CN111893927A - 一种柔性安全防撞护栏及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性安全防撞护栏，包括多根护栏立柱，多根护栏立柱竖直布置，护栏立柱底部设有地面护栏立柱表面相对位置设有螺纹，护栏立柱底部位于地面内部，护栏立柱内部设有填充橡胶，护栏立柱前侧设有防阻块，防阻块前侧设有护栏网标准段，护栏网标准段上设有多个横、竖向条带，竖向条带上设有多个圆形滚珠，左侧护栏固定圈外侧包裹设有右侧护栏固定圈。本发明的有益效果为：该种护栏采用玄武岩纤维材料的衍生品，具有强度高、耐久性性好，受车辆碰撞时可弹性变形，且具有防撞耗能作用，碰撞安全性高，而且采用螺旋桩立柱，使护栏施工安装方便、快捷。

Description

一种柔性安全防撞护栏及施工方法

技术领域

本发明属于道路和桥梁护栏的技术领域，具体涉及一种柔性安全防撞护栏及施工方法。

背景技术

目前道路及桥梁领域防撞护栏的常用结构形式主要为波形梁钢护栏和混凝土防撞护栏。其中，波形梁钢护栏属于半刚性护栏，通过车辆与护栏间的摩擦、车辆与地面的摩擦，护栏的弹塑性变形吸收车辆的碰撞能量，以延长车辆与护栏接触时间，迫使车辆逐渐改变行驶轨迹，回归正常行驶方向，以减少车辆损坏提高乘车人员安全。该种护栏具有一定强度和刚度，能够吸收一定的碰撞能量、视线诱导性好，造型美观，因此目前在高速公路正常路段得到广泛应用。混凝土防撞护栏是一种刚性护栏，刚度较大，变形有限，严格阻止车辆越出路外，对保护驾乘人员安全性要求较低，常用于桥梁护栏。波形梁钢护栏和混凝土防撞护栏虽应用广泛，但在使用过程中仍存在诸多问题。首先，波形梁钢护栏由钢材制作而成，存在重量重，安装费事，耐久性差、养护费用高等缺陷。如护栏立柱的打插和安装问题，在一般路侧土方路段，需要采用专用打桩机将立柱打插并埋置到路面以下一定深度；如遇到特殊路段还需浇筑专门的立柱混凝土基础，或者在安装处预埋法兰盘、地脚螺栓等连接件，因此此类护栏安装种类及安装工序复杂繁多；此外，钢护栏在雨水、雨雪气候长期影响下，特别是冬季路面撒了除冰盐后，易发生锈蚀，耐久性较差，需经常养护、维修，更换、进而致使该种护栏养护费用较高；波形梁钢护栏属于半刚性护栏，刚度较大，弹塑性变形较小，在车辆高速撞击情况下，仍会造成车辆及驾乘人员严重损伤。混凝土防撞护栏自重较大，刚度大、变形小，吸收车辆碰撞能量的能力较低，车辆碰撞后损伤较大，无法保护驾乘人员安全；该种护栏一般为混凝土墙式护栏，还存在视线通透性差，挡风效应较大等缺点。玄武岩材料轻质高强，且具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，因此玄武岩纤维、玄武岩纤维织物、掺有玄武岩纤维的高分子复合材料等已在严酷的环境及有特殊要求的工程中、消防领域等得到广泛的应用。

发明内容

本发明提供一种柔性安全防撞护栏，该种护栏采用玄武岩纤维材料的衍生品，具有强度高、耐久性性好，受车辆碰撞时可弹性变形，且具有防撞耗能作用，碰撞安全性高，而且采用螺旋桩立柱，使护栏施工安装方便、快捷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种柔性安全防撞护栏，包括多根护栏立柱，多根护栏立柱竖直布置，护栏立柱底部设有地面，护栏立柱表面相对位置设有螺纹，护栏立柱底部位于地面内部，护栏立柱为空心圆柱体，护栏立柱底部设有圆锥体，圆锥体尖端向下，护栏立柱内部设有填充橡胶，护栏立柱前侧设有防阻块，防阻块前侧设有护栏网标准段，护栏网标准段上设有多个竖向条带与横向条带，竖向条带上设有多个圆形滚珠，圆形滚珠竖向轴心设置贯通竖向内孔，竖向条带穿过圆形滚珠的竖向内孔，圆形滚珠与竖向条带旋转连接，护栏网标准段左端设有右侧护栏固定圈，护栏网标准段右端设有左侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈结构与右侧护栏固定圈结构近似，左侧护栏固定圈为“U”型结构，护栏立柱与防阻块外侧包裹设有左侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈外侧包裹设有右侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈、右侧护栏固定圈、护栏立柱、防阻块通过铆钉固定连接。

进一步的，护栏立柱为玄武岩纤维复合材料制成，护栏网标准段由玄武岩纤维织物条带制作而成，玄武岩纤维织物为玄武岩纤维绳或玄武岩纤维布，所述圆形滚珠采用玄武岩纤维复合材料制作而成。

进一步的，左侧护栏固定圈前侧面右端相对位置与右侧护栏固定圈前侧面左端相对位置重合。

进一步的，左侧护栏固定圈、右侧护栏固定圈的形状与护栏立柱的形状相适配。

进一步的，防阻块为竖直布置的长条型结构，防阻块后侧面形状与护栏立柱表面形状相适配，防阻块为玄武岩纤维复合材料制成，内部填充橡胶，护栏立柱上相对位置设有多个防阻块，防阻块与横向条带的数量相适配。

进一步的，上述一种柔性安全防撞护栏及其施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、根据道路等级、护栏设计荷载及施工荷载大小、立柱间距等参数进行护栏结构分析，最终确定护栏立柱及防阻块截面尺寸、立柱埋深、护栏网网孔大小等几何参数。

S2、工厂预制：护栏网标准段可按标准段在工厂预制加工，护栏网标准段为两立柱之间的护栏网片段，横向条带在立柱处断开，在护栏网标准段上设置左侧护栏固定圈以及右侧护栏固定圈，形成网套。

预制完成护栏网标准段后，在竖向条带上挂好圆形滚珠。

同时预制加工护栏立柱与防阻块，并在护栏立柱和防阻块内填充橡胶，制作成标准构件。

S3、立柱安装：采用旋转钻机将螺旋桩立柱旋转钻入地表以下至设计埋深，不需设置专门的立柱混凝土基础。

S4、防阻块安装：通过铆钉等连接件将预制好的防阻块固定在立柱上。

S5、护栏网标准段安装：安装护栏网标准段时将护栏网标准段上的左侧护栏固定圈以及右侧护栏固定圈与对应位置的护栏立柱对齐，这样位于立柱两侧的护栏网标准段横向条带重叠环绕在同一立柱及防阻块上，然后通过铆钉等连接件将其分别固定在立柱和防阻块上。立柱两侧的护栏网标准段原有横向条带相互重叠，通过双排铆钉等连接件将其固定在防阻块前端。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明中，玄武岩纤维织物弹性模量小，刚度小，但材料强度较高，因此护栏网标准段在车辆撞击荷载作用下不易发生塑性破坏，但易发生一定程度弹性变形，随即将车辆撞击能量部分转化为位能；同时，护栏网标准段上的滚珠在侧向撞击作用下易发生纵向滚动，可诱导并逐渐改变撞击车辆的行驶轨迹，使之慢慢回归正常行驶方向，因此该柔性护栏可大大减少撞击车辆及驾乘人员损伤程度。护栏网标准段、护栏立柱及防阻块均采用玄武岩纤维材料，强度较高，在一般车辆撞击情况下不易发生塑性破坏，保证了护栏结构的安全。护栏立柱上设置多个防阻块，且两者截面均可做成蜂窝状或内填充橡胶材料，即使在极端情况下，也保证了该柔性护栏在塑性变形时仍具有良好的耗能性能。护栏的立柱、防阻块及护栏网标准段均采用玄武岩纤维衍生品，该材料具有良好的耐火、耐腐蚀性能。在潮湿气候、环境的长期影响下、或车辆撞击后发生火灾等次生灾害情况下，护栏仍能够保证不发生破坏、不锈蚀，具有良好的耐久性，因此该柔性护栏方便养护，养护费用低。采用旋转钻机将螺旋桩立柱钻入土体的方式简化了立柱的安装与施工；将标准护栏网标准段、立柱、防阻块等构件在工厂预制好，施工现场通过简单拼接，即可完成护栏安装，施工方便、快捷。该种护栏有一定透视性，不挡风，因此不增加立柱或下部结构受力；滚珠设计使该护栏也具有良好的视线诱导性。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为右侧护栏固定圈与左侧护栏固定圈连接结构示意图。

图中：1.护栏立柱，2.护栏网标准段，3.防阻块，4.铆钉，5.螺纹，6.填充橡胶，7.圆形滚珠，8.右侧护栏固定圈，9.竖向条带，10.左侧护栏固定圈，11.圆锥体，12.地面。

具体实施方式

实施例：如图1、图2、图3，图4所示，包括多根护栏立柱，多根护栏立柱竖直布置，护栏立柱底部设有地面，护栏立柱表面相对位置设有螺纹，护栏立柱底部位于地面内部，护栏立柱为空心圆柱体，护栏立柱底部设有圆锥体，圆锥体尖端向下，护栏立柱内部设有填充橡胶，护栏立柱前侧设有防阻块，防阻块前侧设有护栏网标准段，护栏网标准段上设有多个竖向条带与横向条带，竖向条带上设有多个圆形滚珠，圆形滚珠竖向轴心设置贯通竖向内孔，竖向条带穿过圆形滚珠的竖向内孔，圆形滚珠与竖向条带旋转连接；护栏网标准段左端设有右侧护栏固定圈，护栏网标准段右端设有左侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈结构与右侧护栏固定圈结构近似，左侧护栏固定圈为“U”型结构，护栏立柱与防阻块外侧包裹设有左侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈外侧包裹设有右侧护栏固定圈，左侧护栏固定圈、右侧护栏固定圈、护栏立柱、防阻块通过铆钉固定连接。

护栏立柱为玄武岩纤维复合材料制成，护栏网标准段由玄武岩纤维织物条带制作而成，玄武岩纤维织物为玄武岩纤维绳或玄武岩纤维布，所述圆形滚珠采用玄武岩纤维复合材料制作而成。

左侧护栏固定圈前侧面右端相对位置与右侧护栏固定圈前侧面左端相对位置重合。

左侧护栏固定圈、右侧护栏固定圈的形状与护栏立柱的形状相适配。

防阻块为竖直布置的长条型结构，防阻块后侧面形状与护栏立柱表面形状相适配，防阻块为玄武岩纤维复合材料制成，内部填充橡胶等耗能材料。护栏立柱上相对位置设有多个防阻块，防阻块与横向条带的数量相适配。

上述一种柔性安全防撞护栏及其施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、根据道路等级、护栏设计荷载及施工荷载大小、立柱间距等参数进行护栏结构分析，最终确定护栏立柱及防阻块截面尺寸、立柱埋深、护栏网网孔大小等几何参数。

S2、工厂预制：护栏网可按标准段在工厂预制加工，护栏网标准段为两立柱之间的护栏网片段，横向条带在立柱处断开，在护栏网标准段上设置左侧护栏固定圈以及右侧护栏固定圈，形成网套。护栏网可制作成整体网状物，或通过横、竖向条带相互拼搭而成，搭接处要拼缝紧实。

预制完成护栏网后，在竖向条带上挂好滚珠。同时预制加工立柱与防阻块并在立柱及防阻块内填充好橡胶材料，制作成标准构件。

S3、立柱安装：由于该护栏立柱所用材料强度较高，在一般路侧土方路段可采用旋转钻机将螺旋桩立柱旋转钻入地表以下至设计埋深，不需设置专门的立柱混凝土基础。

S4、防阻块安装：通过铆钉等连接件将预制好的防阻块固定在立柱上。

S5、护栏网标准段安装：安装护栏网标准段时将护栏网标准段上的左侧护栏固定圈以及右侧护栏固定圈与对应位置的护栏立柱对齐，这样位于立柱两侧的护栏网标准段横向条带重叠环绕在同一立柱及防阻块上，然后通过铆钉等连接件将其分别固定在立柱和防阻块上。立柱两侧的护栏网标准段前端原有横向条带相互重叠，通过双排铆钉等连接件将其固定在防阻块前端。

本发明所述柔性安全防撞护栏由护栏立柱、护栏网标准段、护栏防阻块及构件之间的连接件组成。所述护栏立柱由玄武岩纤维复合材料制造而成的实心或空心圆柱，柱体底端制作成带尖的圆锥体，且距立柱底端一定高度范围内的柱体外表面设置螺纹，以方便采用螺旋打桩机将立柱直接旋转钻入土体或下方构筑物内。由于玄武岩纤维复合材料强度较高，在一般路侧土方路段，螺旋桩立柱较容易钻进，而且钻进施工比锤击打入施工引起的振动及噪声污染小、土体扰动小、施工快捷、方便；所述立柱为空心时，空心腔体内填充橡胶等耗能材料，也可将内部制作为蜂巢状截面，以增加立柱的变形耗能能力，其中蜂巢状截面材料同立柱柱体材料。所述护栏网标准段由玄武岩纤维织物条带横、竖交错制作而成的网状物，护栏网标准段在与立柱连接处制作成环形立柱固定圈，套在立柱与防阻块上，并用铆钉等连接件分别与立柱和防阻块紧固连接；所述玄武岩纤维织物为玄武岩纤维绳或玄武岩纤维布。在护栏网标准段的竖向条带上，套1个或若干个圆形滚珠，滚珠竖向轴心设置贯通竖向内孔，以便护栏网标准段竖向条带穿过；所述圆形滚珠可以在侧向水平力作用下绕着护栏网标准段竖向条带水平向滚动，即：当车辆以一定倾斜角度撞击护栏网标准段时，在车辆与护栏相互水平作用力下，圆形滚珠发生水平向滚动，可诱导并逐渐改变撞击车辆的行驶轨迹，使车辆逐渐回归正常行驶方向。所述滚珠一般采用轻质高强材料，如玄武岩纤维复合材料等，以保证在车辆冲击作用下不发生破坏。护栏立柱与护栏网标准段之间设置多个防阻块，防阻块可以参与护栏整体受力，使车辆碰撞力能够更均匀地分配到更多跨的护栏结构上；防阻块所用材料与护栏立柱相同，其内部可填充橡胶等耗能材料，也可将内部制作为蜂巢状截面，以增加自身的变形耗能能力。防阻块截面形式与立柱截面相配合，可为一边为曲面的六边形或一边为曲面的四边形。

Claims (6)

1.一种柔性安全防撞护栏，其特征在于：包括多根护栏立柱（1），多根护栏立柱（1）竖直布置，护栏立柱（1）底部设有地面（12）,护栏立柱（1）表面相对位置设有螺纹（5），护栏立柱（1）底部位于地面（12）内部，护栏立柱（1）为空心圆柱体，护栏立柱（1）底部设有圆锥体（11），圆锥体（11）尖端向下，护栏立柱（1）内部设有填充橡胶（6），护栏立柱（1）前侧设有防阻块（3），防阻块（3）前侧设有护栏网标准段（2），护栏网标准段（2）上设有多个竖向条带（9）与横向条带，竖向条带（9）上设有多个圆形滚珠（7），圆形滚珠（7）竖向轴心设置贯通竖向内孔，竖向条带（9）穿过圆形滚珠（7）的竖向内孔，圆形滚珠（7）与竖向条带（9）旋转连接，护栏网标准段（2）左端设有右侧护栏固定圈（8），护栏网标准段（2）右端设有左侧护栏固定圈（10），左侧护栏固定圈（10）结构与右侧护栏固定圈（8）结构近似，左侧护栏固定圈（10）为“U”型结构，护栏立柱（1）与防阻块（3）外侧包裹设有左侧护栏固定圈（10），左侧护栏固定圈（10）外侧包裹设有右侧护栏固定圈（8），左侧护栏固定圈（10）、右侧护栏固定圈（8）、护栏立柱（1）、防阻块（3）通过铆钉（4）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种柔性安全防撞护栏，其特征在于： 护栏立柱（1）为玄武岩纤维复合材料制成，护栏网标准段（2）由玄武岩纤维织物条带制作而成，玄武岩纤维织物为玄武岩纤维绳或玄武岩纤维布,所述圆形滚珠（7）采用玄武岩纤维复合材料制作而成。

3.根据权利要求1所述的一种柔性安全防撞护栏，其特征在于：左侧护栏固定圈（10）前侧面右端相对位置与右侧护栏固定圈（8）前侧面左端相对位置重合。

4.根据权利要求1所述的一种柔性安全防撞护栏，其特征在于：左侧护栏固定圈（10）、右侧护栏固定圈（8）的形状与护栏立柱（1）的形状相适配。

5.根据权利要求1所述的一种柔性安全防撞护栏，其特征在于：防阻块（3）为竖直布置的长条型结构，防阻块（3）后侧面形状与护栏立柱（1）表面形状相适配,防阻块（3）为玄武岩纤维复合材料制成，内部填充橡胶，护栏立柱（1）上相对位置设有多个防阻块（3），防阻块（3）与横向条带的数量相适配。

6.上述一种柔性安全防撞护栏及其施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、根据道路等级、护栏设计荷载及施工荷载大小、立柱间距等参数进行护栏结构分析，最终确定护栏立柱（1）及防阻块（3）截面尺寸、立柱埋深、护栏网网孔大小等几何参数;

S2、工厂预制：护栏网标准段（2）可按标准段在工厂预制加工，护栏网标准段（2）为两立柱之间的护栏网片段，横向条带（9）在立柱处断开，在护栏网标准段（2）上设置左侧护栏固定圈（10）以及右侧护栏固定圈（8），形成网套;

预制完成护栏网标准段后，在竖向条带（9）上挂好圆形滚珠（7）;

同时预制加工护栏立柱（1）与防阻块（3），并在护栏立柱（1）和防阻块（3）内填充橡胶（6），制作成标准构件;

S3、立柱安装：采用旋转钻机将螺旋桩立柱旋转钻入地表以下至设计埋深，不需设置专门的立柱混凝土基础;

S4、防阻块安装：通过铆钉（4）等连接件将预制好的防阻块（3）固定在立柱上;

S5、护栏网标准段安装：安装护栏网标准段（2）时将护栏网标准段上（2）的左侧护栏固定圈（10）以及右侧护栏固定圈（8）与对应位置的护栏立柱（1）对齐，这样位于立柱两侧的护栏网标准段（2）横向条带重叠环绕在同一立柱及防阻块（3）上，然后通过铆钉（4）等连接件将其分别固定在立柱和防阻块（3）上;

立柱两侧的护栏网标准段（2）原有横向条带相互重叠，通过双排铆钉等连接件将其固定在防阻块（3）前端。

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