CN103741610B - 一种桥墩刚性防滚石碰撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩刚性防滚石碰撞装置，该装置包括混凝土结构（1）、弧形轨道（2）、挡块条（3）和型钢护栏结构（4）;所述的混凝土结构（1）用于滚石运动的一侧设有弧形轨道（2），其弧形面与陡峭山体（6）相切；挡块条（3）设置于弧形轨道（2）表面，并形成阻挡滚石运动的挡块条（3）；型钢护栏结构（4）设置于混凝土结构（1）顶部，并与混凝土结构（1）宽度方向平行。该装置一般沿滚石运动轨迹修建在需要防护的桥墩前方,通过缓冲直接碰撞力、动-势能转换耗能、材料局部破坏耗能以及钢材柔性变形吸能四个方式迅速降低滚石运动能量，防止其撞击桥墩。

Description

一种桥墩刚性防滚石碰撞装置

技术领域

本发明涉及一种桥墩防滚石碰撞装置，具体来说，涉及一种基于刚性设计的桥墩防滚石碰撞装置。该防滚石碰撞装置是一种适用于山区地区的通过弧形面设计改变滚石滚动路径以及可更换局部构件材料破坏来释放能量以防止滚石直接撞击桥墩的新型桥墩防滚石碰撞装置。

背景技术

山区公路桥梁为不破坏植被及周边环境多采用高墩基础直接跨越山谷。但一旦发生山体滑坡并伴随滚石时，暴露于滚石运动路线之中的桥墩很容易被滚石撞击而导致结构受损，进而影响其承载力及耐久性能，甚至还发生过桥墩遭巨石撞击引起严重开裂并最终拆除重建的实例，例如我国彻底关大桥处便发生过上万立方的土石轰然坠下，其中一块50吨重的巨石将一桥墩击垮，引发100米长的桥面完全倒塌损毁。随着西部建设开发的不断发展，对于山区桥梁桥墩的防滚石撞击研究，已成为山区桥梁，特别是下部基础，设计理论的一个重要课题。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种桥墩刚性防滚石碰撞装置。该防滚石碰撞装置可改变滚石滚动路径以及消耗滚石运动能量以防止滚石直接撞击桥墩，设计思路需要简单明确，并且容易在实际工程中应用实施。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种桥墩刚性防滚石碰撞装置，该装置包括混凝土结构、弧形轨道、挡块条和型钢护栏结构;

所述的混凝土结构用于滚石运动的一侧设有弧形轨道，其弧形面与陡峭山体相切；挡块条设置于弧形轨道表面，并形成阻挡滚石运动的挡块条；型钢护栏结构设置于混凝土结构顶部，并与混凝土结构宽度方向平行。

优选的，混凝土结构两侧设有坡脚，并面向滚石方向倾斜；混凝土结构的表层钢筋和混凝土结构的内部钢筋均布置在混凝土结构内部；混凝土结构底部采用锚杆装置将混凝土结构固定至陡峭山体。

优选的，弧形轨道起点与陡峭山体相切，终点与桥墩竖直方向平行，该弧形是圆形或抛物线形式。

优选的，挡块条与混凝土结构同宽，以20-30cm间距沿弧形轨道面横向排列。

优选的，型钢护栏结构包括波形钢板、波形钢板支撑结构、支撑结构锚栓装置、波形钢板固定铆钉；波形钢板采用波形钢板固定铆钉支撑于波形钢板支撑结构之上，且通过支撑结构锚栓装置设置于混凝土结构顶部。

有益效果：

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

（1）缓冲直接碰撞力。为防止混凝土材料破坏或严重破化，桥墩防撞物采用弧形设计，该弧形设计与山体方向切向连接，能够大幅度缓冲直接碰撞力；同时混凝土结构两侧还存在坡脚，以对滚石向桥墩两侧运动进行导向。

（2）动-势能转换耗能。当滚石滚动至桥墩防撞物弧形轨道后，滚石运动路径逐渐垂直向上，利用动能转化势能的方式进行耗能。

（3）材料局部破坏耗能。在弧形轨道上建立阻挡突起结构(挡块条)，以该突起结构材料破坏释放能量的形式进行进一步耗能。

（4）钢材柔性变形吸能。当滚石行至防撞设施顶部时，为防止滚石越过防撞物而二次碰撞桥墩，顶部设计为型钢护栏结构，利用钢材的柔性变形进行吸能，以确保滚石碰撞的能量被防撞物完全吸收，而不会撞击桥墩。

附图说明

图1是本发明的立面图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是本发明的平面图。

图4是本发明中型钢护栏结构的局部放大立面图。

图5是本发明中型钢护栏结构的局部放大侧面图。

图6是本发明中普通钢筋以及锚杆布置图。

图中有：混凝土结构1、弧形轨道2、挡块条3、型钢护栏结构4、桥墩5、陡峭山体6、混凝土结构两侧坡脚7、波形钢板8、波形钢板支撑结构9、支撑结构锚栓装置10、波形钢板固定铆钉11、混凝土结构表层钢筋12、混凝土结构内部钢筋13、混凝土结构锚杆装置14。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1至图6所示，本发明的一种桥墩刚性防滚石碰撞装置，包括混凝土结构1、弧形轨道2、挡块条3和型钢护栏结构4。混凝土结构1面对滚石运动的一侧采用弧形轨道2形式，其弧形面与陡峭山体6相切；挡块条3设置于弧形轨道2表面，并形成阻挡滚石运动的突起结构。型钢护栏结构4设置于混凝土结构1顶部，并与混凝土结构1宽度方向平行。

所述的混凝土结构1还包括混凝土结构两侧坡脚7、混凝土结构表面钢筋12、混凝土结构内部钢筋13和混凝土结构锚杆装置14。混凝土结构两侧坡脚7倾斜角度可根据实际地形状态进行选择，一般可定为45度。混凝土结构表面钢筋12、混凝土结构内部钢筋13选用直径为10mm或12mm的HRB335型号普通钢筋，布置间距设置为15cm,具体布置形式见图6。在混凝土结构底部采用锚杆装置14将混凝土结构1固定至陡峭山体6。

所述的弧形轨道2起点与陡峭山体6相切，终点与桥墩5竖直方向平行，该弧形既可以是圆形也可以是抛物线形式。

所述的挡块条3与混凝土结构1同宽，断面尺寸可选用10cm×10cm，以一定间距（20-30cm）沿弧形轨道面横向排列。

所述的型钢护栏结构4包括波形钢板8、波形钢板支撑结构9、支撑结构锚栓装置10、波形钢板固定铆钉11。波形钢板8采用波形钢板固定铆钉11支撑于波形钢板支撑结构9之上，然后通过支撑结构锚栓装置10设置于混凝土结构1顶部。

型钢护栏结构4位于混凝土结构1顶部，采用锚栓装置将其锚固于混凝土结构1内部；混凝土内部布置普通钢筋，以保证结构基本的强度要求。该装置一般沿滚石运动轨迹修建在需要防护的桥墩前方,通过缓冲直接碰撞力、动-势能转换耗能、材料局部破坏耗能以及钢材柔性变形吸能四个方式迅速降低滚石运动能量，防止其撞击桥墩。

上述桥墩刚性防滚石碰撞装置的工作原理是：滚石首先运动至混凝土结构1的弧形轨道2，此时弧形轨道2的设置能够大幅度缓冲直接碰撞力。继而滚石沿弧形轨道2继续运动，并存在垂直向上的运动分量，此时利用动能转化势能的方式进行滚石撞击能量的耗能。同时在弧形轨道2运动过程中会与挡块条3进行碰撞，以挡块条3材料破坏释放能量的形式进行进一步耗能。当（若）滚石行至混凝土结构1顶部，利用型钢护栏结构4的柔性变形进行吸能，以确保滚石碰撞的能量被防撞物完全吸收，而不会撞击桥墩。当滚石最终失去前进能量而沿弧形轨道2回落时，混凝土结构两侧坡脚7可对滚石回落运动方向进行导向。

上述桥墩刚性防滚石碰撞装置的修建过程是：首先，进行混凝土结构锚杆装置14的预埋工作；然后搭设模板，布置混凝土结构表层钢筋12、混凝土结构内部钢筋13，进行混凝土结构1的浇筑；进而在混凝土结构1的弧形轨道2表面安装/浇筑挡块条3；最后通过波形钢板固定铆钉11将型钢护栏结构4固定在混凝土结构1的顶部位置。完成整个桥墩刚性防滚石碰撞装置的修建装置，该装置一般沿滚石运动轨迹修建在需要防护的桥墩前方。

Claims (5)

1.一种桥墩刚性防滚石碰撞装置，其特征在于，该装置包括混凝土结构(1)、弧形轨道(2)、挡块条(3)和型钢护栏结构(4)；

所述的混凝土结构(1)用于滚石运动的一侧设有弧形轨道(2)，其弧形面与陡峭山体(6)相切；挡块条(3)设置于弧形轨道(2)表面，并形成阻挡滚石运动的挡块条(3)；型钢护栏结构(4)设置于混凝土结构(1)顶部，并与混凝土结构(1)宽度方向平行。

2.根据权利要求1所述的桥墩刚性防滚石碰撞装置，其特征在于，混凝土结构(1)两侧设有坡脚(7)，并面向滚石方向倾斜；混凝土结构(1)的表层钢筋(12)和混凝土结构(1)的内部钢筋(13)均布置在混凝土结构(1)内部；混凝土结构底部采用锚杆装置(14)将混凝土结构(1)固定至陡峭山体(6)。

3.根据权利1要求所述的桥墩刚性防滚石碰撞装置，其特征在于，弧形轨道(2)起点开始的弧形面与陡峭山体(6)相切，终点段与桥墩(5)竖直方向平行，该弧形是圆形或抛物线形式。

4.根据权利1要求所述的桥墩刚性防滚石碰撞装置，其特征在于，挡块条(3)与混凝土结构(1)同宽，以20-30cm间距沿弧形轨道面横向排列。

5.根据权利1要求所述的桥墩刚性防滚石碰撞装置，其特征在于，型钢护栏结构(4)包括波形钢板(8)、波形钢板支撑结构(9)、支撑结构锚栓装置(10)、波形钢板固定铆钉(11)；波形钢板(8)采用波形钢板固定铆钉(11)支撑于波形钢板支撑结构(9)之上，且通过支撑结构锚栓装置(10)设置于混凝土结构(1)顶部。