CN111877198A - 一种抗倾覆的钢棚洞结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路安全防护技术领域,具体涉及一种抗倾覆的钢棚洞结构;采用的技术方案是:一种抗倾覆的钢棚洞结构,包括立柱和横梁,还包括铰接座和阻尼组件;所述铰接座用于与棚洞底部的山体固定连接,所述立柱下端与铰接座铰接,使立柱可沿山体边坡方向转动;所述阻尼组件一端用于与山体铰接,所述阻尼组件另一端与棚洞结构内侧的立柱铰接。本发明在石冲击力大于立柱偏转力矩时立柱发生偏转,与此同时通过阻尼组件的阻尼对棚洞进行张拉而阻止立柱转动,从而吸收落石对棚洞的冲击以防止棚洞倾覆;因此本发明能够防止棚洞在使用中发生倾覆,以使抢通保通路段能够快速、安全地应用钢棚洞结构,从而确保山区道路安全。
Description
技术领域
本发明涉及道路安全防护技术领域,具体涉及一种抗倾覆的钢棚洞结构。
背景技术
近年来,多次山区强烈地震、高位崩塌等地质灾害发生以后,特别对于复杂地形条件的山区公路的抢通、保通已成为“生命线”工程。对于时间非常急迫的抢通保通阶段,混凝土棚洞因为施工工期长、施工要求高,不能满足“生命线”抢通保通的要求。而传统的钢构棚洞为“立柱+横梁”式,虽然建设周期快,但是适应能力差,只能适应陡边坡路段(坡度大于70°的边坡),如果遇到内侧边坡较缓时,由于“立柱+横梁”式结构侧向抗推能力较差,容易发生结构倾覆。一旦发生倾覆,行驶在棚洞内部的汽车和人员有被埋的危险,故而钢构棚洞的应用受到较大的限制。
发明内容
针对上述钢构棚洞侧向抗推能较差,容易发生结构倾覆而运用受到限制的技术问题;本发明提供了一种抗倾覆的钢棚洞结构,能够防止棚洞在使用中发生倾覆,以使抢通保通路段能够快速、安全地应用钢棚洞结构,从而确保山区道路安全。
本发明通过下述技术方案实现:
一种抗倾覆的钢棚洞结构,包括立柱和横梁,还包括铰接座和阻尼组件;所述铰接座用于与棚洞底部的山体固定连接,所述立柱下端与铰接座铰接,使立柱可沿山体边坡方向转动;所述阻尼组件一端用于与山体铰接,所述阻尼组件另一端与棚洞结构内侧的立柱铰接。
本发明在使用时将铰接座固定在棚洞底部的山体上、将阻尼组件的一端铰接在棚洞靠山侧正对的山体上,然后将立柱和横梁组装起来;当山体崩塌落石撞击棚洞正对山体的一侧时,通过棚洞进行刚性防护;若落石冲击力大于立柱偏转力矩,则使得立柱发生偏转,与此同时通过阻尼组件的阻尼对棚洞进行张拉而阻止立柱转动,从而吸收落石对棚洞的冲击以防止棚洞倾覆。因此本发明能够防止棚洞在使用中发生倾覆,以使抢通保通路段能够快速、安全地应用钢棚洞结构,从而确保山区道路安全。其中,棚洞采用立柱和横梁架设而成的方式,一方面便于棚洞的快速安装,另一方面在棚洞倾斜后,能够快速的对被破坏的横梁进行快速的更换。
进一步的,还包括侧支件,所述侧支件上端与棚洞结构外侧的立柱连接,以在立柱偏转角度过大时对外侧的立柱进行支撑,从而形成稳定的三角支撑,进一步确保钢棚洞结构倾覆,以保护棚洞内正在行驶的车辆。
作为侧支件的具体实施方式,所述侧支件为可伸缩的液压杆,以适应不同倾斜角度的立柱。
进一步的,所述阻尼组件设有拉力监测器,以实时监测棚洞结构所受的侧推力,便于判断棚洞是否安全。
优选的,所述拉力监测器电连接有警示器,以在棚洞结构所受侧推力较大时警示过往车辆。
优选的,所述侧支件由拉力监测器控制伸缩,以根据棚洞所受侧推力的大小调节侧支件的长度,进一步确保棚洞结构的安全性。
优选的,所述侧支件下端设有柔性垫,一方面降低侧支件端面对路面平整性的要求,一方面也能够起到一定的缓冲作用,防止侧支件在支撑时损坏路面。
作为阻尼组件的具体实施方式,所述阻尼组件包括阻尼器和阻尼弹簧;所述阻尼器一端用于与山体铰接,所述阻尼器另一端通过拉力监测器与立柱相连;所述阻尼弹簧一端用于与山体固定连接,所述阻尼弹簧另一端通过拉力监测器与立柱相连。
作为阻尼器的具体实施方式,所述阻尼器为活塞阻尼器。
作为立柱和横梁连接的具体实施方式,所述立柱和横梁通过嵌榫结构相连,使得简支梁能够抵靠一定的横向推力,以避免在立柱倾斜时横梁和立柱产生相对位移而致使棚洞解体。
本发明的有益效果:
1、当山体崩塌落石撞击棚洞正对山体的一侧时,通过棚洞进行刚性防护;若落石冲击力大于立柱偏转力矩,则使得立柱发生偏转,与此同时通过阻尼组件的阻尼对棚洞进行张拉而阻止立柱转动,从而吸收落石对棚洞的冲击以防止棚洞倾覆。因此本发明能够防止棚洞在使用中发生倾覆,以使抢通保通路段能够快速、安全地应用钢棚洞结构,从而确保山区道路安全。
2、棚洞采用立柱和横梁架设而成的方式,一方面便于棚洞的快速安装,另一方面在棚洞倾后,能够快速的对被破坏的横梁进行快速的更换。
3、侧支件上端与棚洞结构外侧的立柱铰接,以在立柱偏转角度过大时对外侧的立柱进行支撑,从而形成稳定的三角支撑,进一步确保钢棚洞结构倾覆,以保护棚洞内正在行驶的车辆。
4、阻尼组件设有拉力监测器,以实时监测棚洞结构所受的侧推力,便于判断棚洞是否安全。并且所述拉力监测器电连接有警示器,以在棚洞结构所受侧推力较大时警示过往车辆。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明抗倾覆的原理示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-立柱,2-横梁,3-铰接座,4-阻尼组件,41-阻尼器,42-阻尼弹簧,5-侧支件,6-拉力监测器,7-柔性垫,8-山体,9-锚固座。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例
一种抗倾覆的钢棚洞结构,包括立柱1和横梁2,还包括铰接座3和阻尼组件4;所述铰接座3用于与棚洞底部的山体8固定连接,所述立柱1下端与铰接座3铰接,使立柱1可沿山体8边坡方向转动;所述阻尼组件4一端用于与山体8铰接,所述阻尼组件4另一端与棚洞结构内侧的立柱1铰接。
具体来说,在使用时在缓边坡地形将铰接座3固定在棚洞底部的山体8上,如通过锚固螺杆、摩擦桩、嵌岩桩等将铰接座3固定在架设棚洞的山体8上;同时将阻尼组件4的一端铰接在棚洞靠山侧正对的山体8上,如通过锚固杆将锚固座9锚固在山体8上,再将阻尼组件4的一端与锚固座9铰接。
当山体8崩塌落石撞击棚洞正对山体8的一侧时,通过棚洞进行刚性防护;若落石冲击力大于立柱1偏转力矩,则使得立柱1发生偏转,与此同时通过阻尼组件4的阻尼对棚洞进行张拉而阻止立柱1转动,从而吸收落石对棚洞的冲击以防止棚洞倾覆。其中,棚洞采用立柱1和横梁2架设而成的方式,一方面便于棚洞的快速安装,另一方面在棚洞倾斜后,能够快速的对被破坏的横梁2进行快速的更换。
进一步的,还包括侧支件5,所述侧支件5上端与棚洞结构外侧的立柱1连接,以在立柱1偏转角度过大时对外侧的立柱1进行支撑,从而形成稳定的三角支撑,进一步确保钢棚洞结构倾覆,以保护棚洞内正在行驶的车辆,即便是有车辆子啊棚洞结构内也不会存在危险。能够理解的是,所述侧支件5与棚洞结构外侧的立柱1固定连接或铰接,在本实施例中,为确报棚洞有足够的安全性,将侧支件5与棚洞结构外侧的立柱1固定连接,通常侧支件5长度方向与立柱1长度方向的夹角为30-45度。
作为侧支件5的具体实施方式,所述侧支件5为可伸缩的液压杆,以适应不同倾斜角度的立柱1。
进一步的,所述阻尼组件4设有拉力监测器6,以实时监测棚洞结构所受的侧推力,便于判断棚洞是否安全。同时,拉力监测器6可通过通讯模块与通知相应的道路建管部门,发出道路安全提示。
优选的,所述拉力监测器6电连接有警示器,以在棚洞结构所受侧推力较大时警示过往车辆。即当当冲击能量较大时,若阻尼组件4的拉力超过设定的警戒值,拉力监测器6通过警示器发出警报,通知过往车辆,从而使未进入棚洞的禁止驶入棚洞,已进入棚洞的快速驶离棚洞。
优选的,所述侧支件5由拉力监测器6控制伸缩,以根据棚洞所受侧推力的大小调节侧支件5的长度,进一步确保棚洞结构的安全性。也就是说,通过拉力监测器6监测到的拉力数据,控制液压杆的液压流向,从而控制液压杆的伸长或缩短。
优选的,所述侧支件5下端设有柔性垫7,一方面降低侧支件5端面对路面平整性的要求,一方面也能够起到一定的缓冲作用,防止侧支件5在支撑时损坏路面。
作为阻尼组件4的具体实施方式,所述阻尼组件4包括阻尼器41和阻尼弹簧42;所述阻尼器41一端用于与山体8铰接,所述阻尼器41另一端通过拉力监测器6与立柱1相连;所述阻尼弹簧42一端用于与山体8固定连接,所述阻尼弹簧42另一端通过拉力监测器6与立柱1相连。在本实施例中,所述阻尼弹簧42套设在阻尼器41外,且所述阻尼弹簧42的一端与锚固座9固定连接、另一端与拉力监测器6固定连接。
本实施例的工作原理为:
当棚洞安装在缓边坡地形时,崩塌落石撞击钢棚洞的立柱1,当撞击力对立柱1产生的弯矩大于铰接座3启动弯矩(包括立柱1和横梁2连接的结构力矩、立柱1相对铰接座3转动阻力力矩)时,立柱1沿铰接座3上的铰接轴进行转动。同时,由于靠山侧阻尼组件4(活塞+阻尼弹簧拉索)受到拉力进行张拉而阻止立柱1转动。
当冲击能量较大时,阻尼组件4拉力超过设定的警戒值,拉力监测器6通过警示器发出警报,通知过往车辆,未进入棚洞的禁止驶入棚洞,已进入棚洞的快速驶离棚洞。并通过通讯模块通知相应的道路建管部门,发出道路安全提示。同时,立柱1外侧伸缩式液压杆伸长在钢棚洞转动时提供支撑,使其成为一几何不变体系,避免钢棚洞结构倾覆,即使有车辆在棚洞结构内也不会发生被覆盖的危险。
当崩塌落石清除后,阻尼组件4的的阻尼器41和阻尼弹簧42会收缩,拉动钢棚洞恢复到正常使用的结构形态,此时液压杆也收缩为正常状态,只需对已经破坏的横梁或嵌榫进行更换即可,从而快速的对山区道路进行防护。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗倾覆的钢棚洞结构,包括立柱(1)和横梁(2),其特征在于,还包括铰接座(3)和阻尼组件(4);
所述铰接座(3)用于与棚洞底部的山体(8)固定连接,所述立柱(1)下端与铰接座(3)铰接,使立柱(1)可向山体(8)转动;
所述阻尼组件(4)一端用于与山体(8)铰接,所述阻尼组件(4)另一端与棚洞结构内侧的立柱(1)铰接。
2.根据权利要求1所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,还包括侧支件(5),所述侧支件(5)上端与棚洞结构外侧的立柱(1)连接,以在立柱(1)偏转时对棚洞结构外侧的立柱(1)进行支撑。
3.根据权利要求2所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述侧支件(5)为可伸缩的液压杆。
4.根据权利要求3所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述阻尼组件(4)设有拉力监测器(6),所述拉力监测器(6)用于监测阻尼组件(4)的拉力。
5.根据权利要求4所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述拉力监测器(6)电连接有警示器。
6.根据权利要求4所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述侧支件(5)由拉力监测器(6)控制伸缩。
7.根据权利要求2所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述侧支件(5)下端设有柔性垫(7)。
8.根据权利要求7述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述阻尼组件(4)包括阻尼器(41)和阻尼弹簧(42);
所述阻尼器(41)一端用于与山体(8)铰接,所述阻尼器(41)另一端通过拉力监测器(6)与立柱(1)相连;
所述阻尼弹簧(42)一端用于与山体(8)固定连接,所述阻尼弹簧(42)另一端通过拉力监测器(6)与立柱(1)相连。
9.根据权利要求1所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述阻尼器(41)为活塞阻尼器。
10.根据权利要求1所述的抗倾覆的钢棚洞结构,其特征在于,所述立柱(1)和横梁(2)通过嵌榫结构相连。
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CN112726440A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-30 | 四川省交通勘察设计研究院有限公司 | 一种适用于转弯地带的棚洞结构及其施工方法 |
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