CN110241747A - 悬挑式自恢复柔性防护棚洞 - Google Patents

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    • E01F7/045—Devices specially adapted for protecting against falling rocks, e.g. galleries, nets, rock traps

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Abstract

本发明提供一种适用于高陡边坡落石防护工程的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，包括拦截落石的环形网，用于支撑环形网的刚性支撑杆、活塞杆、支撑绳，还包括用于连接环形网和支撑绳的卸扣以及连接于支撑绳上的弹簧，所述的支撑绳和支撑杆通过锚固支座连接于附近的陡峭山体上。与既有的传统棚洞相比，本发明为只需要在道路单侧山体设置支座的悬挑结构，适用于一侧为陡峭山体的情况，特别适用于一侧为陡峭山体而另一侧不便于设置可靠支座的情况。本发明具有可恢复和自清理落石的能力，大大减少了投入使用后的运营维护成本。同时，本发明的自恢复柔性防护棚洞具有现场拼装便捷，自重小和经济性好的特点。

Description

悬挑式自恢复柔性防护棚洞
技术领域
本发明涉及边坡防护技术领域，具体为悬挑式自恢复柔性防护棚洞。
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。柔性棚洞较刚性棚洞而言具有自重轻，防护能级高，施工方便，经济性好等优点，但是棚洞一般需要在道路两侧设置支座，对地形有一定要求，并设有耗能器，在遭受设计能级的撞击时耗能器将发生不可恢复的塑性形变，需要时常更换。同时，一般的柔性钢棚洞可能发生网片兜住落石的情况，长期积累的落石将造成巨大的清理工作量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种地形适应性强、具有自恢复性能、能够防止落石堆积、便于安装和维护的适用于高陡边坡的悬挑式自恢复柔性防护棚洞。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
悬挑式自恢复柔性防护棚洞，包括：支撑杆、环形网、活塞杆和支撑绳；
所述支撑杆构成主受力桁架，包括平面内支撑杆和平面外支撑杆；所述平面内支撑杆包括由上部支撑杆构成的平面三角形桁架单元、底部支撑杆以及向外挑出的悬挑支撑杆，底部支撑杆自三角形桁架单元下端节点伸出并与底部支座相连，悬挑支撑杆的顶端通过顶端连接杆相连；所述平面外的支撑杆包括水平支撑杆和交叉支撑杆，所述水平支撑杆在所述下端节点处将平面三角桁架单元顺次相连；
所述活塞杆上端自所述下端节点处伸出，下端连接至山体，两活塞杆之间设置有所述交叉支撑杆，两根所述交叉支撑杆相互交叉分别连接至相邻的两所述活塞杆两端；
支撑绳包括作为网片边界的左右边界支撑绳和两翼锚固于山体的前后侧边支撑绳，所述环形网通过卸扣连接于环形网平面内的边界支撑绳、侧边支撑绳上；
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，所述上部圆钢管部分伸入所述下部圆钢管内，所述上部圆钢管和所述下部圆钢管叠合处外部设置有螺旋弹簧，所述活塞杆作为弹性支撑，在受到落石冲击时起到缓冲的作用，可承受大冲击能量，并将落石弹出清理。
进一步地，所述支撑绳还包括穿过环形网中部的呈纵横网格状的加劲支撑绳，所述加劲支撑绳通过卸扣与环形网连接。
进一步地，所述前后侧边支撑绳靠近山体的锚固端设置有螺旋状的锚固弹簧。
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，所述环形网所在平面与水平面存在一定夹角，使得掉落在所述环形网的落石能够自行弹出或滚落。
进一步地，与所述环形网相连的卸扣可沿支撑绳自由滑移。
进一步地，所述支撑绳还包括位于三角形桁架单元平面内的面内支撑绳，面内支撑绳一端与悬挑支撑杆前端连接，一端锚固于山体。
进一步地，所述左右边界支撑绳一端固定在顶端连接杆上，另一端锚固在山体上。
进一步地，所述交叉支撑杆间隔设置在所述活塞杆之间。
进一步地，所述环形网所在平面与水平面所成的夹角为20-50度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
不同于普通柔性钢棚洞的是，本申请悬挑式的结构形式使得只需要在道路一侧的山体上布置支座就可以架设柔性防护棚洞，支座可设置于一侧陡峭的山体上，结构形式为悬挑式，这在公路一侧不利于布置可靠支座时尤为合适。同时活塞杆受压后回弹将落石弹出清理网面，其基本处于弹性工作阶段，可自行恢复，大大降低了后期的运营维护成本，具有良好的经济性。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为本发明实施例提供的悬挑式自恢复柔性防护棚洞的轴侧图。
图2为本发明实施例提供的悬挑式自恢复柔性防护棚洞的侧视图。
图3为本发明实施例提供的悬挑式自恢复柔性防护棚洞的活塞杆示意图。
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1-3所示，本申请实施例的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，包括：支撑杆4、环形网3、活塞杆2和支撑绳；
所述支撑杆4构成主受力桁架，包括平面内支撑杆和平面外支撑杆；所述平面内支撑杆包括由上部支撑杆41构成的平面三角形桁架单元、底部支撑杆42以及向外挑出的悬挑支撑杆43，底部支撑杆42自三角形桁架单元下端节点伸出并与底部支座相连，悬挑支撑杆43的顶端通过顶端连接杆46相连；所述平面外的支撑杆包括水平支撑杆44和交叉支撑杆45，所述水平支撑杆44在所述下端节点处将平面三角桁架单元顺次相连；
所述活塞杆2上端自所述下端节点处伸出，下端连接至山体，两活塞杆2之间设置有所述交叉支撑杆45，两根所述交叉支撑杆45相互交叉分别连接至相邻的两所述活塞杆2两端；优选地，所述交叉支撑杆45间隔设置在所述活塞杆2之间。
支撑绳1包括作为网片边界的左右边界支撑绳12和两翼锚固于山体的前后侧边支撑绳13，所述环形网3通过卸扣连接于环形网平面内的边界支撑绳12、侧边支撑绳13上；
所述活塞杆2由直径较大的下部圆钢管22和直径较小的上部圆钢管21相互嵌套而成，其中，所述上部圆钢管21至少部分伸入所述下部圆钢管22内，所述上部圆钢管21和下部圆钢管22相交处外部设置有螺旋弹簧23，这样，在压力荷载作用时上部圆钢管21能够沿轴线方向产生定向滑移，并带动螺旋弹簧23产生压缩变形；优选地，所述螺旋弹簧23通过上部圆钢管21上所设置的上挡板和下部圆钢管22上设置的下挡板进行固定。
在本申请的实施例中，所述支撑绳还包括穿过环形网中部的呈纵横网格状的加劲支撑绳11，所述加劲支撑绳11通过卸扣与环形网3连接。
在本申请的实施例中，所述前后侧边支撑绳13靠近山体的锚固端设置有螺旋状的锚固弹簧。
在本申请的实施例中，所述螺旋弹簧23通过上部圆钢管21上所设置的上挡板和下部圆钢管22上设置的下挡板进行固定。
在本申请的实施例中，所述环形网3所在平面与水平面存在一定夹角，使得掉落在所述环形网3的落石能够自行弹出或滚落。优选地，所述环形网3所在平面与水平面所成的夹角为20-50度。
在本申请的实施例中，与所述环形网3相连的卸扣可沿支撑绳自由滑移。
在本申请的实施例中，所述支撑绳还包括位于三角形桁架单元平面内的面内支撑绳14，面内支撑绳14一端与悬挑支撑杆43前端连接，一端锚固于山体。
在本申请的实施例中，所述左右边界支撑绳12一端固定在顶端连接杆46上，另一端锚固在山体上。
本发明的环形网3为工厂预制，能够与不同跨度和规格的棚洞组合使用。
当落石与本发明的悬挑式自恢复柔性防护棚洞发生接触冲击时，落石首先冲击环形网3并使其发生面外变形，而边界支撑绳12、侧边支撑绳13和加劲支撑绳11的存在增强了其面外刚度避免了落石陷入网面而被捕获；由面内支撑杆41和活塞杆2组成的主受力桁架承担冲击荷载，由于活塞杆的缓冲作用，使得结构的承载力大大增加，受荷后储存大量弹性势能，回弹后将落石弹出，实现自清理；底部支撑杆42和面内支撑绳14使得结构在空间上成为几何不变体系，确保了结构的稳定承载力。
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 (10)

1.悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，包括：支撑杆(4)、环形网(3)、活塞杆(2)和支撑绳；
所述支撑杆(4)构成主受力桁架，包括平面内支撑杆和平面外支撑杆；所述平面内支撑杆包括由上部支撑杆(41)构成的平面三角形桁架单元、底部支撑杆(42)以及向外挑出的悬挑支撑杆(43)，底部支撑杆(42)自三角形桁架单元下端节点伸出并与底部支座相连，悬挑支撑杆(43)的顶端通过顶端连接杆(46)相连；所述平面外的支撑杆包括水平支撑杆(44)和交叉支撑杆(45)，所述水平支撑杆(44)在所述下端节点处将平面三角桁架单元顺次相连；
所述活塞杆(2)上端自所述下端节点处伸出，下端连接至山体，两活塞杆(2)之间设置有所述交叉支撑杆(45)，两根所述交叉支撑杆(45)相互交叉分别连接至相邻的两所述活塞杆(2)两端；
支撑绳(1)包括作为网片边界的左右边界支撑绳(12)和两翼锚固于山体的前后侧边支撑绳(13)，所述环形网(3)通过卸扣连接于环形网平面内的边界支撑绳(12)、侧边支撑绳(13)上；
所述活塞杆(2)由直径较大的下部圆钢管(22)和直径较小的上部圆钢管(21)相互嵌套而成，其中，所述上部圆钢管(21)部分伸入所述下部圆钢管(22)内，所述上部圆钢管(21)和所述下部圆钢管(22)叠合处外部设置有螺旋弹簧(23)，所述活塞杆作为弹性支撑，在受到落石冲击时起到缓冲的作用，可承受大冲击能量，并将落石弹出清理。
2.根据权利要求1所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述支撑绳还包括穿过环形网中部的呈纵横网格状的加劲支撑绳(11)，所述加劲支撑绳(11)通过卸扣与环形网(3)连接。
3.根据权利要求1或2所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述前后侧边支撑绳(13)靠近山体的锚固端设置有螺旋状的锚固弹簧。
4.根据权利要求1-3之一所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述螺旋弹簧(23)通过上部圆钢管(21)上所设置的上挡板和下部圆钢管(22)上设置的下挡板进行固定。
5.根据权利要求1-4之一所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述环形网(3)所在平面与水平面存在一定夹角，使得掉落在所述环形网(3)的落石能够自行弹出或滚落。
6.根据权利要求1所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，与所述环形网(3)相连的卸扣可沿支撑绳自由滑移。
7.根据权利要求1或2所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述支撑绳还包括位于三角形桁架单元平面内的面内支撑绳(14)，面内支撑绳(14)一端与悬挑支撑杆(43)前端连接，一端锚固于山体。
8.根据权利要求1所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述左右边界支撑绳(12)一端固定在顶端连接杆(46)上，另一端锚固在山体上。
9.根据权利要求1所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述交叉支撑杆(45)间隔设置在所述活塞杆(2)之间。
10.根据权利要求1所述的悬挑式自恢复柔性防护棚洞，其特征在于，所述环形网(3)所在平面与水平面所成的夹角为20-50度。
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