CN106759393B - 一种被动柔性防护立柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动柔性防护立柱，它从上至下依次为法兰、柱体和底座，所述法兰、柱体和底座均采用纤维增强复合材料制备而成；所述纤维增强复合材料是由至少一种基体材料和至少一种纤维增强材料复合而成；所述基体材料选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种；纤维增强材料为连续纤维纱和/或纤维布，所述纤维增强材料选自玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶、碳纤维中的一种或多种。本发明的被动柔性防护立柱具有强度高、抗弯能力强、耐腐蚀、寿命长、构件轻型、安装快捷等特征；该立柱解决了传统钢柱/混凝土基座体系的干湿附加应力、温度附加应力问题。

Description

一种被动柔性防护立柱

技术领域

本发明涉及一种被动柔性防护系统，具体涉及一种被动柔性防护立柱。

背景技术

我国是一个多山的国家，由于地壳运动、暴雨侵蚀、岩石风化、人类生产活动等原因，无论是土质还是石质边坡都有可能发生滑坡、崩塌等灾害。其灾害特征具有广泛性、偶然性、长期性，严重影响人类生产活动和生命财产安全。

被动柔性防护系统是一种应对上述灾害的有效办法，能够适应各种复杂边坡环境。在高对抗被动柔性防护系统中，立柱是最为关键的支撑部件，一旦发生弯折，会导致整个系统失去防护能力。

目前被动柔性防护系统中使用最为广泛的是钢立柱。然而在实际工程应用中，钢立柱的侧向抗弯能力差，防腐蚀能力弱，使用寿命短。同时钢立柱自重大，在山区运输、安装、维护均相当困难。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种被动柔性防护立柱。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种被动柔性防护立柱，它从上至下依次为法兰、柱体和底座，所述法兰、柱体和底座均采用纤维增强复合材料制备而成；所述纤维增强复合材料是由至少一种基体材料和至少一种纤维增强材料复合而成；所述基体材料选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种；纤维增强材料为连续纤维纱和/或纤维布，所述纤维增强材料选自玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶、碳纤维中的一种或多种。

根据本发明更进一步的技术方案，所述纤维增强复合材料中基体材料的质量百分比为25％～35％。

根据本发明更进一步的技术方案，所述纤维增强复合材料还添加有抗氧化剂、光稳定剂中的一种或多种。

所述抗氧化剂主要包括抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168、抗氧化剂CA、抗氧化剂DNP、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂TNP、抗氧化剂TPP、抗氧化剂MB或抗氧化剂TPPI。

所述光稳定剂包括光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂或氢过氧化物分解剂。

根据本发明更进一步的技术方案，所述法兰采用整体一次成型，并且法兰周围设一圈间隔均匀的金属螺套，法兰上端设有卡位。

根据本发明更进一步的技术方案，所述柱体为中空圆柱，该柱体采用整体一次成型；所述柱体由内至外设置至少2层纤维增强材料层，所述柱体最外层为连续纤维纱层，并且柱体至少有1层纤维布层。

根据本发明更进一步的技术方案，所述连续纤维纱的长径比应大于1000，线密度范围800～4800tex。

根据本发明更进一步的技术方案，所述底座采用整体一次成型；所述底座上设有金属预埋件，该底座靠近底部设有一个底座金属螺套。

根据本发明更进一步的技术方案，所述法兰、柱体和底座之间采用树脂粘接，所述底座埋入混凝土结构中。

本发明中，上述粘接用的树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种。

下面将详细地说明本发明。

本发明在抗氧化剂和光稳定剂的选择时，应避免使用含有毒性的抗氧化剂和光稳定剂。如果抗氧化剂与光稳定剂同时使用，还应考虑二者的协同效果，不应降低使用性能。

本发明可采用湿法缠绕结合人工铺层的工艺，上述两种工艺的结合成本相对较低。本发明可将浸过基体材料的连续纤维纱按照一定规律缠绕到模具上形成连续纤维纱层，或将浸过基体材料的纤维布铺层在模具上形成纤维布层，在纤维布铺层过程中需使铺层取向为轴向；然后经固化、脱模，获得制品，其缠绕铺层规律需根据制备被动柔性防护立柱所需的工艺要求确定。所述柱体要求最外层为连续纤维纱层，并且柱体至少有1层纤维布层，这样的设置有利于后续加工；柱体可以交替设置连续纤维纱层和纤维布层，也可以多层连续纤维纱层上铺层多层纤维布层，再缠绕多层纤维纱层。具体根据制备的柱体强度设置。其中，基体材料占整个复合材料的质量百分比为25％～35％。

本发明的目的在于克服被动柔性防护体系中传统使用的钢柱侧向抗弯能力低、防腐蚀能力差、施工安装困难等缺陷，同时提供一种纤维增强复合材料立柱来替代钢柱。本发明使用的纤维增强复合材料耐老化耐腐蚀，与传统的钢柱比较能极大增加使用寿命；与传统钢柱相比减重50％以上，极大降低运输成本，提升安装效率，降低维护成本。

本发明添加的填料主要结合不同的使用环境使用。本发明法兰上的螺套与卡位用于挂网。所述柱体至少含有2层纤维增强材料层，其层数的设置需使柱体的各项力学性能达到设计参数为止。本发明的柱体结构极大提高了柱体的强度，使立柱能够应对来自各个方向的落石和滑坡等危险情况，克服了传统钢柱侧向抗弯能力低的弊端。底座采用定向铺层结合模压方式成型，内含金属预埋件及金属螺套。金属预埋件用于提高底座强度，金属螺套便于底座固定。由于本发明中使用的柱体、法兰、底座分别能够实现整体一次成型；因此其带来的技术效果至少是：生产效率高、安装效率高、维护成本低、维修方便。

此外，本发明还使用了树脂粘接法兰与柱体，柱体与底座；底座埋在混凝土结构中；与传统预应力钢柱/混凝土结构相比，解决了混凝土干缩湿胀而钢柱不缩胀产生的干湿附加应力问题、避免了传统钢柱与混凝土底座之间因热胀冷缩产生的温度附加应力问题。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的被动柔性防护立柱具有强度高、抗弯能力强、耐腐蚀、寿命长、构件轻型、安装快捷等特征；该立柱解决了传统钢柱/混凝土基座体系的干湿附加应力、温度附加应力问题。

本发明的被动柔性防护立柱与传统钢柱相比减重50％以上，正向抗弯力≥30kN，侧向抗弯力≥25kN；有效使用年限≥20年。

本发明间接改善了现有材料在生产过程、使用过程中对环境造成的污染。

本发明在使用过程中：运输方便、存储方便、安装方便、维修方便。极大提高了被动柔性防护系统的架设速度，操作也更加安全。

附图说明

图1为本发明被动柔性防护立柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

一种如图1所示的被动柔性防护立柱，它从上至下依次为法兰1、柱体2和底座3，所述法兰、柱体和底座均采用纤维增强复合材料制备而成；所述纤维增强复合材料是由至少一种基体材料和至少一种纤维增强材料复合而成；所述基体材料选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种；纤维增强材料为连续纤维纱和/或纤维布，所述纤维增强材料选自玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶、碳纤维中的一种或多种。

所述纤维增强复合材料中基体材料的质量百分比为25％～35％。既满足材料强度的要求又能节省树脂。

所述纤维增强复合材料还添加有抗氧化剂、光稳定剂中的一种或多种。

所述抗氧化剂主要包括抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂168、抗氧化剂CA、抗氧化剂DNP、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂TNP、抗氧化剂TPP、抗氧化剂MB或抗氧化剂TPPI。所述光稳定剂包括光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂或氢过氧化物分解剂。在抗氧化剂和光稳定剂的选择上，应避免使用含有毒性的抗氧化剂和光稳定剂。如果抗氧化剂与光稳定剂同时使用，还应考虑二者的协同效果，不应降低使用性能。

所述法兰采用整体一次成型，并且法兰周围设一圈间隔均匀的金属螺套12，法兰上端设有卡位11。

所述柱体为中空圆柱，该柱体采用整体一次成型；所述柱体由内至外设置至少2层纤维增强材料层，所述柱体最外层为连续纤维纱层，并且柱体至少有1层纤维布层。具体层数需根据使用环境计算后确定。

其中，连续纤维纱的长径比应大于1000，线密度范围800～4800tex。

所述底座采用整体一次成型；所述底座上设有金属预埋件，该底座靠近底部设有一个底座金属螺套31。

所述法兰、柱体和底座之间采用树脂粘接，所述底座埋入混凝土结构中。

本发明实施例提供的被动柔性防护立柱由上至下依次由法兰、柱体、底座构成。在储存与运输过程中，可将法兰和底座从柱体上抽出分别储、运。安装时法兰和底座与柱体通过树脂粘接。可节省大量的储存空间，并提高运输、安装效率。法兰预埋金属螺套，并留有卡位，方便挂被动柔性防护网；底座上设有的金属预埋件用于提高底座强度，金属螺套便于底座固定。本实施例的被动柔性防护立柱与传统钢柱相比减重50％以上，正向抗弯力≥30kN，侧向抗弯力≥25kN；有效使用年限≥20年。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种被动柔性防护立柱，它从上至下依次为法兰、柱体和底座，其特征在于所述法兰、柱体和底座均采用纤维增强复合材料制备而成；所述纤维增强复合材料是由至少一种基体材料和至少一种纤维增强材料复合而成；所述基体材料选自环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种；纤维增强材料为连续纤维纱和/或纤维布，所述纤维增强材料选自玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶、碳纤维中的一种或多种；所述纤维增强复合材料中基体材料的质量百分比为25％～35％，所述柱体为中空圆柱，该柱体采用整体一次成型；所述柱体由内至外设置至少2层纤维增强材料层，所述柱体最外层为连续纤维纱层，并且柱体至少有1层纤维布层；所述连续纤维纱的长径比应大于1000，线密度范围800～4800tex。

2.根据权利要求1所述的被动柔性防护立柱，其特征在于所述纤维增强复合材料还添加有抗氧化剂、光稳定剂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的被动柔性防护立柱，其特征在于所述法兰采用整体一次成型，并且法兰周围设一圈间隔均匀的金属螺套，法兰上端设有卡位。

4.根据权利要求1所述的被动柔性防护立柱，其特征在于所述底座采用整体一次成型；所述底座上设有金属预埋件，该底座靠近底部设有一个底座金属螺套。

5.根据权利要求1所述的被动柔性防护立柱，其特征在于所述法兰、柱体和底座之间采用树脂粘接，所述底座埋入混凝土结构中。