CN114606855A - 一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置及其施工方法，该装置包括基座和承载架，基座包括至少三个钢管灌注桩，钢管灌注桩内的混凝土顶面距离桩顶2m‑3m，承载架包括与钢管灌注桩数量对应的竖杆，竖杆插入钢管灌注桩，竖杆和钢管灌注桩之间具有若干橡胶粒，每个竖杆上设置消能盒，消能盒包括活动板和壳体，活动板和壳体通过若干弹簧连接，壳体通过消能环连接于竖杆顶部。本发明的基座深入地下不易破坏，承载架和消能盒能够工厂预制，现场快速装配，并且形成多级消能体系，第一级利用消能盒内的弹簧变形来消耗能量，第二级利用消能环的塑性变形来消耗能量，第三级利用承载架挤压橡胶粒变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击。

Description

一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥墩防护领域，特别是一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置及其施工方法。
背景技术
目前，在桥梁桩基防碰撞工程中，主要采用两种方法：一是在桥梁桩基旁边新设置一根桩顶高于地面几米的桩基，此方法施工工期长，工程量大，若桥梁已完成施工后，用此方法施工对桥梁桩基影响大，承受多轮落石灾害后，不易修复。二是在桥梁桩基旁边修建一个基座，再在基座上放置桥梁缓冲装置，这种方法，由于装置和基座未连接，所以遇到较大落石的时候，容易被撞飞，对桥墩造成二次伤害。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的落石动能冲量大，落石对桥墩防碰撞设施破坏后，不易修复，容易对桥墩造成二次伤害的问题，提供一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，包括基座和承载架，所述基座包括至少三个钢管灌注桩，所述钢管灌注桩内的混凝土顶面距离桩顶2m-3m，所述承载架包括与所述钢管灌注桩数量对应的竖杆，所述竖杆插入所述钢管灌注桩，所述竖杆和所述钢管灌注桩之间具有若干橡胶粒，每个所述竖杆上设置消能盒，所述消能盒包括活动板和壳体，所述活动板和所述壳体通过若干弹簧连接，所述壳体通过消能环连接于所述竖杆顶部。
其中，所述活动板用于落石碰撞。
采用本发明所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒能够工厂预制，现场快速装配，并且形成多级消能体系，第一级利用所述消能盒内的所述弹簧变形来消耗能量，第二级利用所述消能环的塑性变形来消耗能量，第三级利用所述承载架挤压所述橡胶粒变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击，该装置结构简单，使用方便，效果良好。
优选地，所有所述竖杆的顶端位于同一倾斜平面内，所述消能盒倾斜设置。
优选地，所述活动板外表面设有若干个破碎爪。
采用这种结构，所述破碎爪能够作为最初一级消能体系，其作用主要是破碎部分落石，利用爪子屈服变形消耗能量。
优选地，所述破碎爪成阵列设置在所述活动板上。
优选地，所述消能盒为矩形盒体，所述弹簧成阵列设置在盒体内。
进一步优选地，所述消能盒为钢板盒体。
优选地，所述承载架还包括横杆和斜撑，相邻两个所述竖杆之间通过所述横杆和所述斜撑连接。
进一步优选地，所述竖杆、所述横杆和所述斜撑均为钢管。
优选地，所述基座还包括系梁，所述钢管灌注桩的顶部通过所述系梁连接，所述系梁位于地面线以下。
本发明还提供了一种如以上所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，包括以下步骤：
施工所述基座，在钢管桩内浇筑混凝土至离桩顶2m-3m的位置，形成所述钢管灌注桩，施工所述系梁；
制作所述承载架，在所述竖杆顶部留孔，孔中安装所述消能环；
制作所述消能盒，所述壳体底部留孔；
安装所述承载架，待所述混凝土强度达到设计强度的75％后，在所述钢管灌注桩中铺装一层所述橡胶粒，起吊所述承载架，将所述竖杆放入所述钢管灌注桩中，用所述橡胶粒填充所述竖杆和所述钢管灌注桩之间的间隙，每填充一定厚度，采用振捣棒振捣，所述橡胶粒填充到桩顶后，用水泥砂浆封顶；
安装所述消能盒，吊装所述消能盒，通过所述消能环连接所述壳体底孔。
采用本发明所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒能够工厂预制，现场快速装配，所述承载架和所述消能盒破坏后，可迅速替换，对桥墩保护基本无空窗期，并且形成多级消能体系，第一级利用所述消能盒内的所述弹簧变形来消耗能量，第二级利用所述消能环的塑性变形来消耗能量，第三级利用所述承载架挤压所述橡胶粒变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击，该方法步骤简单，操作方便，效果良好。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒能够工厂预制，现场快速装配，并且形成多级消能体系，第一级利用所述消能盒内的所述弹簧变形来消耗能量，第二级利用所述消能环的塑性变形来消耗能量，第三级利用所述承载架挤压所述橡胶粒变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击，该装置结构简单，使用方便，效果良好；
2、本发明优选的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，所述活动板外表面设有若干个破碎爪，所述破碎爪能够作为最初一级消能体系，其作用主要是破碎部分落石，利用爪子屈服变形消耗能量；
3、本发明所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒能够工厂预制，现场快速装配，所述承载架和所述消能盒破坏后，可迅速替换，对桥墩保护基本无空窗期，并且形成多级消能体系，第一级利用所述消能盒内的所述弹簧变形来消耗能量，第二级利用所述消能环的塑性变形来消耗能量，第三级利用所述承载架挤压所述橡胶粒变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击，该方法步骤简单，操作方便，效果良好。
附图说明
图1为装配式桥墩防碰撞缓冲装置的结构示意图；
图2为基座的结构示意图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为图2中B-B剖视图；
图5为承载架的结构示意图；
图6为图5中C-C剖视图；
图7为图5中D-D剖视图；
图8为消能盒主视图；
图9为消能盒内的结构示意图。
图中标记：10-地面线，11-钢管灌注桩，12-系梁，13-橡胶粒，21-竖杆，22-横杆，23-斜撑，31-消能环，32-消能盒，33-破碎爪，34-弹簧。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1至图9所示，本发明所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，包括基座、承载架和消能盒32。
如图1至图4所示，所述基座包括系梁12和至少三个钢管灌注桩11，本实施例中如图2所示，所述钢管灌注桩11有八个，其中第一排三个、第二排两个、第三排三个，且相邻两排桩交错设置，所述钢管灌注桩11内的混凝土顶面距离桩顶2m-3m，所述钢管灌注桩11的顶部通过所述系梁12连接，所述系梁12位于地面线10以下，如图4所示。
如图1、图5至图7所示，所述承载架包括与所述钢管灌注桩11数量对应的竖杆21、若干横杆22和若干斜撑23，相邻两个所述竖杆21之间通过所述横杆22和所述斜撑23连接，所述竖杆21、所述横杆22和所述斜撑23均为钢管，三者焊接连接，可在工厂内制作，运输到施工现场后安装，其中，有三个2.5m长的所述竖杆21、两个4m长的所述竖杆21，三个5.5m长的所述竖杆21，按照高度依次设置三排，使所有所述竖杆21的顶端位于同一倾斜平面内，所述横杆22和所述斜撑23的尺寸较所述竖杆21小，所述竖杆21顶部留孔。
如图1所示，所述竖杆21插入所述钢管灌注桩11，所述竖杆21和所述钢管灌注桩11之间具有若干橡胶粒13。
如图1、图8和图9所示，所述消能盒32为矩形盒体，由六块钢板构成，其中一块钢板是面对落石的活动板，即所述活动板用于落石碰撞，另外五块钢板构成壳体，所述活动板和所述壳体通过若干弹簧34连接，所述弹簧34成阵列设置在盒体内，所述活动板外表面设有若干个破碎爪33，所述破碎爪33成阵列设置在所述活动板上，所述壳体底部留孔，通过消能环31将所述竖杆21顶部留孔和所述壳体底部留孔连接，即使得所述消能盒32也倾斜设置。
本实施例所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩11和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒32能够工厂预制，现场快速装配，并且形成多级消能体系，第一级为所述破碎爪33，其作用主要是破碎部分落石，利用爪子屈服变形消耗能量，第二级利用所述消能盒32内的所述弹簧34变形来消耗能量，第三级利用所述消能环31的塑性变形来消耗能量，第四级利用所述承载架挤压所述橡胶粒13变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击；其解决了山区公路落石灾害，落石冲量、能量大，对防碰撞装置一次破坏概率大问题，以及山区公路落石灾害发生后，桥墩防碰撞装置失效，快速修复的难题；该装置结构简单，使用方便，效果良好。
实施例2
本发明所述的一种如实施例1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，包括以下步骤：
A、施工所述基座，清理场地，视地质情况选择合理长度的钢管桩，采用锤击成桩或者钻孔桩，施工钢管桩，在钢管桩内浇筑混凝土至离桩顶2m-3m的位置，形成所述钢管灌注桩11，施工所述系梁12；
制作所述承载架，所述承载架由两种直径的钢管焊接构成，直径大的作为所述竖杆21，直径小的作为所述横杆22和所述斜撑23，所述竖杆21顶部留孔，孔中安装所述消能环31，所述承载架可在工厂内焊接制作，运输到施工现场后安装；
制作所述消能盒32，由六块钢板、若干所述弹簧34、若干所述破碎爪33制作，所述消能盒32顶部钢板为面对落石的所述活动板，其余为固定钢板，所述活动板与所述消能盒32底部钢板中间等间距布置所述弹簧34，所述消能盒32底部留孔，所述消能盒32可在工厂内焊接制作，运输到施工现场后安装。
B、安装所述承载架，在所述基座施工完成后，待所述混凝土强度达到设计强度的75％后，清除所述钢管灌注桩11中的杂物，孔内铺装一定厚度的所述橡胶粒13，起吊所述承载架，所述竖杆21对准所述钢管灌注桩11，缓慢落入，蒋所述竖杆21落到铺装的所述橡胶粒13上，调整所述承载架姿态，确保所述竖杆21轴线与所述钢管灌注桩11轴线在一条直线上，用所述橡胶粒13填充所述竖杆21与所述钢管灌注桩11之间的间隙，沿着所述竖杆21的圆周匀速等量填充所述橡胶粒13，每填充一定厚度，采用振捣棒振捣，确保密实，所述橡胶粒13填充到孔顶后，采用水泥砂浆封顶；
安装所述消能盒32，在安装好承载架后，吊装所述消能盒32，所述消能盒32与所述承载架通过所述消能环31连接。
本实施例所述的一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，所述基座深入地下不易破坏，所述钢管灌注桩11和所述承载架之间插接进行有效的限位，所述承载架和所述消能盒32能够工厂预制，现场快速装配，所述承载架和所述消能盒32破坏后，可迅速替换，对桥墩保护基本无空窗期，并且形成多级消能体系，第一级为所述破碎爪33，其作用主要是破碎部分落石，利用爪子屈服变形消耗能量，第二级利用所述消能盒32内的所述弹簧34变形来消耗能量，第三级利用所述消能环31的塑性变形来消耗能量，第四级利用所述承载架挤压所述橡胶粒13变形来消耗大量能量，能够有效抵御落石冲击；其解决了山区公路落石灾害，落石冲量、能量大，对防碰撞装置一次破坏概率大问题，以及山区公路落石灾害发生后，桥墩防碰撞装置失效，快速修复的难题；该方法步骤简单，操作方便，效果良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式桥墩防碰撞缓冲装置，包括基座和承载架，其特征在于，所述基座包括至少三个钢管灌注桩(11)，所述钢管灌注桩(11)内的混凝土顶面距离桩顶2m-3m，所述承载架包括与所述钢管灌注桩(11)数量对应的竖杆(21)，所述竖杆(21)插入所述钢管灌注桩(11)，所述竖杆(21)和所述钢管灌注桩(11)之间具有若干橡胶粒(13)，每个所述竖杆(21)上设置消能盒(32)，所述消能盒(32)包括活动板和壳体，所述活动板和所述壳体通过若干弹簧(34)连接，所述壳体通过消能环(31)连接于所述竖杆(21)顶部。
2.根据权利要求1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所有所述竖杆(21)的顶端位于同一倾斜平面内，所述消能盒(32)倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述活动板外表面设有若干个破碎爪(33)。
4.根据权利要求1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述破碎爪(33)成阵列设置在所述活动板上。
5.根据权利要求1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述消能盒(32)为矩形盒体，所述弹簧(34)成阵列设置在盒体内。
6.根据权利要求5所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述消能盒(32)为钢板盒体。
7.根据权利要求1所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述承载架还包括横杆(22)和斜撑(23)，相邻两个所述竖杆(21)之间通过所述横杆(22)和所述斜撑(23)连接。
8.根据权利要求7所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述竖杆(21)、所述横杆(22)和所述斜撑(23)均为钢管。
9.根据权利要求1-8任一项所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置，其特征在于，所述基座还包括系梁(12)，所述钢管灌注桩(11)的顶部通过所述系梁(12)连接，所述系梁(12)位于地面线(10)以下。
10.一种如权利要求9所述的装配式桥墩防碰撞缓冲装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
施工所述基座，在钢管桩内浇筑混凝土至离桩顶2m-3m的位置，形成所述钢管灌注桩(11)，施工所述系梁(12)；
制作所述承载架，在所述竖杆(21)顶部留孔，孔中安装所述消能环(31)；
制作所述消能盒(32)，所述壳体底部留孔；
安装所述承载架，待所述混凝土强度达到设计强度的75％后，在所述钢管灌注桩(11)中铺装一层所述橡胶粒(13)，起吊所述承载架，将所述竖杆(21)放入所述钢管灌注桩(11)中，用所述橡胶粒(13)填充所述竖杆(21)和所述钢管灌注桩(11)之间的间隙，每填充一定厚度，采用振捣棒振捣，所述橡胶粒(13)填充到桩顶后，用水泥砂浆封顶；
安装所述消能盒(32)，吊装所述消能盒(32)，通过所述消能环(31)连接所述壳体底孔。
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