭圆形，椭圆形扩大头周围被橡胶垫块包裹，钢筋混凝土立柱与组合防风网通过支撑绳连在一起，当风力作用在防风结构上时，整体结构可以随风向发生转动或倾斜，发挥有效的防风沙功能。该结构可以根据防风沙地区实际风力大小和常年风向的变化范围进行设置，以达到风力大小和风向发生变化时，结构自身可以进行调整，自动就位于大风方向，自动调整防风沙结构抗风面的位置，起到抵抗风沙的作用，达到防风沙灾害、保护工程建筑物、结构物的目的。

Claims (10)

1. 一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：它包括垂直于主导风向布设的多跨防风沙装置，每跨防风沙装置包括可转动立柱（1），相邻的所述可转动立柱（1）之间安装有上支撑绳（6）与下支撑绳（7），所述上支撑绳（6）与所述下支撑绳（7）之间安装有组合防风网，所述可转动立柱（1）两侧安装有拉锚绳（3），所述拉锚绳（3）上端活套在所述可转动立柱（1）顶端，所述拉锚绳（3）下端固定于地锚（4）；所述拉锚绳（3）、所述上支撑绳（6）与所述下支撑绳（7）上分散连接有减压环（5）。

2.如权利要求1所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述可转动立柱（1）下端设有椭圆形扩大头（103），所述可转动立柱（1）下端外围设有基座（2），所述基座（2）设有基座杯槽，所述基座杯槽内设有橡胶垫块（12），所述橡胶垫块（12）设有与所述椭圆形扩大头（103）形状适配的凹槽，所述椭圆形扩大头（103）位于所述凹槽，所述基座杯槽开口处通过地脚螺栓（14）固定安装盖板（13）。

3. 如权利要求1所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述可转动立柱（1）上部设有上挂座（101），所述可转动立柱（1）下部设有下挂座（102），所述上支撑绳（6）与所述下支撑绳（7）的两端设有挂环，所述上支撑绳（6）挂环挂套于所述上挂座（101），所述下支撑绳（7）挂环挂套于所述下挂座（102），所述上挂座（101）与所述下挂座（102）之间挂套有连接绳（18）；所述组合防风网包括钢丝绳网（8）与土工格栅网（9），所述钢丝绳网（8）的左、右两侧固定安装铺挂所述土工格栅网（9），缝合钢丝（10）将所述组合防风网缝合连接于所述连接绳（18）、所述上支撑绳（6）与所述下支撑绳（7）。

4.如权利要求3所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述上挂座（101）还挂套有上挂绳（19），所述上挂绳（19）与所述上支撑绳（6）大致平行，固定绳卡（11）将所述上挂绳（19）与所述上支撑绳（6）连接在一起；所述下挂座（102）还挂套有下挂绳（20），所述下挂绳（20）与所述下支撑绳（7）大致平行，固定绳卡（11）将所述下挂绳（20）与所述下支撑绳（7）连接在一起；所述缝合钢丝（10）将所述组合防风网缝合连接于连接绳(18)、所述上支撑绳（6）与所述上挂绳（19）、所述下支撑绳（7）与所述下挂绳（20）。

5. 如权利要求4所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：各根所述可转动立柱（1）设有的所述上挂座（101）与所述下挂座（102）的朝向相间设置；第一根、第三根可转动立柱（1）设有的所述上挂座（101）与所述下挂座（102）面向铁路沿线（22），第二根、第四根可转动立柱（1）设有的所述上挂座（101）与所述下挂座（102）背向所述铁路沿线（22）。

6.如权利要求5所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述钢丝绳网（8）由直径为8mm的普通钢丝绳编制、网孔为菱形，菱形边长为100mm，所述钢丝绳网（8）的交叉结点处用钢质十字型卡扣（15）连接。

7.如权利要求1至6任意一项所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述减压环（5）是一个开口钢环，所述减压环（5）环体开口处有部分搭接重叠，减压环端头连接件（16）并列设有两个通孔，环体一端与所述减压环端头连接件（16）的第一通孔（1601）固定连接，环体另一端与所述减压环端头连接件（16）的第二通孔（1602）活动式连接，所述减压环（5）开口端面设有螺纹孔，圆环螺丝（501）的螺丝端（502）与所述螺纹孔连接，所述圆环螺丝（501）的圆环端（503）与所述拉锚绳（3）连接。

8. 如权利要求1至6任意一项所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述减压环（5）是一个开口钢环，所述减压环（5）环体两端之间设有缺口，所述缺口处固定装有高弹性弹簧（21），所述高弹性弹簧（21）的两端与所述减压环（5）环体两端固定连接；所述拉锚绳（3）上每隔30～40厘米的距离用所述拉锚绳(3)在一个连接所述高弹性弹簧（21）的所述减压环（5）的外壁上缠绕一圈；扣环（17）将所述减压环（5）固定在所述拉锚绳（3）。

9. 如权利要求7所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述可转动立柱（1）是钢筋混凝土立柱。

10.如权利要求8所述的一种戈壁大风区域可自动调整抗风沙方向的路基防风沙设施；其特征在于：所述可转动立柱（1）是钢筋混凝土立柱。