CN114370020B - 一种自复位防撞护栏及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种自复位防撞护栏，其特征在于：该护栏包括立柱及护板，立柱的下端埋于路肩中，所述护板设置在相邻的两个立柱之间，并且护板的端部与立柱的上端固定连接。所述护板包括至少2个节板和至少1条护板无粘结预应力筋。所有节板的内部均开设有至少1条贯穿式的纵向通孔。将护板无粘结预应力筋依次穿过各节板的纵向通孔后将所有节板共同串联构成所述护板。所述立柱包括至少2个节柱和至少1条立柱无粘结预应力筋。本发明提出的立柱和护板均由两个或多个节段拼接而成，并通过无粘结预应力筋连接成整体，具有良好的自恢复能力以及耗能能力，在中小型撞击中能够有效减少护栏对车辆及车上人员的冲击力，具有较好的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种防撞护栏及其安装方法，具体涉及一种自复位防撞护栏及其安装方法，属于道路交通安全设施技术领域。
背景技术
随着新版《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)发布，对于更多情况下的路面防护等级进行了提高，并且着重考虑了护栏养护的便利性。提出所选取的护栏形式在强度上必须能有效吸收设计碰撞能量，阻挡小于设计碰撞能量的车辆越出桥外或进入对向车行道并使其正确改变行驶方向。
如今，在道路交通上的安全防护中，尤其是高速公路和桥梁等，对于护栏的要求越来越高。目前，大部分道路护栏为波形梁钢护栏和混凝土护栏。波形梁钢护栏大多使用冷轧钢板作为护拦板，使用护拦板相互搭接或者通过连接件拼接并使用立柱支撑，波形梁钢护栏在车辆撞击时主要通过其塑性变形消耗撞击能量，撞击过后其塑性变形难以恢复，因此每次车辆撞击之后都需要对受撞击的局域的立柱和波形钢板进行更换和维修。混凝土护栏大多是直接浇筑成形，由于防护等级要求，体型较大，护栏成本高，虽后期养护需求小，但是由于刚度大，耗能性能很差，在碰撞时极易加重车辆及人员的损伤，当碰撞能量过大时，混凝土的脆性破坏导致碎块飞溅也容易对现场造成更大的破坏。
发明内容
针对现有技术中护栏存在的缺陷，本发明提出一种自复位防撞护栏及其安装方法，本发明提出的立柱和护板均由两个或多个节段拼接而成，并通过无粘结预应力筋连接成整体。本发明提供的自复位防撞护栏具有良好的自恢复能力以及耗能能力，在中小型撞击中能够自行恢复，且无需更换。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种自复位防撞护栏。
一种自复位防撞护栏，其特征在于：该护栏包括立柱及护板，立柱的下端埋于路肩中，所述护板设置在相邻的两个立柱之间，并且护板的端部与立柱的上端固定连接。所述护板包括至少两个节板和至少一条护板无粘结预应力筋。所有节板的内部均开设有至少一条贯穿式的纵向通孔。将护板无粘结预应力筋依次穿过各节板的纵向通孔后将所有节板共同串联构成所述护板。
优选的是，所述护板的两端均开有护板凹槽。护板凹槽内设置有预应力锚具。护板无粘结预应力筋的两端通过预应力锚具锚固在护板凹槽内。优选将护板无粘结预应力筋张拉产生预应力后再将其两端通过预应力锚具锚固在护板凹槽内。
优选的是，该护栏还包括固定连接件，固定连接件设置在相邻护板的端头连接处，将相邻的两块护板连接并固定在立柱上。
优选的是，所述固定连接件包括U型杆和紧固螺栓，护板凹槽内还开设有连接孔，立柱的上端开设有贯穿的固定孔。U型杆依次穿过连接孔和固定孔后通过紧固螺栓固定在立柱上。
作为优选，所述预应力锚具的侧部还设置有对称的锚具翼板，锚具翼板上开设有与连接孔相对应的翼板孔，U型杆依次穿过翼板孔、连接孔和固定孔后通过紧固螺栓固定在立柱上。
优选的是，所述U型杆的闭合端宽度小于其开口端宽度，位于U型杆开口端的两个杆头上均设有螺纹。
作为优选，U型杆的宽度由开口端向其闭合端逐渐变小。或者，U型杆的闭合端为向内弯折缩口的“几”型闭合端头。
作为优选，所述U型杆的闭合端上还设置有扣板。
优选的是，所述立柱包括至少2个节柱和至少1条立柱无粘结预应力筋。所有节柱的内部均开设有至少1条竖向通孔，其中位于最下端的节柱内开设的是非贯穿式的竖向通孔，其余的节柱内开设的是贯穿式的竖向通孔。将立柱无粘结预应力筋自上而下依次穿过所有节柱的竖向通孔后将所有节柱共同串联构成所述立柱。
优选的是，位于最下端的节柱内的非贯穿式的竖向通孔的孔底均设有预埋螺母。位于最上端的节柱顶端设有与其竖向通孔相连通的立柱凹槽，立柱无粘结预应力筋的两端均设有螺纹，立柱无粘结预应力筋的底端穿过竖向通孔后与预埋螺母相连接，其顶端伸入至立柱凹槽内并通过拧固螺母进行固定。优选的是，在立柱凹槽处，立柱与护板之间还设有垫块。优选的是，立柱的顶端还设有盖板，盖板完全覆盖立柱凹槽。
优选的是，该护栏还包括密封填料，密封填料设置在立柱各节柱之间的连接处和/或密封填料设置在护板各节板之间的连接处。
优选的是，所述立柱为任选的带有或不带有尖端的混凝土圆柱、混凝土方柱、混凝土椭圆柱、具有钢管外壳的混凝土圆柱、具有钢管外壳的混凝土方柱、具有钢管外壳的混凝土椭圆柱中的一种。
优选的是，所述节板为三波式混凝土节板、三波式具有钢管外壳的混凝土节板中的一种。
优选的是，护板无粘结预应力筋和立柱无粘结预应力筋各自独立地为纤维筋、预应力钢绞线、高强钢筋中的一种。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种自复位防撞护栏的安装方法。
一种自复位防撞护栏的安装方法，该方法包括以下步骤：
1)立柱和护板均各自提前预制拼装好，立柱的下端依次压入至路肩内，用固定连接件将两块护板连接并固定在立柱上。
优选的是，立柱的拼装步骤为：立柱无粘结预应力筋的底端自上而下从立柱各节柱凹槽处插入至竖向通孔内并与预埋螺母进行固定，在立柱无粘结预应力筋的顶端通过拧固螺母施加预应力将立柱各节柱拼装成整体。
优选的是，护板由无粘结预应力筋依次穿过所有节板的纵向通孔后施加预应力，然后通过带翼板的预应力锚具将护板无粘结预应力筋的两端固定在护板凹槽内构成。
作为优选，立柱与护板预制时在节柱间的连接处以及节板间的连接处填充密封填料。
优选的是，对立柱无粘结预应力筋施加预应力具体为：采用千斤顶向上张拉立柱无粘结预应力筋或向下拧动拧固螺母进行施加竖向预应力。
优选的是，护板无粘结预应力筋施加预应力具体为：采用千斤顶两端张拉护板无粘结预应力筋进行施加纵向预应力。
在本发明中，将护板分为至少2个节板，节板之间采用至少1条护板无粘结预应力筋连接。将立柱分为至少2个节柱，节柱之间采用至少一条立柱无粘结预应力筋连接。使得护栏在承受冲击时产生弹性形变，并在冲击结束后能够复位至初始状态，同时本发明提供的护栏将瞬间的撞击力转化为护板无粘结预应力筋和立柱无粘结预应力筋的弹性势能，减少对车辆及车上人员的伤害。本发明提供的护栏在撞击结束后恢复至初始状态，无需更换，减少了维护成本。
在本发明中，当车辆撞击护栏时，初始阶段自复位护栏开始受力，此时的撞击力主要集中在单节自复位护栏上。随着撞击力的不断增大，护板的分节处开始张开，此时护板无粘结预应力筋以及立柱无粘结预应力筋开始产生弹性变形耗能。随着撞击力越来越大，立柱及护板的分节处开度越来越大，同时护板之间的U型杆开始受力，并带动相邻护板中的护板无粘结预应力筋开始形变，此时U型杆、相邻护板中的护板无粘结预应力筋开始耗能，在中小型撞击事故中，此时的撞击力达到最大。随着撞击力开始减小，立柱无粘结预应力筋，立柱的开口首先变小，当撞击力进一步减小时，U型杆以及护板无粘结预应力筋储存的预应力开始消耗，逐渐将相邻护板之间的开口拉小。当撞击力完全消失时，立柱、护板以及U型杆恢复原位。
在本发明中，护板和立柱中的应力筋数量可以自由调节。例如，在事故多发地段，增加护板中的护板无粘结预应力筋和立柱中的立柱无粘结预应力筋的数量，进一步提升护板和立柱的耗能能力，在承受撞击时，多条应力筋共同作用，能够承受更强的冲击，并提高了护栏的复位能力。
在本发明中，护板采用三波式混凝土节板、三波式具有钢管外壳的混凝土节板中的一种，其中钢管混凝土的塑性性能较好，撞击过程中可以防止管内核心混凝土被破坏，拥有较高的承载力和延伸性能。
在本发明中，可以将护板分为更多段节板和/或将立柱分为更多段节柱，当护栏承受撞击时，受到的撞击力更均匀地分布在每段节板/节柱上，防止护栏局部受力过大。理论上，当护板被分为足够多段节板时，车辆与多节节板完全贴合，撞击力在护板无粘结预应力筋上均匀分布，使车辆的瞬间受力不会过大，最大限度地保证了车辆与车上人员的安全。
在本发明中，相邻护板、护板与立柱之间通过U型杆连接，且U型杆的开口端穿过立柱和翼板后固定。其中，U型杆的闭合端宽度小于开口端，当U型杆穿过立柱和翼板并固定后，U型杆的闭合端少部分挤入翼板孔，使得U型杆拖拽两侧护板端头的预应力锚具，护板中的护板无粘结预应力筋因此产生预应力，进而将相邻护板紧固于一体。
在本发明中，在立柱和护板之间设有垫块，当护栏收到撞击时，垫块可以使得护板和立柱呈略微不同的后仰角度，使护板可以进一步贴合车身，增大护板的接触受力面积。
在本发明中，在护板相邻节板的连接处和立柱相邻节柱的连接处设置有密封填料，护板无粘结预应力筋和立柱无粘结预应力筋将护板和立柱拉紧连接成整体，密封填料防止雨水、灰尘等物质进入护板和立柱内部，延长自复位护栏的使用寿命。
在本发明中，护栏安装过程中对立柱无粘结预应力筋施加的竖向预应力由立柱无粘结预应力筋的抗拉强度值决定，一般为立柱无粘结预应力筋抗拉强度值的0.1～0.7倍。同样的，护栏安装过程中对护板无粘结预应力筋施加的纵向预应力由护板无粘结预应力筋的抗拉强度值决定，一般为护板无粘结预应力筋抗拉强度值的0.1～0.7倍。
在本发明中，立柱的维修步骤为：松开拧固螺母，反向旋转立柱无粘结预应力筋解除与预埋螺母的连接，取出受损的立柱无粘结预应力筋进行换新。护板的维修步骤为：取下两端固定连接件将护板卸下，解开两端带翼板的预应力锚具更换受损的护板无粘结预应力筋后重新安装到立柱上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提出的立柱和护板均由两个或多个节段拼接而成，并通过立柱无粘结预应力筋和护板无粘结预应力筋连接成整体，具有良好的自恢复能力以及耗能能力，在中小型撞击中能够有效减少护栏对车辆及车上人员的冲击力，具有较好的安全性。
2、本发明提出的立柱和护板的节段数、护板无粘结预应力筋和立柱无粘结预应力筋的数量可以自由调整，以应对实际应用中的不同情况。
3、本发明提出的自复位护栏经过撞击后能够自动复位，并具有防水防尘的功能，无需频繁更换，具有较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种自复位防撞护栏的整体结构示意图。
图2为本发明提供的一种自复位防撞护栏的立柱的剖面图。
图3为本发明提供的一种自复位防撞护栏的立柱的结构示意图。
图4为本发明提供的一种自复位防撞护栏的局部结构示意图。
图5为本发明提供的一种自复位防撞护栏中有多条应力筋的结构示意图。
图6为本发明提供的一种自复位防撞护栏的连接件的结构示意图。
图7为本发明提供的一种自复位防撞护栏在车辆撞击下的受力变形图。
图8为本发明提供的一种自复位防撞护栏在车辆撞击下的局部受力变形图。
图9为本发明提供的一种自复位防撞护栏在车辆撞击下的变形俯视图。
附图标记：1：立柱；101：固定孔；102：节柱；103：立柱无粘结预应力筋；104：竖向通孔；105：预埋螺母；106：立柱凹槽；107：拧固螺母；108：盖板；2：护板；201：节板；202：护板无粘结预应力筋；203：纵向通孔；204：护板凹槽；205：预应力锚具；206：连接孔；207：锚具翼板；20701：翼板孔；3：固定连接件；301：U型杆；302：紧固螺栓；4：扣板；5：垫块；6：密封填料。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
根据本发明的第一种实施方案，提供一种自复位防撞护栏。
一种自复位防撞护栏，其特征在于：该护栏包括立柱1及护板2，立柱1的下端埋于路肩中，所述护板2设置在相邻的两个立柱1之间，并且护板2的端部与立柱1的上端固定连接。所述护板2包括至少2个节板201和至少1条护板无粘结预应力筋202。所有节板201的内部均开设有至少1条贯穿式的纵向通孔203。将护板无粘结预应力筋202依次穿过各节板201的纵向通孔203后将所有节板201共同串联构成所述护板2。
优选的是，所述护板2的两端均开有护板凹槽204。护板凹槽204内设置有预应力锚具205。护板无粘结预应力筋202的两端通过预应力锚具205锚固在护板凹槽204内。优选将护板无粘结预应力筋202张拉产生预应力后再将其两端通过预应力锚具205锚固在护板凹槽204内。
优选的是，该护栏还包括固定连接件3，固定连接件3设置在相邻护板2的端头连接处，将相邻的两块护板2连接并固定在立柱1上。
优选的是，所述固定连接件3包括U型杆301和紧固螺栓302，护板凹槽204内还开设有连接孔206，立柱1的上端开设有贯穿的固定孔101。U型杆301依次穿过连接孔206和固定孔101后通过紧固螺栓302固定在立柱1上。
作为优选，所述预应力锚具205的侧部还设置有对称的锚具翼板207，锚具翼板207上开设有与连接孔206相对应的翼板孔20701，U型杆301依次穿过翼板孔20701、连接孔206和固定孔101后通过紧固螺栓302固定在立柱1上。
优选的是，所述U型杆301的闭合端宽度小于其开口端宽度，位于U型杆301开口端的两个杆头上均设有螺纹。
作为优选，U型杆301的宽度由开口端向其闭合端逐渐变小。或者，U型杆301的闭合端为向内弯折缩口的“几”型闭合端头。
作为优选，所述U型杆301的闭合端上还设置有扣板4。
优选的是，所述立柱1包括至少2个节柱102和至少1条立柱无粘结预应力筋103。所有节柱102的内部均开设有至少1条竖向通孔104，其中位于最下端的节柱102内开设的是非贯穿式的竖向通孔104，其余的节柱102内开设的是贯穿式的竖向通孔104。将立柱无粘结预应力筋103自上而下依次穿过所有节柱102的竖向通孔104后将所有节柱102共同串联构成所述立柱1。
优选的是，位于最下端的节柱102内的非贯穿式的竖向通孔104的孔底均设有预埋螺母105。位于最上端的节柱102顶端设有与其竖向通孔104相连通的立柱凹槽106，立柱无粘结预应力筋103的两端均设有螺纹，立柱无粘结预应力筋103的底端穿过竖向通孔104后与预埋螺母105相连接，其顶端伸入至立柱凹槽106内并通过拧固螺母107进行固定。优选的是，在立柱凹槽106处，立柱1与护板2之间还设有垫块5。优选的是，立柱1的顶端还设有盖板108，盖板108完全覆盖立柱凹槽106。
优选的是，该护栏还包括密封填料6，密封填料6设置在立柱1各节柱102之间的连接处和/或密封填料6设置在护板2各节板201之间的连接处。
优选的是，所述立柱1为任选的带有或不带有尖端的混凝土圆柱、混凝土方柱、混凝土椭圆柱、具有钢管外壳的混凝土圆柱、具有钢管外壳的混凝土方柱、具有钢管外壳的混凝土椭圆柱中的一种。
优选的是，所述节板201为三波式混凝土节板、三波式具有钢管外壳的混凝土节板中的一种。
优选的是，护板无粘结预应力筋202和立柱无粘结预应力筋103自独立地为纤维筋、预应力钢绞线、高强钢筋中的一种。
根据本发明的第二种实施方案，提供一种自复位公路防撞护栏的安装方法。一种自复位公路防撞护栏的安装方法，该方法包括以下步骤：
1)立柱和护板均各自提前预制拼装好，立柱1的下端依次压入至路肩内，用固定连接件3将两块护板2连接并固定在立柱1上。
优选的是，立柱的拼装步骤为：立柱无粘结预应力筋103的底端自上而下从立柱各节柱凹槽106处插入至竖向通孔104内并与预埋螺母105进行固定，在立柱无粘结预应力筋103的顶端通过拧固螺母107施加预应力将立柱各节柱拼装成整体。
优选的是，护板的拼装步骤为：护板由无粘结预应力筋202依次穿过所有节板201的纵向通孔203后施加预应力，然后通过带翼板的预应力锚具205将护板无粘结预应力筋202的两端固定在护板凹槽204内构成。
作为优选，立柱与护板预制时在节柱102间的连接处以及节板201间的连接处填充密封填料6。
优选的是，对立柱无粘结预应力筋103施加预应力具体为：采用千斤顶向上张拉立柱无粘结预应力筋103或向下拧动拧固螺母进行施加竖向预应力。
优选的是，护板无粘结预应力筋202施加预应力具体为：采用千斤顶两端张拉护板无粘结预应力筋202进行施加纵向预应力。
Claims (10)
1.一种自复位防撞护栏，其特征在于：该护栏包括立柱(1)及护板(2)，立柱(1)的下端埋于路肩中，所述护板(2)设置在相邻的两个立柱(1)之间，并且护板(2)的端部与立柱(1)的上端固定连接；所述护板(2)包括至少2个节板(201)和至少1条护板无粘结预应力筋(202)；所有节板(201)的内部均开设有至少1条贯穿式的纵向通孔(203)；将护板无粘结预应力筋(202)依次穿过各节板(201)的纵向通孔(203)后将所有节板(201)共同串联构成所述护板(2)；
所述立柱(1)包括至少2个节柱(102)和至少1条立柱无粘结预应力筋(103)；所有节柱(102)的内部均开设有至少1条竖向通孔(104)，其中位于最下端的节柱(102)内开设的是非贯穿式的竖向通孔(104)，其余的节柱(102)内开设的是贯穿式的竖向通孔(104)；将立柱无粘结预应力筋(103)自上而下依次穿过所有节柱(102)的竖向通孔(104)后将所有节柱(102)共同串联构成所述立柱(1)；位于最下端的节柱(102)内的非贯穿式的竖向通孔(104)的孔底均设有预埋螺母(105)；位于最上端的节柱(102)顶端设有与其竖向通孔(104)相连通的立柱凹槽(106)，立柱无粘结预应力筋(103)的两端均设有螺纹，立柱无粘结预应力筋(103)的底端穿过竖向通孔(104)后与预埋螺母(105)相连接，其顶端伸入至立柱凹槽(106)内并通过拧固螺母(107)进行固定；
所述护板(2)的两端均开有护板凹槽(204)；护板凹槽(204)内设置有预应力锚具(205)；护板无粘结预应力筋(202)的两端通过预应力锚具(205)锚固在护板凹槽(204)内；该护栏还包括固定连接件(3)，固定连接件(3)设置在相邻护板(2)的端头连接处，将相邻的两块护板(2)连接并固定在立柱(1)上；所述固定连接件(3)包括U型杆(301)和紧固螺栓(302)，护板凹槽(204)内还开设有连接孔(206)，立柱(1)的上端开设有贯穿的固定孔(101)；U型杆(301)依次穿过连接孔(206)和固定孔(101)后通过紧固螺栓(302)固定在立柱(1)上；所述U型杆(301)的闭合端宽度小于其开口端宽度，位于U型杆(301)开口端的两个杆头上均设有螺纹。
2.根据权利要求1所述的自复位防撞护栏，其特征在于：将护板无粘结预应力筋(202)张拉产生预应力后再将其两端通过预应力锚具(205)锚固在护板凹槽(204)内。
3.根据权利要求2所述的自复位防撞护栏，其特征在于：所述预应力锚具(205)的侧部还设置有对称的锚具翼板(207)，锚具翼板(207)上开设有与连接孔(206)相对应的翼板孔(20701)，U型杆(301)依次穿过翼板孔(20701)、连接孔(206)和固定孔(101)后通过紧固螺栓(302)固定在立柱(1)上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自复位防撞护栏，其特征在于：所述U型杆(301)的闭合端上还设置有扣板(4)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的自复位防撞护栏，其特征在于：立柱(1)与护板(2)之间还设有垫块(5)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的自复位防撞护栏，其特征在于：立柱(1)的顶端还设有盖板(108)，盖板(108)完全覆盖立柱凹槽(106)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的自复位防撞护栏，其特征在于：该护栏还包括密封填料(6)，密封填料(6)设置在立柱(1)各节柱(102)之间的连接处和/或密封填料(6)设置在护板(2)各节板(201)之间的连接处。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的自复位防撞护栏，其特征在于：所述立柱(1)为任选的带有或不带有尖端的混凝土圆柱、混凝土方柱、混凝土椭圆柱中的一种；和/或
所述节板(201)为三波式混凝土节板、三波式具有钢管外壳的混凝土节板中的一种；和/或
护板无粘结预应力筋(202)和立柱无粘结预应力筋(103)各自独立地为纤维筋、预应力钢绞线、高强钢筋中的一种。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的自复位防撞护栏的安装方法，该方法包括以下步骤：立柱和护板均各自提前预制拼装好，立柱(1)的下端依次压入至路肩内，用固定连接件(3)将两块护板(2)连接并固定在立柱(1)上；
立柱的拼装步骤为：立柱无粘结预应力筋(103)的底端自上而下从立柱各节柱凹槽(106)处插入至竖向通孔(104)内并与预埋螺母(105)进行固定，在立柱无粘结预应力筋(103)的顶端通过拧固螺母(107)施加预应力将立柱各节柱拼装成整体；
护板的拼装步骤为：护板由无粘结预应力筋(202)依次穿过所有节板(201)的纵向通孔(203)后施加预应力，然后通过带翼板的预应力锚具(205)将护板无粘结预应力筋(202)的两端固定在护板凹槽(204)内构成；护板无粘结预应力筋(202)施加预应力具体为：采用千斤顶两端张拉护板无粘结预应力筋(202)进行施加纵向预应力。
10.根据权利要求9所述的安装方法，其特征在于：立柱与护板预制时在节柱(102)间的连接处以及节板(201)间的连接处填充密封填料(6)。
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