CN103966959B - 上跨公路铁路桥防撞自复位限界架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路用限高架，尤其是一种上跨公路铁路桥防撞自复位限界架。该限界架包括拦截钢索、U形梁、A形桅架、支架、定调座和斜拉定位索，U形梁和A形桅架的底端固定在混凝土基础上，A形桅架分别位于公路的两侧，与公路平行，A形桅架的外侧分别设有U形梁，A形桅架呈竖直设置，U形梁与竖直方向的夹角为0°‑90°，A形桅架的上方设有支架，U形梁、A形桅架和支架通过定调座连接，U形梁内设有阻尼器，拦截钢索设置在公路的上方，拦截钢索的两端分别设置在公路两侧的U形梁内，与阻尼器固定连接，支架的顶端设有斜拉定位索，斜拉定位索位于拦截钢索的上方。其结构简单，起到了强停超高汽车的作用，更好地保证铁路的行车安全。

Description

上跨公路铁路桥防撞自复位限界架

技术领域

本发明涉及道路用限高架，尤其是一种上跨公路铁路桥防撞自复位限界架。

背景技术

限界架是为了保护前方桥梁、涵洞等结构，设置在道路上方限制通行车辆高度的结构物。若车辆超过桥梁、涵洞允许通行高度的全部禁止通过。目前在用的桥梁防护架，多数采用刚性结构，用型钢或钢管焊接制成，限界架结构刚度很大，当大型车辆超过限界架高度，与限界防护架发生碰撞事故后，不能发生有效变形，瞬间产生的巨大撞击力使防护架遭到破坏，如果限界架结构被撞倒，则会引发安全事故而威胁到限高架附近的行人和车辆的安全。汽车在惯性作用下仍有可能冲撞到梁体，铁路桥梁的安全得不到保证。防护架频繁被撞损坏，抢修恢复需要投入大量的人力物力。超高汽车通过桥梁客观上存在着一定的不可预见性，对事故的发生无法进行有效的预防，是目前上跨桥梁的一大重大事故隐患。因此，对限界架结构的技术要求是限界架结构被车辆碰撞后，既要保证超高车辆不发生严重损伤，又要保证限界架自身结构不发生破坏而发生安全事故。但目前现有限界架的结构不能达到上述技术要求，在使用中存在着安全隐患。

发明内容

本发明涉及一种上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其结构简单，起到了强停超高汽车的作用，完全消除上跨桥梁受到超高重载汽车撞桥的重大事故隐患，更好地保证铁路的行车安全。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，包括拦截钢索，其中，该限界架还包括U形梁、A形桅架、支架、定调座和斜拉定位索，U形梁和A形桅架的底端固定在混凝土基础上，正对U形梁的混凝土基础的下方设有混凝土灌注摩擦桩，混凝土基础和混凝土灌注摩擦桩固定连接，A形桅架分别位于公路的两侧，与公路平行，A形桅架的外侧分别设有U形梁，公路两侧的U形梁呈对称设置，A形桅架呈竖直设置，U形梁呈倾斜设置，U形梁与竖直方向的夹角为0°-90°，A形桅架的上方设有支架，U形梁、A形桅架和支架通过定调座过渡连接，U形梁内设有阻尼器，定调座内固定有重型整体调向轮，拦截钢索设置在公路的上方，拦截钢索的两端分别设置在公路两侧的U形梁内，与阻尼器固定连接，并且缠绕在定调座内的重型整体调向轮上，拦截钢索与A形桅架垂直相交，支架的顶端设有斜拉定位索，斜拉定位索位于拦截钢索的上方，斜拉定位索和拦截钢索之间通过垂直钢索和V形扣连接。

本发明中，所述U形梁由位于侧面的三块板固定连接而成，U形梁的内腔中沿其长度方向设置至少一个隔板，隔板与U形梁的内壁固定连接，隔板将U形梁分为至少两个空间，其中位于最下方的空间内设有限位座，其余空间内设有阻尼器，限位座包括限位板和压绳板，限位板和压绳板固定连接，压绳板与拦截钢索的一端固定连接，限位座上方的隔板底部端面固定有缓冲板，限位座与缓冲板之间存在一定的间隙，U形梁的外侧设有钢板梁盖，钢板梁盖与U形梁之间通过螺栓固定连接。

所述阻尼器包括由下至上依次设置的阻尼缸座、阻尼角板和阻尼压盖，拦截钢索的一端设置穿过阻尼器和隔板的中心，阻尼缸座固定在压绳板上，压绳板与拦截钢索固定连接，阻尼角板和阻尼缸座之间通过设置在拦截钢索外侧的阻尼缸固定连接，阻尼压盖和阻尼缸座之间连接有阻尼弹簧，弹簧设置在内导管和阻尼缸之间的环形间隙内，且阻尼缸内的阻尼弹簧设置在具有缓释作用的粘弹体内，阻尼角板和阻尼压盖之间通过导杆连接，阻尼角板和阻尼压盖可沿导杆滑动。

当U形梁内设有两个以上阻尼器时，阻尼器之间为串联连接。

所述U形梁与混凝土基础上表面的接触处设有U形梁座板，U形梁与混凝土基础侧面的接触处设有加力板，U形梁座板和加力板均与U形梁固定连接，U形梁座板和加力板通过地脚螺栓与混凝土基础固定连接。

所述U形梁座板的下方设有混凝土灌注摩擦桩，混凝土灌注摩擦桩的直径为400-800mm，混凝土灌注摩擦桩的深度为岩石下2-6m。混凝土灌注摩擦桩可以抵抗U形梁和A形桅架内的拉力，起到了加固U形梁和A形桅架的作用。

所述A形桅架包括两根对称设置的下支架，下支架呈中空状，两下支架之间的夹角为10°-18°，下支架与混凝土基础的相交处设有上法兰和下法兰，其中上法兰位于混凝土基础的上方，下法兰位于A形桅架混凝土基础内，上法兰与下支架焊接连接，上法兰通过沿环形的上法兰间隔设置的地角螺栓穿过下法兰与混凝土基础固定连接，同时在下法兰上固定螺纹杆，螺纹杆的上端穿入下支架的管孔内，螺纹杆的上端通过混凝土与下支架内表面固定连接。

所述支架呈中空箱状，支架的底部设有支架底座，支架的顶部固定有整体调向轮，支架的中空箱内设有拦截钢索同步定位装置，拦截钢索同步定位装置包括调节弹簧和丁字杆，调节弹簧垂直设置在支架内，调节弹簧的一端与支架中板固定连接，另一端通过丁字杆与斜拉定位索的一端连接，斜拉定位索缠绕在整体调向轮上，斜拉定位索的两端分别穿过调节弹簧，连接在两侧的支架内的丁字杆上。斜拉定位索对拦截拦索的高度精准定位，避免拦截钢索下垂，以免影响非超高车辆的正常行驶。

所述定调座的底面焊接有与A形桅架固定连接的长方形结合板和与U形梁固定连接的梯形接合板，长方形结合板和梯形接合板之间固定连接，定调座顶部设有定调座上板，定调座上板与上支架座板固定连接。

所述V形扣包括V形板、螺栓和卡套，其中螺栓固定在V形板内，卡套固定在螺栓上，拦截钢索位于V形板的底部和螺栓之间，垂直钢索缠绕在卡套上，垂直钢索的另一端与斜拉定位索连接。

所述垂直钢索和V形扣沿拦截钢索的长度方向间隔设置。

本发明的有益效果是：

（1）该限界架能够起到强停超高汽车的目的：该限界架被车辆碰撞后，既保证了事故车辆不发生严重损伤，又保证限界架自身结构不发生破坏而引发安全事故。

（2）采用对撞击或冲击进行隔离，并进行了吸能与缓冲，更好地保护了防撞装置的稳定及基础部份的牢固。

（3）结构布局合理，美观实用，采用组合式结构，安装、维护、检查方便；主要构件全部采用拉压设计，应力分布均匀。

（4）可完全消除上跨桥梁受到超高重载汽车撞桥的重大事故隐患，更好地保证铁路的行车安全；而且该型桥梁隔撞装置横梁为钢丝绳，充分利用了钢丝绳破断拉力大，截面应力分布均匀，弯曲性能好优点；撞击后利用钢丝绳拉伸延长了作用时间，减小了结构受力，避免了撞击损坏；改变钢丝绳长度，就能满足不同跨度的各型上跨桥梁的防撞需要，适用性强；

（5）采用该限界架后，每年可节省大量抢修、维护费用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1中B处放大图；

图4是图1的C向视图；

图5是图1中D处放大图；

图6是图1中的E-E向剖视图；

图7是实施例2的结构示意图。

图中：1 混凝土基础；2 混凝土灌注摩擦桩；3 地脚螺栓；4 加力板；5 U形梁；6U 形梁座板；7 阻尼器；8 定调座；9 重型整体调向轮；10A 形桅架；11 垂直钢索；12 斜拉定位索；13V 形扣；14 拦截钢索；15 上法兰；16 下法兰；17 钢筋；18 支架；19 下支架；20 限位座；21 缓冲板；22 压绳板；23 阻尼缸座；24 内导管；25 阻尼缸；26 阻尼弹簧；27 粘弹体；28阻尼角板；29 导杆；30 阻尼压盖；31 钢板梁盖；32 长方形结合板；33 梯形结合板；34 定调座上板；35 支架座板；36 调节弹簧；37 丁字杆；38V 形板；39 螺栓；40 卡套；41 水平千斤杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示，该上跨公路铁路桥防撞自复位限界架包括U形梁5、A形桅架10、支架18、定调座8、拦截钢索14和斜拉定位索12，U形梁5和A形桅架10的底端固定在混凝土基础1上。A形桅架10分别位于上跨公路铁路桥下部的两侧，与公路平行，A形桅架10的外侧分别设有U形梁5，公路两侧的U形梁5呈对称设置，A形桅架10呈竖直设置，U形梁5呈倾斜设置，U形梁5与竖直方向的夹角可以为30°-90°的任一角度。A形桅架10的上方设有支架18，U形梁5、A形桅架10和支架18之间通过定调座8连接。U形梁5内设有阻尼器7，定调座8内设有重型整体调向轮9，用于改变拦截钢索的拉力方向，并对钢索两端进行水平定位。拦截钢索14设置在公路的上方，拦截钢索14的两端分别设置在公路两侧的U形梁5内，并且缠绕在定调座8内的重型整体调向轮9上。拦截钢索14采用直径为70mm的高强度钢丝绳，做为限界架的横梁，两端分别通过定调座8与阻尼器7连接，对超限汽车进行实时拦阻。拦截钢索14与A形桅架10垂直相交。支架18的顶端设有斜拉定位索12，斜拉定位索12位于拦截钢索14的上方，斜拉定位索12和拦截钢索14之间通过间隔设置的垂直钢索11和V形扣13连接。

U形梁5与混凝土基础1上表面的接触处设有U形梁座板6，U形梁5与混凝土基础1侧面的接触处设有加力板4，U形梁座板6和加力板4均与U形梁5固定连接，U形梁座板6和加力板4通过地脚螺栓3与混凝土基础1固定连接。U形梁5由位于侧面的三块板固定连接而成，U形梁5的内腔中沿其长度方向间隔设置三个隔板，隔板与U形梁5的内壁固定连接。隔板将U形梁5分为四个空间，其中位于最下方的空间内设有限位座20，其余空间内设有阻尼器。限位座20包括限位板和压绳板，限位板和压绳板固定连接，压绳板与拦截钢索14的一端固定连接，因此限位座20通过压绳板与拦截钢索14固定连接，限位座20用于限制拦截钢索的最大行程。限位座20上方的隔板底部端面固定有缓冲板21。限位座20与缓冲板21之间存在一定的间隙，该间隙可以使拦截钢索14的一端可以在U形梁5内滑动，当拦截钢索14滑动至限位座20与缓冲板21接触时，限位座20停止动作，从而使拦截钢索14停止滑动，同时缓冲板21还可以减少当限位座20移动速度过快时对缓冲板21的振动和冲击。U形梁5的外侧设有钢板梁盖31，钢板梁盖31与U形梁5之间通过螺栓固定连接。U形梁5中的三个阻尼器7之间为串联连接。

所述的阻尼器7包括由下至上依次设置的阻尼缸座23、阻尼角板28和阻尼压盖30，拦截钢索14的一端设置穿过阻尼器7和隔板的中心，阻尼器7与拦截钢索14固定连接。阻尼缸座23固定在夹绳板22上，压绳板22与拦截钢索14固定连接。阻尼角板28和阻尼缸座23之间通过设置在拦截钢索环形外侧的阻尼缸25固定连接，内导管24和阻尼缸25平行于拦截钢索14，阻尼压盖30和阻尼缸座23之间通过阻尼弹簧26连接，阻尼弹簧26设置在内导管24和阻尼缸25之间的环形间隙内，且阻尼缸座23内的阻尼弹簧设置在粘弹体27内，即粘弹体27包覆在部分弹簧26的内外部，该粘弹体27具有缓释的特征，因此包覆在粘弹体27内的阻尼弹簧26被压缩后不会马上复位，而是粘弹体27的作用下缓慢复位。阻尼角板28和阻尼压盖30之间通过导杆29连接，阻尼角板28和阻尼压盖30均可以沿导杆29滑动。

U形梁座板6的下方垂直凿钻直径为400-800mm的圆孔，优选为600mm的圆孔，孔深度至岩石下2-6m，在该孔内沉放钢笼，清孔后连续浇注水下混凝土，从而形成混凝土灌注摩擦桩2。然后继续对上方的孔进行扩孔，并继续在孔内浇注混凝土，形成混凝土基础1，混凝土基础1和混凝土灌注摩擦桩2固定连接。混凝土灌注摩擦桩2可以抵抗U形梁5和A形桅架10内的拉力，起到了加固U形梁5和A形桅架10的作用。

如图3所示，A形桅架10由优质低合金钢管焊接制成，A形桅架10包括两根对称设置的下支架19，下支架呈中空状，两下支架19之间的夹角为10°-18°，两下支架19与混凝土基础1接触处之间的距离为1.8-2.6m。下支架19与混凝土基础1的相交处设有上法兰15和下法兰16，其中上法兰15位于混凝土基础1的上方，下法兰16位于A形桅架混凝土基础1内。上法兰15与下支架19焊接连接，上法兰15通过沿环形的上法兰间隔设置的地角螺栓穿过下法兰16与混凝土基础1固定连接，同时在下法兰上预留六个钢筋17，钢筋17的上端均穿入下支架19的管孔内。A形桅架上法兰固定后，自A形桅架上部开口向下支架19的管孔内灌注混凝土，与混凝土基础1成为一个整体，充分保证了A形桅架10与混凝土基础1的无缝高强度接合。

支架18的中空箱内设有拦截钢索同步定位装置。拦截钢索同步定位装置包括调节弹簧36，调节弹簧36垂直设置在支架18内，调节弹簧36的一端与支架中板固定连接，另一端通过丁字杆37与斜拉定位索12的一端连接。支架18的顶部固定有整体调向轮9，斜拉定位索12缠绕在整体调向轮9上。斜拉定位索12采用直径为16mm钢丝绳，位于拦截钢索14的上方，斜拉定位索12的两端分别设置在两侧支架18内的丁字杆上。斜拉定位索12对拦截拦索14的高度精准定位，避免拦截钢索下垂，以免影响非超高车辆的正常行驶。V形扣13包括V形板38、螺栓39和卡套40，其中螺栓39固定在V形板38内，卡套40固定在螺栓39上。拦截钢索14位于V形板38的底部和螺栓39之间，垂直钢索11绕接在卡套40上，垂直钢索11的另一端与斜拉定位索12连接，因此，通过V形扣13实现了斜拉定位索12和拦截钢索14的连接。

如图5所示，定调座8的底面焊接有长方形结合板32和梯形接合板33，定调座8的顶部设有定调座上板34，定调座8通过长方形结合板32与A形桅架10固定连接，通过梯形接合板33与U形梁5相连接，长方形结合板32和梯形接合板33固定连接。定调座顶部设有定调座上板34，定调座上板34与上支架座板35固定连接，从而实现了定调座8与支架18的固定连接。

U形梁5内可以只设置一个阻尼器，此时U形梁5内只需设置一个隔板。U形梁5内也可以设置两个或两个以上的阻尼缸，阻尼缸之间均为串联连接，此时只需要根据阻尼器的数量决定隔板数。A形桅架的混凝土基础和U形梁混凝土基础之间也可以为相互独立的混凝土基础。

该限界架一般设置在铁路桥的两侧。当超高汽车碰撞拦截拦索14后，撞击载荷使拦截拦索14拉伸，U形梁5内的拦截钢索14拉动阻尼器7上升，从而压缩弹簧26，将超高车辆的动荷载转变为弹簧26内的势能即近似静荷载，并通过混凝土基础1和混凝土灌注摩擦桩2最终导入大地。载荷力沿拦截拦索14传导至两端的阻尼器7里，由阻尼器7消减撞击动荷载，达到拦停超高车辆、保护上跨桥梁的目的。汽车退出后，阻尼器7内的弹簧在内部弹力作用下复位，同时在粘弹体作用下，使弹簧缓慢复位，防止由于弹簧迅速复位，导致拦截钢索对车辆产生较大的反作用力。弹簧复位过程中带动拦截钢索缓慢复位，直至拦截钢索回复至原位。

实施例2

本实施例中，所述U形梁与竖直方向的夹角为0°，即U形梁处于垂直方向。此时U形梁位于其中一个下支架19的管内，支架18的顶部设有水平千斤杆41，通过水平千斤杆41一方面可以平衡拦截钢索中的力，另一方面也可以用于固定整个限界架。

当U形梁与竖直方向的夹角较小时，也可以在支架的顶部固定设置水平千斤杆。

其他同实施例1。

Claims (10)

1.一种上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，包括拦截钢索(14)，其特征在于：该限界架还包括U形梁(5)、A形桅架(10)、支架(18)、定调座(8)和斜拉定位索(12)，U形梁(5)和A形桅架(10)的底端固定在混凝土基础(1)上，正对U形梁的混凝土基础的下方设有混凝土灌注摩擦桩(2)，混凝土基础(1)和混凝土灌注摩擦桩(2)固定连接，A形桅架(10)分别位于公路的两侧，与公路平行，A形桅架(10)的外侧分别设有U形梁(5)，公路两侧的U形梁(5)呈对称设置，A形桅架(10)呈竖直设置，U形梁(5)呈倾斜设置，U形梁(5)与竖直方向的夹角为0°-90°，A形桅架(10)的上方设有支架(18)，U形梁(5)、A形桅架(10)和支架(18)通过定调座(8)连接，U形梁(5)内设有阻尼器(7)，定调座(8)内固定有重型整体调向轮(9，)拦截钢索(14)设置在公路上方，拦截钢索(14)的两端分别设置在公路两侧的U形梁(5)内，与阻尼器(7)固定连接，并且缠绕在定调座(8)内的重型整体调向轮(9)上，拦截钢索(14)与A形桅架(10)垂直相交，支架(18)的顶端设有斜拉定位索(12)，斜拉定位索(12)位于拦截钢索(14)的上方，斜拉定位索(12)和拦截钢索(14)之间通过垂直钢索(11)和V形扣(13)连接。

2.根据权利要求1所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述U形梁(5)由位于侧面的三块板固定连接而成，U形梁(5)的内腔中沿其高度方向设置至少一个隔板，隔板与U形梁(5)的内壁固定连接，隔板将U形梁(5)分为至少两个空间，其中位于最下方的空间内设有限位座(20)，其余空间内设有阻尼器(7)，限位座(20)包括限位板和压绳板，限位板和压绳板固定连接，压绳板与拦截钢索(14)的一端固定连接，限位座(20)上方的隔板底部端面固定有缓冲板(21)，限位座(20)与缓冲板(21)之间存在间隙，U形梁(5)的外侧设有U形梁盖(31)，U形梁盖(31)与U形梁(5)之间通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述阻尼器(7)包括由下至上依次设置的阻尼缸座(23)、阻尼角板(28)和阻尼压盖(30)，拦截钢索(14)的一端设置穿过阻尼器(7)和隔板的中心，阻尼缸座(23)固定在夹绳板(22)上，夹绳板(22)与拦截钢索(14)固定连接，阻尼角板(28)和阻尼缸座(23)之间通过设置在拦截钢索环形外侧的内导管(24)和位于内导管(24)外侧的阻尼缸(25)固定连接，阻尼压盖(30)和阻尼缸座(23)之间通过弹簧(26)连接，弹簧(26)设置在内导管(24)和阻尼缸(25)之间的环形间隙内，且靠近阻尼缸座(23)的部分弹簧设置在具有缓释作用的粘弹体(27)内，阻尼角板(28)和阻尼压盖(30)之间通过导杆(29)连接，阻尼角板(28)和阻尼压盖(30)沿导杆(29)滑动。

4.根据权利要求3所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：当U形梁(5)内设有两个以上阻尼器(7)时，阻尼器(7)之间为串联连接。

5.根据权利要求1或2所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：U形梁(5)与混凝土基础(1)上表面的接触处设有U形梁座板(6)，U形梁(5)与混凝土基础(1)侧面的接触处设有加力板(4)，U形梁座板(6)和加力板(4)均与U形梁(5)固定连接，U形梁座板(6)和加力板(4)通过地脚螺栓(3)与混凝土基础(1)固定连接。

6.根据权利要求5所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述U形梁座板(6)的下方设有混凝土灌注摩擦桩(2)，混凝土灌注摩擦桩(2)的直径为400-800mm，混凝土灌注摩擦桩(2)的深度为岩石下2-6m。

7.根据权利要求1所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述A形桅架(10)包括两根对称设置的下支架(19)，下支架呈中空状，两下支架(19)之间的夹角为10°-18°，下支架(19)与混凝土基础(1)的相交处设有上法兰(15)和下法兰，其中上法兰(15)位于混凝土基础(1)的上方，下法兰(16)位于混凝土基础(1)内，上法兰(15)与下支架(19)焊接连接，上法兰(15)通过沿环形的上法兰间隔设置的螺栓与下法兰(16)固定连接，同时在下法兰(16)上固定螺纹杆，螺纹杆的上端穿入下支架(19)的管孔内，螺纹杆的上端通过混凝土与下支架(19)内表面固定连接。

8.根据权利要求1所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述支架(18)呈中空管状，支架(18)的底部设有支架底座，支架(18)的顶部固定有重型整体调向轮(9)，支架(18)的中空管内设有拦截钢索同步定位装置，拦截钢索同步定位装置包括调节弹簧(36)和丁字杆(37)，调节弹簧(36)垂直设置在支架(18)内，调节弹簧(36)的一端与支架座板(35)固定连接，另一端通过丁字杆(37)与斜拉定位索(12)的一端连接，斜拉定位索(12)缠绕在重型整体调向轮(9)上，斜拉定位索(12)的两端分别设置在两侧的支架(18)内。

9.根据权利要求1所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述定调座(8)的底面焊接有与A形桅架(10)固定连接的长方形结合板(32)和与U形梁(5)固定连接的梯形接合板(33)，长方形结合板(32)和梯形接合板(33)固定连接，定调座顶部设有定调座上板(34)，定调座上板(34)与上支架座板(35)固定连接。

10.根据权利要求1所述的上跨公路铁路桥防撞自复位限界架，其特征在于：所述V形扣(13)包括V形板(38)、螺栓(39)和卡套(40)，其中螺栓(39)固定在V形板(38)内，卡套(40)固定在螺栓(39)上，拦截钢索(14)位于V形板(38)的底部和螺栓(39)之间，垂直钢索(11)缠绕在卡套(40)上，垂直钢索(11)的另一端与斜拉定位索(12)连接，所述垂直钢索和V形扣沿拦截钢索的长度方向间隔设置。