CN109338873B - 刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，包括有包设在桥墩外侧壁上的柔性内芯缓冲层，柔性内芯缓冲层外侧壁上还设置有管片式刚性面层防护层，柔性内芯缓冲层和管片式刚性面层防护层通过预设在桥墩上的预设的预埋钢筋与桥墩连接固定。本发明的刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，采用柔性内芯缓冲层和管片式刚性面层防护层结合，提高桥墩抗冲击性能和使用寿命，满足有效防护的要求。本发明还公开了上述刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的制作方法。
Description
技术领域
本发明属于冲击防护工程结构技术领域，涉及一种刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，本发明还涉及上述刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的制作方法。
背景技术
滚石灾害对生命线工程危害极大。近年来，滚石灾害在我国发生频率与规模均急速大幅上升，交通基础设施的大量修建及线路桥隧比的增大，对山区桥梁工程进行滚石冲击防护已刻不容缓。桥墩作为桥梁工程的重要组成部分，遭受滚石冲击破坏后，将导致桥梁结构失效，破坏后果相当严重。
为了减轻冲击作用对桥墩的破坏，通常采用在桥墩外包裹缓冲材料或设置防撞体系等方法，通过延长落石冲击时间而降低冲击效应，转移消散冲击能量等途径，减轻冲击作用对桥墩的破坏。然而，因落石运动的随机性较强，冲击破坏形式多样，冲击作用的力学过程复杂，冲击防护体系的设计方法尚需完善，故在桥墩防护设计中，落石冲击作用的确定及防护结构缓冲性能的量化则成为基础难题。
工程实践表明，采用分片组合式桥墩防护垫层结构对桥墩遭受冲击有一定的保护作用。然而，柔性垫层结构在落石冲击作用下，冲击接触属于点接触，受到垫层结构厚度的限制，防护垫层结构的缓冲性能难以充分发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，采用柔性内芯缓冲层和管片式刚性面层防护层结合，提高桥墩抗冲击性能和使用寿命，满足有效防护的要求。
本发明的另一目的是提供上述刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的制作方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，包括有包设在桥墩外侧壁上的柔性内芯缓冲层，柔性内芯缓冲层外侧壁上还设置有管片式刚性面层防护层，柔性内芯缓冲层和管片式刚性面层防护层通过预设在桥墩上的预设的预埋钢筋与桥墩连接固定。
本发明第一种技术方案的特征还在于，
预埋钢筋在桥墩圆周均匀分布且预埋钢筋沿桥墩径向且朝背离桥墩中心线的一侧延伸。
预埋钢筋位于柔性内芯缓冲层内的部分设置为弧状。
管片式刚性面层防护层包括有设置在柔性内芯缓冲层外侧壁上多层防护单元，每层防护单元包括多个弧状的管片，每层防护单元的多个管片首尾依次对接且对接处通过横向连接螺栓连接，位于相邻层的管片之间呈错位对接且上层管片与下层管片的对接处采用纵向连接螺栓。
管片的四个边均至少设置有两个凹槽，凹槽远离管片中心的内侧壁上开设有榫眼，同层相邻的两个管片首尾的榫眼相对应且通过横向连接螺栓连接，上层管片底部与下层管片顶部的榫眼相对应且通过纵向连接螺栓连接。
本发明采用的第二种技术方案是，一种制作刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，根据预埋钢筋在桥墩预埋的长度以及柔性内芯缓冲层的厚度将预埋钢筋位于柔性内芯缓冲层内的部分弯折为弧状；
步骤2，制作混凝土桥墩，在制作混凝土桥墩时在桥墩圆周根据预埋的长度均匀预设沿桥墩径向且朝背离桥墩中心线的一侧延伸的预埋钢筋；
步骤3，将提前制作好的柔性内芯缓冲层穿过预埋钢筋包设在桥墩外侧壁上；
步骤4，给管片的四个边均至少设置两个凹槽，并在凹槽远离管片中心的内侧壁上开设榫眼，然后在桥墩墩底安装最底层的管片，管片水平向首尾通过横向连接螺栓穿过榫眼连接，然后安装第二层管片，第二层管片水平向首尾通过横向连接螺栓穿过榫眼连接，第二层管片与底层管片相互错开设置，且底层管片上边缘与第二层管片下边缘通过纵向连接螺栓穿过榫眼连接，如此，直至将桥墩外侧壁包完，其中预埋钢筋伸出并穿透对应的管片。
本发明的有益效果是：
(1)通过在柔性内芯缓冲层上增加刚性防护面层，实现将冲击状态由点接触改为面接触，使得柔性层的缓冲性能充分发挥；
(2)本发明可以提高桥墩抗冲击性能和使用寿命，满足有效防护的要求；
(3)采用预制管片的连接方法，化整为零，制作简单、更换方便及成本经济；
(4)本发明将位于柔性内芯缓冲层内的预埋钢筋设置为弧状，增加了缓冲性能。
附图说明
图1是本发明刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的结构示意图；
图2是本发明刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的管片分布示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的管片正立面示意图。
图中，1.桥墩，2.柔性内芯缓冲层，3.刚性面层防护层，4.防护单元，5.预埋钢筋，6.管片，7.横向连接螺栓，8.纵向连接螺栓，9.凹槽，10.榫眼。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构，适用于山区桥梁的冲击防护，如图1所示，包括有包设在桥墩1外侧壁上的柔性内芯缓冲层2，柔性内芯缓冲层2外侧壁上还设置有管片式刚性面层防护层3，如图2-图3所示，柔性内芯缓冲层2和管片式刚性面层防护层3通过预设在桥墩1上的预设的预埋钢筋5与桥墩1连接固定。
预埋钢筋5在桥墩1圆周均匀分布且预埋钢筋5沿桥墩1径向且朝背离桥墩1中心线的一侧延伸。
预埋钢筋5位于柔性内芯缓冲层2内的部分设置为弧状。
管片式刚性面层防护层3包括有设置在柔性内芯缓冲层2外侧壁上多层防护单元4，每层防护单元4包括多个弧状的管片6，每层防护单元4的多个管片6首尾依次对接且对接处通过横向连接螺栓7连接，位于相邻层的管片6之间呈错位对接且上层管片6与下层管片6的对接处采用纵向连接螺栓8。
如图4所示，管片6的四个边均至少设置有两个凹槽9，凹槽9远离管片6中心的内侧壁上开设有榫眼10，同层相邻的两个管片6首尾的榫眼10相对应且通过横向连接螺栓7连接，上层管片6底部与下层管片6顶部的榫眼10相对应且通过纵向连接螺栓8连接。
本发明一种制作刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，根据预埋钢筋5在桥墩1预埋的长度以及柔性内芯缓冲层2的厚度将预埋钢筋5位于柔性内芯缓冲层2内的部分弯折为弧状；
步骤2，制作混凝土桥墩1，在制作混凝土桥墩1时在桥墩1圆周根据预埋的长度均匀预设沿桥墩1径向且朝背离桥墩1中心线的一侧延伸的预埋钢筋5；
步骤3，将提前制作好的柔性内芯缓冲层2穿过预埋钢筋5包设在桥墩1外侧壁上；
步骤4，给管片6的四个边均至少设置两个凹槽9，并在凹槽9远离管片6中心的内侧壁上开设榫眼10，然后在桥墩1墩底安装最底层的管片6，管片6水平向首尾通过横向连接螺栓7穿过榫眼10连接，然后安装第二层管片6，第二层管片6水平向首尾通过横向连接螺栓7穿过榫眼10连接，第二层管片6与底层管片6相互错开设置，且底层管片6上边缘与第二层管片6下边缘通过纵向连接螺栓8穿过榫眼10连接，如此，直至将桥墩1外侧壁包完，其中预埋钢筋5伸出并穿透对应的管片6。
Claims (1)
1.一种制作刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的方法，其特征在于，所述刚柔叠层桥墩滚石冲击防护结构的结构为：包括有包设在桥墩(1)外侧壁上的柔性内芯缓冲层(2)，所述柔性内芯缓冲层(2)外侧壁上还设置有管片式刚性面层防护层(3)，所述柔性内芯缓冲层(2)和管片式刚性面层防护层(3)通过预设在桥墩(1)上的预设的预埋钢筋(5)与桥墩(1)连接固定；所述预埋钢筋(5)在桥墩(1)圆周均匀分布且所述预埋钢筋(5)沿桥墩(1)径向且朝背离桥墩(1)中心线的一侧延伸；所述预埋钢筋(5)位于柔性内芯缓冲层(2)内的部分设置为弧状；所述管片式刚性面层防护层(3)包括有设置在柔性内芯缓冲层(2)外侧壁上多层防护单元(4)，每层防护单元(4)包括多个弧状的管片(6)，每层防护单元(4)的多个管片(6)首尾依次对接且对接处通过横向连接螺栓(7)连接，位于相邻层的管片(6)之间呈错位对接且上层管片(6)与下层管片(6)的对接处采用纵向连接螺栓(8)；所述管片(6)的四个边均至少设置有两个凹槽(9)，所述凹槽(9)远离所述管片(6)中心的内侧壁上开设有榫眼(10)，同层相邻的两个管片(6)首尾的榫眼(10)相对应且通过横向连接螺栓(7)连接，上层管片(6)底部与下层管片(6)顶部的榫眼(10)相对应且通过纵向连接螺栓(8)连接；
具体按照以下步骤实施：
步骤1，根据预埋钢筋(5)在桥墩(1)预埋的长度以及柔性内芯缓冲层(2)的厚度将预埋钢筋(5)位于柔性内芯缓冲层(2)内的部分弯折为弧状；
步骤2，制作混凝土桥墩(1)，在制作混凝土桥墩(1)时，在桥墩(1)圆周根据预埋的长度均匀预设沿桥墩(1)径向且朝背离桥墩(1)中心线的一侧延伸的预埋钢筋(5)；
步骤3，将提前制作好的柔性内芯缓冲层(2)穿过预埋钢筋(5)包设在桥墩(1)外侧壁上；
步骤4，给管片(6)的四个边均至少设置两个凹槽(9)，并在凹槽(9)远离管片(6)中心的内侧壁上开设榫眼(10)，然后在桥墩(1)墩底安装最底层的管片(6)，管片(6)水平向首尾通过横向连接螺栓(7)穿过榫眼(10)连接，然后安装第二层管片(6)，第二层管片(6)水平向首尾通过横向连接螺栓(7)穿过榫眼(10)连接，第二层管片(6)与底层管片(6)相互错开设置，且底层管片(6)上边缘与第二层管片(6)下边缘通过纵向连接螺栓(8)穿过榫眼(10)连接，如此，直至将桥墩(1)外侧壁包完，其中预埋钢筋(5)伸出并穿透对应的管片(6)。
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