CN111877198A - 一种抗倾覆的钢棚洞结构 - Google Patents

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

一种抗倾覆的钢棚洞结构

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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