CN109487712B - 一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，包括用于拦截落石的拦截网、用于支撑拦截网的支撑绳和活塞杆，还包括连接于支撑绳和活塞杆上的螺旋弹簧以及将拦截网系挂在支撑绳上的连接件，所述支撑绳与活塞杆通过底端的锚固支座连接于棚洞顶部或棚洞附近的山体上。与既有的砂石、橡胶轮胎等缓冲垫层相比，本发明的柔性缓冲结构适用范围更广，结构布置更加灵活，可分别与不同类型钢筋混凝土棚洞和钢结构棚洞组合使用。本发明的柔性缓冲结构具有自恢复性能，落石冲击后能够向外抛出，避免落石堆积，实现落石自清理，减小后期维护成本。同时，本发明的柔性缓冲结构由若干预制的钢结构构件现场拼装而成，结构自重轻，便于安装和拆卸，可大幅减小棚洞负重，减小棚洞构件尺寸及基础埋深，经济性较好。

Description

一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构

技术领域

本发明涉及边坡防护技术领域，具体为一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构。

背景技术

我国约有2/3国土面积为山地，自古以来落石、崩塌等灾害便频繁发生，对其进行有效防护关系民生安全与重要基础设施的有效运营。傍山公路、铁路以及隧道洞口常用棚洞进行落石防护，保障行车安全。目前，常见的棚洞主要包括钢筋混凝土棚洞和钢结构棚洞，为防止落石冲击对棚洞造成损伤、破坏，一般均需在棚洞顶部设置缓冲垫层，如砂土缓冲垫层、泡沫缓冲垫层等。虽然采用上述缓冲垫层的棚洞缓冲防护性能有所改善，但落石堆积、落石侵界、棚洞被落石冲击损伤的事故仍经常发生，以钢筋混凝土棚洞常采用的砂缓冲垫层为例，由于砂土的非弹性变形，落石冲击后将在棚洞顶部形成堆积，清理维护困难；同时，由于砂土缓冲层的缓冲变形能力不足，棚洞仍可能被冲击垮塌。同样的，新近应用的钢结构棚洞也因为拦截网与棚洞之间缺乏足够的缓冲隔离空间，导致落石的拦截往往以钢拱架、支撑绳、拦截网等的破坏或永久性损伤为代价。可见，缓冲结构的性能及其布置方式直接决定了棚洞的落石防护能力，有必要对棚洞缓冲结构进行改进，寻求具有良好缓冲防护性能且便于施工和后期维护的新型棚洞缓冲结构。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种缓冲性能更好、具有自恢复性能、能够防止落石堆积、便于安装和维护的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，包括：活塞杆、支撑绳和拦截网；

所述活塞杆由直径较大的下部圆钢管和直径较小的上部圆钢管相互嵌套而成，其中，所述上部圆钢管至少部分伸入所述下部圆钢管内，所述上部圆钢管和下部圆钢管相交处外部设置有螺旋弹簧，所述活塞杆顶端相互连接形成支架状，所述活塞杆顶部相交部位设置有滑移支座，所述活塞杆底端通过锚固支座连接于棚洞顶部或棚洞附近的山体上；

所述支撑绳有多个，所述支撑绳穿过滑移支座构成所述拦截网的支撑结构，所述支撑绳能够沿滑移支座自由滑动，每个所述支撑绳的两端分别通过锚固支座连接于棚洞顶部或棚洞附近的山体上；

所述拦截网通过连接件系挂于支撑绳上。

进一步地，每个所述支撑绳穿过相邻两个滑移支座，所述支撑绳构成“井”字形支撑结构。

进一步地，所述支撑绳的端点处连接有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与锚固支座连接。

进一步地，所述螺旋弹簧通过上部圆钢管上所设置的上挡板和下部圆钢管上设置的下挡板进行固定。

进一步地，与所述拦截网相连的连接件可沿支撑绳自由滑移。

进一步地，所述拦截网可通过连接件整体或分区块连接于支撑绳上。

进一步地，所述活塞杆和所述支撑绳的端部可固定在同一个锚固支座上。

进一步地，所述滑移支座呈为花瓣状，所述滑移支座的上部容置所述支撑绳穿过，所述滑移支座的下部与所述活塞杆铰接。

进一步地，本发明的缓冲层为全装配式，能够与不同类型的棚洞组合使用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

采用柔性拦截网作为拦截部件，增大了本发明的缓冲结构的缓冲变形能力；采用具有弹性大变形能力的螺旋弹簧作为缓冲部件，使得本发明的缓冲结构具有自恢复性能；同时，由于本发明的缓冲结构具有弹性变形恢复能力，落石冲击后能够向外抛出，避免了传统砂土、砾石、泡沫等缓冲垫层中所存在的落石堆积问题；采用活塞杆作为拦截网的支撑部件，增大了拦截网与棚洞之间的缓冲隔离空间，可有效避免棚洞主体结构被落石冲击损伤。此外，本发明的缓冲结构由若干预制钢结构构件现场拼装而成，结构自重轻、施工便捷、后期维护方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构的轴侧图。

图2为本发明一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构的拦截网、支撑绳、滑移支座间的连接关系示意图。

图3为本发明一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构中螺旋弹簧与活塞杆的连接示意图。

图4为本发明一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构中螺旋弹簧与支撑绳的连接示意图。

图5为本发明一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构与棚洞的连接位置关系。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本申请实施例的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，包括：活塞杆3、支撑绳2和拦截网1；所述活塞杆3由直径较大的下部圆钢管31和直径较小的上部圆钢管32相互嵌套而成，其中，所述上部圆钢管32至少部分伸入所述下部圆钢管31内，所述上部圆钢管32和下部圆钢管(31)相交处外部设置有螺旋弹簧6，这样，在压力荷载作用时上部圆钢管32能够沿轴线方向产生定向滑移，并带动螺旋弹簧6产生压缩变形；优选地，所述螺旋弹簧6通过上部圆钢管32上所设置的上挡板33和下部圆钢管31上设置的下挡板34进行固定，所述活塞杆3顶端相互连接形成支架状，所述活塞杆3顶部相交部位设置有滑移支座7，所述活塞杆3底端通过锚固支座5连接于棚洞8顶部或棚洞附近的山体9上。

所述支撑绳2有多个，所述支撑绳2穿过滑移支座7构成所述拦截网1的支撑结构，所述支撑绳2能够沿滑移支座7自由滑动，每个所述支撑绳2的两端分别通过锚固支座5连接于棚洞8顶部或棚洞附近的山体9上，优选地，所述支撑绳2不直接与锚固支座5连接，而是在所述支撑绳2的端点处连接有螺旋弹簧6，所述螺旋弹簧6与锚固支座5连接，优选地，所述滑移支座7呈为花瓣状，所述滑移支座7的上部容置所述支撑绳2穿过，所述滑移支座7的下部与所述活塞杆3铰接。

在本申请的一个优选实施例中，所述支撑绳2有4个，每个所述支撑绳2穿过相邻两个滑移支座7，所述支撑绳2构成“井”字形支撑结构；或者，在本申请的另一个优选实施例中，所述支撑绳2的两个端点及其所穿过滑移支座7位于同一平面内。

所述活塞杆3和所述支撑绳2的端部可固定在同一个锚固支座5上。

本发明的缓冲层为全装配式，能够与不同类型的棚洞8组合使用。

在本申请实施例中，所述拦截网1通过连接件4系挂于支撑绳2上，所述拦截网1作为缓冲层的拦截部件，是通过连接件4整体或分区块连接于支撑绳2上的，所述拦截网1能够通过连接件4沿支撑绳2自由滑动。

如图4所示，所述支撑绳靠近锚固支座5一端连接有螺旋弹簧6，当支撑绳2沿活塞杆3顶端的滑移支座7滑动时，能够带动其上所连接的螺旋弹簧6产生拉伸变形，以此对支撑绳2和锚固支座5形成缓冲保护。

如图1、图3和图4所示，本发明的活塞杆网架支撑式自恢复柔性缓冲层可通过所述支撑绳2和活塞杆3底端的锚固支座5锚固于棚洞8顶部或棚洞8附近的山体9上，二者连接位置关系详见图5，需要说明的是所述棚洞8既可以是钢筋混凝土棚洞，也可以是钢结构棚洞。

当落石与本发明的活塞杆网架支撑式自恢复柔性缓冲层发生接触冲击时，落石首先接触拦截网1并得使拦截网1产生冲击变形，所述拦截网1通过连接件4沿支撑绳2滑移的同时将带动支撑绳2沿活塞杆3顶端的滑移支座7滑移，所述活塞杆3产生沿轴线方向的压缩变形，此时连接于所述活塞杆3和支撑绳2上的螺旋弹簧6启动工作，所述螺旋弹簧6通过弹性变形吸收落石冲击能量，当落石降至最低点后，所述螺旋弹簧6的变形能释放，本发明的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构的变形得以恢复，并将落石向外抛出从而达到落石缓冲与拦截的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，包括：活塞杆(3)、支撑绳(2)和拦截网(1)；

所述活塞杆(3)由直径较大的下部圆钢管(31)和直径较小的上部圆钢管(32)相互嵌套而成，其中，所述上部圆钢管(32)至少部分伸入所述下部圆钢管(31)内，所述上部圆钢管(32)和所述下部圆钢管(31)相交处外部设置有螺旋弹簧(6)，所述活塞杆(3)顶端相互连接形成支架状，所述活塞杆(3)顶部相交部位设置有滑移支座(7)，所述活塞杆(3)底端通过锚固支座(5)连接于棚洞(8)顶部或棚洞附近的山体(9)上；

所述支撑绳(2)有多个，所述支撑绳(2)穿过滑移支座(7)构成所述拦截网(1)的支撑结构，所述支撑绳(2)能够沿滑移支座(7)自由滑动，每个所述支撑绳(2)的两端分别通过锚固支座(5)连接于棚洞(8)顶部或棚洞附近的山体(9)上；所述滑移支座(7)呈花瓣状，所述滑移支座(7)的上部容置所述支撑绳(2)穿过，所述滑移支座(7)的下部与所述活塞杆(3)铰接；

所述拦截网(1)通过连接件(4)系挂于支撑绳(2)上；

每个所述支撑绳(2)穿过相邻两个滑移支座(7)，所述支撑绳(2)构成“井”字形支撑结构；

当落石冲击时，落石首先接触拦截网(1)并得使拦截网(1)产生冲击变形，所述拦截网(1)通过连接件(4)沿支撑绳(2)滑移的同时将带动支撑绳(2)沿活塞杆(3)顶端的滑移支座(7)滑移，所述活塞杆(3)产生沿轴线方向的压缩变形，此时连接于所述活塞杆(3)和支撑绳(2)上的螺旋弹簧(6)启动工作，所述螺旋弹簧(6)通过弹性变形吸收落石冲击能量，当落石降至最低点后，所述螺旋弹簧(6)的变形能释放，所述柔性缓冲结构的变形得以恢复，并将落石向外抛出。

2.根据权利要求1所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，所述支撑绳(2)的端点处连接有螺旋弹簧(6)，所述螺旋弹簧(6)与锚固支座(5)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，所述螺旋弹簧(6)通过上部圆钢管(32)上所设置的上挡板(33)和下部圆钢管(31)上设置的下挡板(34)进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，与所述拦截网(1)相连的连接件(4)可沿支撑绳(2)自由滑移。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，所述拦截网(3)可通过连接件(4)整体或分区块连接于支撑绳(2)上。

6.根据权利要求1所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，所述活塞杆(3)和所述支撑绳(2)的端部可固定在同一个锚固支座(5)上。

7.根据权利要求1所述的一种用于棚洞工程的活塞杆点支式自恢复柔性缓冲结构，其特征在于，所述缓冲结构为全装配式，能够与不同类型的棚洞(8)组合使用。

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