CN111945628A - 一种可修复的装配式组合防撞护栏及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种可修复的装配式组合防撞护栏及其施工方法，UHPC立柱通过套筒螺杆连接组件与基础锚固，若干方管横梁通过盲眼螺栓与UHPC立柱连接。本发明具有耐久性好，防撞性能稳定，修复拆卸施工便捷，全寿命周期维护成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路施工技术领域，具体为一种可修复的装配式组合防撞护栏及其施工方法。
背景技术
公路防撞护栏是最重要的交通基础设施，设置在公路两旁或隔离带，是高速公路重要维护和安全保障设施。道路护栏的防撞机理是经过道路护栏和车辆的弹塑性变形、摩擦、车体变位来吸收车辆冲击动量，避免发生更严重的碰撞，以到达维护乘员平安的目的。现有道路所使用的防撞护栏，一种为钢制立柱现浇或膨胀螺钉固定在路面上，在立柱上固定若干管状或空心缓冲杆件；另一种为钢筋混凝土浇筑，固定放置在路面边缘。
传统钢制防撞护栏由于恶劣的户外环境，导致钢件表面镀层损耗，基材腐蚀；混凝土防撞护栏由于冻融、氯离子以及干湿交替等环境的腐蚀作用，导致普通混凝土发生表面剥落破坏和钢筋外露锈蚀，使其抗撞性能下降。此外，现有钢制护栏常撞后不易拆卸，安装维修工序复杂导致不能被及时修护；混凝土防撞护栏沉重不易搬动和运输，以上原因均会导致护栏防撞性能下降或失去防撞能力，极易造成防撞护栏的抗撞能力低于车辆的撞击需求，导致防撞护栏失去防护作用而引发车毁人亡事故。近年，在公路与桥梁上行驶的车辆由于防撞护栏失效，驶出路外跌落悬崖或江河中的事故屡见不鲜，造成极大的人员伤亡，财产损失以及恶劣的社会影响。
超高性能纤维增强混凝土（简记UHPC），其抗压强度>150MPa，抗拉强度>8MPa，具有超高强度、超高韧性和超高耐久性等优点，因其具有应变硬化特性，配筋UHPC构件可视裂缝抗拉强度可达30MPa以上，表现出优异的韧性和延性；UHPC具有优异的抗冲击和耗能性能，在冲击作用下，UHPC 抗弯强度为纤维增强混凝土的2倍，而断裂能则高达3~4倍，UHPC的抗碳化、抗渗性、抗冻性和耐化学腐蚀、耐磨性等耐久性指标，相比普通混凝土有着数量级或倍数的提高。在恶劣腐蚀环境下，与钢结构、普通混凝土结构相比，UHPC具有极好的耐久性。因此，将UHPC材料应用于防撞护栏可大大提高防撞护栏力学性能、抗蚀性能等。
发明内容
为克服现有防撞护栏的不足，通过深度融合新材料与新结构提出了一种可修复的装配式防撞护栏，具有耐久性好，防撞性能稳定，修复拆卸施工便捷，全寿命周期维护成本低的优点。
其技术方案通过以下实现：
一种可修复的装配式组合防撞护栏，UHPC立柱通过套筒螺杆连接组件与基础锚固，若干方管横梁通过盲眼螺栓与UHPC立柱连接。混凝土基础、UHPC立柱和方管横梁之间通过套筒螺杆连接组件以及盲眼螺栓连接成为整体，各构件之间可拆卸易装配修护的连接。
所述UHPC立柱为等截面或变截面工字型截面，内部埋设抗弯钢筋和抗剪钢筋，UHPC立柱底部设置底板，底板上预留底板孔与套筒螺杆连接组件匹配，底板孔处配有局部加密钢筋。变截面工字型底部大，顶部小，具有较强的抗弯能力，同时也可减少建筑材料的使用，减轻自重；抗弯钢筋和抗剪钢筋相互配合作用，更增进了立柱的抗弯抗挠抗剪的力学性能，底板孔和翼缘孔处均局部加密钢筋，使穿孔处应力集中部位可承受更大的冲击载荷。
所述方管横梁为闭口截面，在方管横梁的内侧面设置横梁孔，横梁孔位置与UHPC立柱上的翼缘孔对应，横梁孔孔径与盲眼螺栓匹配。闭口截面方管可有效吸收车辆撞击时的冲击能量。
所述盲眼螺栓，分为套管、螺杆和螺帽B三部分，螺杆一端为锥体，套管套在螺杆外，螺帽B与螺杆的螺纹匹配。盲眼螺栓在螺帽B紧固后，套管的一端与锥部挤压膨胀，锚固头固死在方管横梁的内腔，不会松脱，提高了方管横梁与立柱之间的紧密连接程度，提高防撞护栏的强度。
所述套筒螺杆连接组件包括下部螺杆，其带弯钩的一端向下预埋于基础中，下部螺杆的上端连接螺纹套筒，螺纹套筒上方连接上部螺杆，上部螺杆上端连接UHPC立柱的底板，并通过螺帽A紧固。不同于传统防撞护栏与地面之间采用直接浇筑或者膨胀螺钉固定的方式，下部螺杆和螺纹套筒预埋在基础中，通过上部螺杆的螺纹连接的方式与立柱产生联系，实现可拆卸可修复的技术效果
一种可修复的装配式组合防撞护栏的施工方法，包括以下步骤：
A、初次安装时，将套筒螺杆连接组件中的下部螺杆和穿芯套筒连接，并预埋于基础中，接着将上部螺杆穿过UHPC立柱底板上的底板孔，并将其拧入螺纹套筒中，然后将螺帽拧入上部螺杆，将UHPC立柱锚固在的基础之上；
B、将方管横梁吊装至安装位置，接着将盲眼螺栓依次穿入UHPC立柱的翼缘孔和横梁孔中，再通过紧固钢管外侧的螺帽B以压缩螺杆的有效长度，使螺杆的锥体将套管一端膨胀形成锚固头，锚固头与螺帽B将立柱与横梁锚紧；
C、当防护护栏因撞击破坏需要修护时，将盲眼螺栓的螺帽B拧出，套管和螺杆推入方管横梁内腔，分离UHPC立柱与方管横梁的连接，切断损坏的方管横梁节段两端以移除受损伤的方管横梁节段，将相同尺寸的新方管横梁用盲眼螺栓与UHPC立柱相连后，通过焊接与原有横梁连接成整体，完成横梁的修护。
D、当UHPC立柱需要修护时，将盲眼螺栓的螺帽B拧出，套管和螺杆推入方管横梁内腔，分离UHPC立柱与方管横梁，再将螺帽A拧出，分离UHPC立柱与基础，将新的UHPC立柱替换损伤立柱，然后再安装方管横梁，完成修护。
E、当套筒连接组件上的上部螺杆断裂时，拧出断裂的上部螺杆，替换新的上部螺杆，再紧固螺帽A，完成修护。
本发明具有突出的实质性特点和显著的进步为：
1、本发明通过使用UHPC材料立柱显著提高护栏在复杂环境下的耐久性和抗撞性能，提升防撞护栏的可靠性。
2、护栏各部件之间通过简洁有效的连接方式，使得各组成构件相互之间形成可靠的连接，连接方式易拆装，可显著提升防撞护栏的装配性能、可拆卸性以及可修复性，有效降低防撞护栏的维护费用和全寿命周期费用。
3、方管横梁与UHPC立柱采用盲眼螺栓进行单面固定，最大程度保留了方管闭合的完整结构，保持方管的力学性能，并且在安装固紧后可自动锚定，防止横梁脱落，在进行横梁分离拆除作业时，拆除过程便捷。
4、套筒连接组件克服传统现浇和焊接连接方式的不足，使得装配更快捷有效、绿色环保，节约装配费用。此外，相比传统直接预埋地锚螺栓，套筒连接组件在螺杆发生锈蚀或断裂后，更换简便无需破坏基础等的设施，可形成装配修护性能高的可靠连接方式。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明侧面结构示意图；
图3为UHPC立柱外观结构示意图；
图4为图3中A-A剖面结构示意图；
图5为套筒螺杆连接组件结构示意图；
图6为方管横梁外观结构示意图；
图7为盲眼螺栓非固紧状态和固紧状态示意图；
图中的序号和部件名称为：1、UHPC立柱；11、底板；12、底板孔；13、翼缘；14、翼缘孔；15、抗弯钢筋；16、抗剪钢筋；2、套筒螺杆连接组件；21、下部螺杆；22、螺纹套筒；23、上部螺杆；24、螺帽A；3、方管横梁；31、横梁孔；4、盲眼螺栓；41、螺杆；411、锥体；42、螺帽B；43、套管；5、基础。
具体实施方式
实施例1
一种可修复的装配式组合防撞护栏，UHPC立柱1通过套筒螺杆连接组件2与基础5锚固，若干方管横梁3通过盲眼螺栓4与UHPC立柱1连接。
所述UHPC立柱1为等截面或变截面工字型截面，内部埋设抗弯钢筋15和抗剪钢筋16，UHPC立柱1底部设置底板11，底板11上预留底板孔12与套筒螺杆连接组件2匹配，底板孔12处配有局部加密钢筋。
所述方管横梁3为闭口截面，在方管横梁3的内侧面设置横梁孔31，横梁孔31位置与UHPC立柱1上的翼缘孔14对应，横梁孔31孔径与盲眼螺栓4匹配。
所述盲眼螺栓4，分为套管43、螺杆41和螺帽B42三部分，螺杆41一端为锥体411，套管43套在螺杆41外，螺帽B42与螺杆41的螺纹匹配。
所述套筒螺杆连接组件2包括下部螺杆21，其带弯钩的一端向下预埋于基础5中，下部螺杆21的上端连接螺纹套筒22，螺纹套筒22上方连接上部螺杆23，上部螺杆23上端连接UHPC立柱1的底板11，并通过螺帽A24紧固。
可修复的装配式组合防撞护栏的施工方法，包括以下步骤：
A、初次安装时，将套筒螺杆连接组件2中的下部螺杆21和穿芯套筒22连接，并预埋于基础5中，接着将上部螺杆23穿过UHPC立柱底板上的底板孔12，并将其拧入螺纹套筒22中，然后将螺帽24拧入上部螺杆23，将UHPC立柱1锚固在的基础5之上。
B、将方管横梁3吊装至安装位置，接着将盲眼螺栓4依次穿入UHPC立柱的翼缘孔14和横梁孔31中，再通过紧固钢管外侧的螺帽B42以压缩螺杆41的有效长度，使螺杆41的锥体411将套管43一端膨胀形成锚固头，锚固头与螺帽B将立柱与横梁锚紧。
C、当防护护栏因撞击破坏需要修护时，将盲眼螺栓4的螺帽B42拧出，套管43和螺杆41推入方管横梁3内腔，分离UHPC立柱1与方管横梁3的连接，切断损坏的方管横梁节段两端以移除受损伤的方管横梁节段，将相同尺寸的新方管横梁3用盲眼螺栓4与UHPC立柱1相连后，通过焊接与原有横梁连接成整体，完成横梁的修护。
D、当UHPC立柱1需要修护时，将盲眼螺栓4的螺帽B42拧出，套管43和螺杆41推入方管横梁3内腔，分离UHPC立柱1与方管横梁3，再将螺帽A24拧出，分离UHPC立柱1与基础5，将新的UHPC立柱1替换损伤立柱，然后再安装方管横梁3，完成修护。
E、当套筒连接组件2上的上部螺杆23断裂时，拧出断裂的上部螺杆23，替换新的上部螺杆23，再紧固螺帽A24，完成修护。
Claims (6)
1.一种可修复的装配式组合防撞护栏，其特征在于：UHPC立柱（1）通过套筒螺杆连接组件（2）与基础（5）锚固，若干方管横梁（3）通过盲眼螺栓（4）与UHPC立柱（1）连接。
2.根据权利要求1所述可修复的装配式组合防撞护栏，其特征在于：所述UHPC立柱（1）为等截面或变截面工字型截面，内部埋设抗弯钢筋（15）和抗剪钢筋（16），UHPC立柱（1）底部设置底板（11），底板（11）上预留底板孔（12）与套筒螺杆连接组件（2）匹配，底板孔（12）处配有局部加密钢筋。
3.根据权利要求1所述可修复的装配式组合防撞护栏，其特征在于：所述方管横梁（3）为闭口截面，在方管横梁（3）的内侧面设置横梁孔（31），横梁孔（31）位置与UHPC立柱（1）上的翼缘孔（14）对应，横梁孔（31）孔径与盲眼螺栓（4）匹配。
4.根据权利要求1所述可修复的装配式组合防撞护栏，其特征在于：所述盲眼螺栓（4），分为套管（43）、螺杆（41）和螺帽B（42）三部分，螺杆（41）一端为锥体（411），套管（43）套在螺杆（41）外，螺帽B（42）与螺杆（41）的螺纹匹配。
5.根据权利要求1所述可修复的装配式组合防撞护栏，其特征在于：所述套筒螺杆连接组件（2）包括下部螺杆（21），其带弯钩的一端向下预埋于基础（5）中，下部螺杆（21）的上端连接螺纹套筒（22），螺纹套筒（22）上方连接上部螺杆（23），上部螺杆（23）上端连接UHPC立柱（1）的底板（11），并通过螺帽A（24）紧固。
6.一种可修复的装配式组合防撞护栏的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、初次安装时，将套筒螺杆连接组件（2）中的下部螺杆（21）和穿芯套筒（22）连接，并预埋于基础（5）中，接着将上部螺杆（23）穿过UHPC立柱底板上的底板孔（12），并将其拧入螺纹套筒（22）中，然后将螺帽（24）拧入上部螺杆（23），将UHPC立柱（1）锚固在的基础（5）之上；
B、将方管横梁（3）吊装至安装位置，接着将盲眼螺栓（4）依次穿入UHPC立柱的翼缘孔（14）和横梁孔（31）中，再通过紧固钢管外侧的螺帽B（42）以压缩螺杆（41）的有效长度，使螺杆（41）的锥体（411）将套管（43）一端膨胀形成锚固头，锚固头将盲眼螺栓（4）位置锁定；
C、当防护护栏因撞击破坏需要修护时，将盲眼螺栓（4）的螺帽B（42）拧出，套管（43）和螺杆（41）推入方管横梁（3）内腔，分离UHPC立柱（1）与方管横梁（3）的连接，切断损坏的方管横梁节段两端以移除受损伤的方管横梁节段，将相同尺寸的新方管横梁（3）用盲眼螺栓（4）与UHPC立柱（1）相连后，通过焊接与原有横梁连接成整体，完成横梁的修护；
D、当UHPC立柱（1）需要修护时，将盲眼螺栓（4）的螺帽B（42）拧出，套管（43）和螺杆（41）推入方管横梁（3）内腔，分离UHPC立柱（1）与方管横梁（3），再将螺帽A（24）拧出，分离UHPC立柱（1）与基础（5），将新的UHPC立柱（1）替换损伤立柱，然后再安装方管横梁（3），完成修护；
E、当套筒连接组件（2）上的上部螺杆（23）断裂时，拧出断裂的上部螺杆（23），替换新的上部螺杆（23），再紧固螺帽A（24），完成修护。
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