CN103790124B - 一种桥墩柔性防落石碰撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩柔性防落石碰撞装置，该装置包括若干钢板条（1）、防阻块（2）、前立柱（3）、后立柱（4）、立柱锚固装置（6）、基座（7）；其中，钢板条（1）呈波纹状，分别固定于防阻块（2），防阻块（2）固定安装于前立柱（3），前立柱（3）一端被后立柱（4）一端所支撑，同时前立柱（3）与后立柱(4)的另一端由立柱锚固装置（6）固定于基座（7），形成一个稳定的三角支撑结构，基座（7）直接沿陡坡山体（10）修建。本发明利用局部钢材变形屈服吸收释放滚石的初始动能从而避免桥墩（11）直接受到撞击，在钢板条（1）遭到碰撞变形之后可进行快速局部更换修复。

Description

一种桥墩柔性防落石碰撞装置

技术领域

本发明涉及一种桥墩防滚石碰撞装置，具体来说，涉及一种基于柔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域的通过可更换局部构件材料发生屈曲变形来吸收滚动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：提供一种桥墩柔性防滚石碰撞装置。该防滚石碰撞装置利用放弃局部构件保全整体结构的设计原理，即通过可更换局部构件材料发生变形及屈曲来吸收并消耗滚动能量以防止滚石直接撞击桥墩，设计思路简单明确，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，本发明采用的技术方案是：一种桥墩柔性防滚石碰撞装置，该装置包括若干钢板条、若干防阻块、前立柱、后立柱、立柱锚固装置、基座；

其中，钢板条分别固定于防阻块，防阻块固定安装于前立柱的上表面，前立柱一端被后立柱一端所支撑，同时前立柱与后立柱的另一端由立柱锚固装置固定于基座，形成一个稳定的三角支撑结构，基座直接沿陡坡山体修建；该桥墩柔性防滚石碰撞装置面对滚石运动前进方向修建，并位于需要防护的桥墩前方。

优选的，所述的钢板条呈波纹状，其长度与桥墩柔性防滚石碰撞装置同宽，采用铆钉固定于防阻块，若干钢板条平行布置形成直接碰撞面。

优选的，所述的前立柱与基座的倾斜夹角为75度，后立柱与基座的倾斜夹角为70度，前立柱和后立柱分别采用直径为140mm的空心圆管结构。

优选的，所述立柱锚固装置采用锚固螺栓将锚杆锚固至位于基座表面的底盘法兰盘，在底盘法兰盘上交叉设置四块加劲板用来局部加劲前立柱与后立柱，在面对滚石运动方向安装2cm厚防撞板以保护立柱锚固装置。

优选的，所述基座与陡坡山体牢固连接。

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）局部提供撞击缓冲。采用波纹状钢板条形成滚石直接碰撞面，该撞击面局部呈波纹形状，适合多种角度的滚石碰撞，在局部可以提供撞击缓冲。

（2）动-变形能转换耗能。当落石滚动碰撞至波纹状钢板条后，波纹状钢板条发生明显变形，利用滚石动能转化为钢板条变形能的方式进行吸能。

（3）材料局部屈服耗能。当落石滚动碰撞至波纹状钢板条后，部分波纹状钢板条会严重变形直至屈曲，这时钢材发生屈曲材料破坏而释放大量能量，从而达到对滚石动能进行耗能的作用。

（4）三角支撑结构。防止滚石撞击瞬间冲击力过大而导致该桥墩防滚石碰撞装置发生整体结构失稳现象，从而失去防滚石碰撞功效。

（5）可更换设计。波纹状钢板条在遭到碰撞变形之后可进行快速局部更换修复。

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是本发明中立柱锚固装置放大立面图。

图4是本发明的修建顺序。

图中有：钢板条1、防阻块2、前立柱3、后立柱4、铆钉5、立柱锚固装置6、基座7、锚杆8、植筋9、陡坡山体10、桥墩11、防撞板12、加劲板13、底盘法兰盘14、锚固螺栓15。

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4所示，本发明的一种桥墩柔性防滚石碰撞装置，该装置包括若干钢板条1、若干防阻块2、前立柱3、后立柱4、立柱锚固装置6、基座7。

其中，钢板条1分别固定于防阻块2，防阻块2固定安装于前立柱3的上表面，前立柱3一端被后立柱4一端所支撑，同时前立柱3与后立柱4的另一端由立柱锚固装置6固定于基座7，形成一个稳定的三角支撑结构，基座7直接沿陡坡山体10修建；该桥墩柔性防滚石碰撞装置面对滚石运动前进方向修建，并位于需要防护的桥墩11前方。

所述的钢板条1呈波纹状（见图1、2所示钢板条1形状），长度与桥墩柔性防滚石碰撞装置同宽，采用铆钉5固定于防阻块2，若干钢板条1平行布置形成直接碰撞面；钢板条1采用可更换设计，在遭到碰撞变形、屈服破坏之后可进行快速局部更换修复。

所述的前立柱3与基座7的倾斜夹角为75度，后立柱4与基座7的倾斜夹角为70度，前立柱3和后立柱4分别采用直径为140mm的空心圆管结构。

所述的立柱锚固装置6采用锚固螺栓15将锚杆8锚固至位于基座7表面的底盘法兰盘14，在底盘法兰盘14上交叉设置四块加劲板13用来局部加劲前立柱3与后立柱4，在面对滚石运动方向安装2cm厚防撞板12以保护立柱锚固装置6。

所述的基座7与陡坡山体10牢固连接，基座7用于设置锚杆8以及植筋9，并对陡坡山体10进行加固处理，或者对陡坡山体10局部开槽以增强基座7与陡坡山体10的连接性能。

上述桥墩柔性防滚石碰撞装置的工作原理是：滚石首先运动至由若干波纹状钢板条1平行排列组成的直接碰撞面，发生碰撞后，波纹状钢板条1局部发生较大变形，甚至屈服而出现材料损伤，此时由于材料较大变形以及屈服破坏，将吸收并消耗滚石的大部分初始动能，最终滚石停止运动避免直接撞击桥墩11。由于采用铆钉5、防阻块2将波纹状钢板条1固定于前立柱3，一旦波纹状钢板条1变形破坏，很方便进行局部更换修复。利用前立柱3、后立柱4以及基座7所形成的稳定三角支撑结构对直接碰撞面提供支撑，保证该直接碰撞面仅仅会发生局部材料损伤，而不会导致整体结构倾覆或倒塌。前立柱3的支撑角度一般按75度进行设置，也可根据陡坡山体10的倾斜角度进行调节，以更好地发挥材料变形吸能的作用。特别的对立柱锚固装置6设置防撞板12进行碰撞防护，避免碰撞至锚固装置中的加劲板13以及底盘法兰盘14而使其局部破坏。整个防滚石碰撞装置是依靠局部材料变形及屈服破坏来吸收并消耗碰撞能量，同时通过基座7、锚杆8、植筋9将传递至前立柱3与后立柱4的滚石碰撞力最终传递至陡坡山体10，从而避免桥墩11受到滚石的直接撞击。

上述桥墩柔性防滚石碰撞装置的修建过程是（见图4）：首先，进行陡坡山体10的地基处理，包括植筋9的预埋工作；然后搭设模板，布置适当普通钢筋，进行基座7的浇筑；浇筑的同时完成锚杆8的预设工作；进而在基座7上表面安装立柱锚固装置6，包括底盘法兰盘14、加劲板13以及防撞板12；同时完成前立柱3、后立柱4以及基座7所形成的稳定三角支撑结构的安装；最后采用铆钉5、防阻块2将若干波纹状钢板条1按一定间距平行固定于前立柱3，形成直接碰撞面。至此完成整个桥墩柔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11前方。

Claims (4)

1.一种桥墩柔性防滚石碰撞装置，该装置包括若干钢板条(1)、若干防阻块(2)、前立柱(3)、后立柱(4)、立柱锚固装置(6)、基座(7)；

其中，钢板条(1)分别固定于防阻块(2)，防阻块(2)固定安装于前立柱(3)的上表面，前立柱(3)一端被后立柱(4)一端所支撑，同时前立柱(3)与后立柱(4)的另一端由立柱锚固装置(6)固定于基座(7)，形成一个稳定的三角支撑结构，基座(7)沿陡坡山体(10)修建；该桥墩柔性防滚石碰撞装置面对滚石运动前进方向修建，并位于需要防护的桥墩(11)前方；其特征在于，

所述钢板条(1)为波纹状，用于通过变形屈服吸收消耗能量，钢板条(1)长度与桥墩柔性防滚石碰撞装置同宽，采用铆钉(5)固定于防阻块(2)，若干钢板条(1)平行布置形成直接碰撞面，钢板条(1)采用可更换设计，在遭到碰撞变形、屈服破坏之后可进行快速局部更换修复。

2.根据权利要求1所述的桥墩柔性防滚石碰撞装置，其特征在于，所述的前立柱(3)与基座(7)的倾斜夹角为75度，后立柱(4)与基座(7)的倾斜夹角为70度，前立柱(3)和后立柱(4)分别采用直径为140mm的空心圆管结构。

3.根据权利要求1所述的桥墩柔性防滚石碰撞装置，其特征在于，所述立柱锚固装置(6)采用锚固螺栓(15)将锚杆(8)锚固至位于基座(7)表面的底盘法兰盘(14)，在底盘法兰盘(14)上交叉设置四块加劲板(13)用来局部加劲前立柱(3)与后立柱(4)，在面对滚石运动方向安装2cm厚防撞板(12)以保护立柱锚固装置(6)。

4.根据权利要求1所述的桥墩柔性防滚石碰撞装置，其特征在于，所述基座(7)与陡坡山体(10)牢固连接。