CN117721715A - 一种城市道路桥梁半刚性护栏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，以嵌合的形式与挡土墙连接，用于城市道路桥梁边侧，该半刚性护栏装置包括：基础；与基础铰接的若干弧形立柱；若干固定在所述弧形立柱上的防阻块；与若干防阻块固定连接的波形板；以及分别连接所述弧形立柱和基础，为所述弧形立柱提供斜向弹性支撑的预应力钢束。与现有技术相比，本发明具有结构强度高、人员伤亡小、零件损坏更换次数少更换、成本低等优点。

Description

一种城市道路桥梁半刚性护栏装置

技术领域

本发明涉及桥梁领域，尤其是涉及一种城市道路桥梁半刚性护栏装置。

背景技术

桥梁和河道是人口、物流和产业发展的重要通道，也是城市化和现代化建设的重要组成部分。由于交通安全和生态保护的需要，桥梁和河道必须设置护栏，以确保行车和行人安全，避免意外事故的发生。近年来，桥梁和河道护栏的需求日益增加，随着城市化和经济发展的加速，市政、工业和民用建筑的规模和数量不断增加，日益完善的交通条件对桥梁和河道护栏的需求也越来越高。

护栏是公路交通安全设施的重要组成部分，合理设置安全护栏，不仅可以最大限度地吸收汽车撞击能量，降低由撞击带来的人员生命财产伤害，还可以引导驾驶员的视线，减少驾驶员的疲劳感，从而降低发生事故的概率。除此之外，护栏设计还可以体现设计理念，增强道路美观性。

随着中国经济的快速发展，高速公路和一级道路上车辆增多，基于旧规范所建的桥梁护栏已经不能满足现行的防护标准，进而使得近几年车辆撞毁护栏的事故多有发生。一方面是护栏的强度不能很好地保护车辆和车内人员，另一方面试护栏作为一次性消耗品无法循环利用，不能储存并自身耗散碰撞动能，是对钢材的浪费。现役桥梁加固改造中，护栏作为桥梁行车安全的重要保障设施，其安全性是重中之重。随着科学技术的发展，桥梁河道护栏的材料和设计也在不断创新和改良。

专利公开号CN210857057U公开了一种组合式波形护栏，包括立柱单元、防阻块单元、第一波形护栏板和第二波形护栏板，防阻块单元设置在所述立柱单元上；所述第一波形护栏板和所述第二波形护栏板均为两波护栏板，且所述第一波形护栏板和所述第二波形护栏板贴合叠设并形成三波护栏板。所述第一波形护栏板和所述第二波形护栏板固定设置在所述防阻块单元上；所述防阻块单元包括第一防阻块和第二防阻块。主要在于利用了原来旧护栏的残余价值，其侧重点为经济、成本低，但对护栏的强度的提升有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的护栏强度不足且无法再次使用缺陷而提供一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，提高护栏强度，减轻护栏部分结构压力，减少损害零件的更换，降低成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，以嵌合的形式与挡土墙连接，用于城市道路桥梁边侧，该半刚性护栏装置包括：

基础；

与基础铰接的若干弧形立柱；

若干固定在所述弧形立柱上的防阻块；

与若干防阻块固定连接的波形护栏；

以及分别连接所述弧形立柱和基础，为所述弧形立柱提供斜向弹性支撑的预应力钢束。

采用适合桥梁的挡土墙结构后，所述基础以嵌合形式与所述挡土墙连接，作为抵抗撞击产生的位移的基础结构。对于城市道路2桥梁工程中常见的挡土墙有现浇钢筋混凝土结构挡土墙、装配式钢筋混凝土结构挡土墙、砌体结构挡土墙和加筋土挡土墙。其按照挡土墙结构形式及结构特点，可分为重力式、衡重式、悬臂式、扶璧式、柱板式、锚杆式、自立式、加筋土等不同挡土墙。

所述弧形立柱朝道路桥梁内侧弯曲，避免车辆在装机后由于速度过快而冲出护栏。根据《交通技术规范》中规定，城市高速公路桥梁中立柱间距一般为1.5m，而乡村公路则要求2m的间距。基于对地理构造的研究和道路等级对应的交通工具的设计速度，确定立柱间距，确保了车辆和行人都能够保持安全距离，同时也有利于减轻立柱的负担，避免瘪塌等情况的发生。

进一步的，所述弧形立柱与所述基础通过铰接组件连接，包括使所述弧形立柱进行铰接的销轴，其内部设置有限制所述弧形立柱转动角度并使其复位的扭簧。所述扭簧使所述弧形立柱和波形板的位移保持在一定角度范围内，有消化吸收震动和冲击性动能的作用，并可将能量消散。通过所述扭簧的变形产生不同的力，使所述弧形立柱具有向上且受到撞击后有靠近道路桥梁内侧方向转动的趋势，从而使所述弧形立柱位移保持在一定角度范围(小于等于8度)内，可通过其弹性消散碰撞时产生的能量，并防止所述半刚性护栏装置被一次性被破坏。

进一步的，所述基础上固定限制所述弧形立柱转动的限位挡板，进一步限制所述弧形立柱的转动位移(总位移小于等于15度)，当所述弧形立柱底部铰接点转动至所述限位挡板时会自行卡住。再次对车辆起到缓冲作用，限制所述弧形立柱位置，避免发生错位或大范围的移动，保证车辆不会冲出护栏，是对所述弧形立柱在扭簧基础上的二次保障。

更进一步的，所述基础内设置有角钢支架，与所述铰接组件底部通过两个转向相反的地脚螺栓连接。一个水平部分朝桥面外侧的地脚螺栓用于消散所述预压应力钢束在平衡状态下提供的部分横向桥梁方向的推力，另一个水平部分朝桥面内侧的地脚螺栓用于消散护栏受到撞击时受到的向桥梁外的推力，一定程度上削弱扭簧的疲劳。

进一步的，所述预应力钢束为若干股钢绞线缠绕而成。所述预压应力钢束一端与所述弧形立柱顶部连接，另一端与所述基础锚固，为所述弧形立柱提供斜向支持，在受到撞击时可以作为弹性支撑辅助消耗能量。

更进一步的，所述预应力钢束由多股型号相同的钢绞线组成，每股钢绞线再由多根直径相同的钢丝围绕一根大直径的芯丝顺一个方向扭结而成，由此形成类似于弹簧的结构，为所述半刚性护栏装置提供足够的强度和任性，可承受大量冲击能量。

进一步的，该半刚性护栏装置还包括与若干弧形立柱连接的扶手。所述的扶手连接各个弧形立柱，在受到撞击时可以承受一定冲击能量。

进一步的，所述波形板为三波波形板，防止车辆在撞击护栏后冲出护栏，安全性更好，普适性更强，同时增强护栏观赏性。所述波形板作为车辆撞击所述半刚性护栏装置时的首要接触部位。多块波形板之间通过拼接螺栓连接，搭接方向应于道路桥梁上的行车方向一致，使其形成平顺的线性。且所述防阻块与波形板间的拼接螺栓不宜拧得过紧，以便利用长圆孔调节温度应力。

进一步的，所述波形板和防阻块通过连接螺栓固定。

所述防阻块是所述波形板和弧形立柱之间的承力和吸能构件，可以使整体半刚性护栏装置结构受到碰撞后逐渐变形。在所述弧形立柱上锚固防阻块，作为连接所述弧形立柱与波形板的承力装置，可以使所述半刚性护栏装置在受到碰撞后逐渐变形，有利于能量吸收，减少乘员和驾驶员伤亡。同时参与所述半刚性护栏装置整体受力，使碰撞力分配到后续支撑结构上，从而增加所述半刚性护栏装置的整体强度。

进一步的，所述防阻块与波形板均为镀锌钢板，可耐高温耐腐蚀，且通过改变钢板形状增加结构厚度，从而达到抗弯抗压的目的。

进一步的，所述半刚性护栏装置还包括护栏端头，安装在波形板的两端，是所述半刚性护栏装置起始和结束部位的常用配套构件，所以每一段常规波形护栏路段需要两个护栏端头。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的半刚性护栏装置中采用弧形立柱，与基础进行铰接，同时加设扭簧和限位挡板，能够在受到车辆撞击时承受分散一部分的撞击能量，减少对半刚性护栏装置整体结构的破坏，保证车辆不会冲出在半刚性护栏装置，减少乘员和驾驶员的伤亡，同时车辆移开后半刚性护栏装置够复位继续使用或者仅需要更换部分部件，具备经济性。

(2)本发明的半刚性护栏装置在弧形立柱顶部和基础之间加设预压应力钢束，为弧形立柱提供斜向支持，在受到撞击时可以作为弹性支撑辅助消耗能量，为半刚性护栏装置提供足够的强度和任性，可承受大量冲击能量。

(3)本发明的半刚性护栏装置中采用波形板，作为车辆撞击护栏时的首要接触部位，通过其与车辆之间的弹塑性变形、摩擦和位移吸收车辆的冲击能量，从而保护驾驶员和乘客的安全。

(4)本发明的半刚性护栏装置中在弧形立柱上锚固防阻块，作为连接弧形立柱与波形板的承力装置，可以使护栏在受到碰撞后逐渐变形，有利于能量吸收，减少乘员和驾驶员伤亡。同时参与护栏整体受力，使碰撞力分配到后续支撑结构上，从而增加半刚性护栏装置的整体强度。

附图说明

图1为实施例1所示的半刚性护栏装置的剖视图；

图2为实施例1所示的半刚性护栏的整体结构正视图；

图3为实施例1所示的半刚性护栏的整体结构俯视图；

图4为实施例1所示的弧形立柱底部连接情况示意图；

图5为实施例1所示的钢绞线示意图；

图6为实施例1所示的钢绞线剖视图；

图7为实施例1所示的波形板局部正视图；

图8为实施例1所示的波形板局部剖视图；

图9为实施例1所示的防阻块俯视图；

图10为实施例1所示的防阻块剖视图。

图中标记说明：

1-弧形立柱，2-波形板，3-预应力钢束，4-防阻块，5-扶手，6-限位挡板，7-铰接组件，8-基础，9-连接螺栓，10-拼接螺栓，11-护栏端头，12-螺栓，13-角钢支架，14-地脚螺栓，15-挡土墙结构，16-扭簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。

实施例1

一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，以嵌合的形式与挡土墙15连接，设置在城市高速公路桥梁边侧，参见图1～3，该半刚性护栏装置包括：

基础8；

与基础8铰接的若干弧形立柱1；

若干固定在所述弧形立柱1上的防阻块4；

与若干防阻块4固定连接的波形护栏2；

以及分别连接所述弧形立柱1和基础8，为所述弧形立柱1提供斜向弹性支撑的预应力钢束3。

在本实施例中，所述挡土墙15为先浇钢筋混凝土结构挡土墙，所述基础8以嵌合形式与所述挡土墙15连接。所述半刚性护栏装置总长4.2m，弧形立柱1间距为1.5m。

在本实施例中，所述弧形立柱1与所述基础通过铰接组件7连接，包括使所述弧形立柱进行铰接的销轴，其内部设置有限制所述弧形立柱1转动角度并使其复位的扭簧16。所述扭簧16使所述弧形立柱1和波形板2的位移保持在一定角度范围内(小于等于8度)。所述基础8上固定限制所述弧形立柱1转动的限位挡板6，进一步限制所述弧形立柱1的转动位移，当所述弧形立柱1底部铰接点转动至所述限位挡板6时会自行卡住，同时承担一部分的撞击能量。所述基础8内设置有角钢支架11，与所述铰接组件7底部通过两个转向相反的地脚螺栓14连接。一个水平部分朝桥面外侧的地脚螺栓14用于消散所述预压应力钢束在平衡状态下提供的部分横向桥梁方向的推力，另一个水平部分朝桥面内侧的地脚螺栓14用于消散护栏受到撞击时受到的向桥梁外的推力，一定程度上削弱扭簧16的疲劳，参见图4。

在本实施例中，所述预应力钢束3为7股钢绞线缠绕而成。所述预压应力钢束3一端与所述弧形立柱1顶部连接，另一端与所述基础8锚固，为所述弧形立柱1提供斜向支持，在受到撞击时可以作为弹性支撑辅助消耗能量。所述预应力钢束3由7股型号相同的钢绞线组成，每股钢绞线再由7根直径相同的钢丝围绕一根大直径的芯丝顺一个方向扭结而成，由此形成类似于弹簧的结构，为所述半刚性护栏装置提供足够的强度和任性，可承受大量冲击能量，参见图5和图6。

在本实施例中，该半刚性护栏装置还包括与若干弧形立柱1连接的扶手5。所述的扶手5连接各个弧形立柱1，在受到撞击时可以承受一定冲击能量。参见图7和图8，所述波形板2为三波波形板，作为受到撞击时首先受到冲击的装置，通过其与车辆之间的弹塑性变形、摩擦和位移吸收车辆的冲击能量，从而保护驾驶员和乘客的安全。多块波形板2之间通过拼接螺栓10连接，搭接方向应于道路桥梁上的行车方向一致，使其形成平顺的线性。且所述防阻块4与波形板2间的拼接螺栓10不宜拧得过紧，以便利用长圆孔调节温度应力。所述波形板2和防阻块4通过连接螺栓9固定。参见图9和图10，在所述弧形立柱1上锚固防阻块4，作为连接所述弧形立柱1与波形板2的承力装置，可以使所述半刚性护栏装置在受到碰撞后逐渐变形，有利于能量吸收，减少乘员和驾驶员伤亡。所述防阻块4与波形板2均为镀锌钢板，可耐高温耐腐蚀。

在本实施例中，所述半刚性护栏装置还包括护栏端头11，安装在波形板2的两端，是所述半刚性护栏装置起始和结束部位的常用配套构件，所以每一段常规波形护栏路段需要两个护栏端头11。

该半刚性护栏装置的工作原理为：

在所述波形板2受到车辆撞击且撞击力度不大时，所述弧形立柱3向桥梁内侧转动并压缩扭簧16，随着所述弧形立柱3的转动，所述扭簧16拉伸，限制所述弧形立柱3继续转动。在将车辆移开后，扭簧16复位能带动所述波形板2和弧形立柱1复位，该半刚性护栏装置能够继续使用。

在所述波形板2受到车辆较大撞击已经导致所述波形板2弯曲、防阻块4形状被破坏时，所述弧形立柱3在倒向桥梁外侧后扭簧16不能承受所述弧形立柱3所产生的位移，此时所述限位挡板6将阻住所述弧形立柱3继续转动，同时由所述预应力钢束3提供斜向支撑，稳定结构。在将车辆移开后，需更换被破坏的波形板2、防阻块4以及扭簧16，该半刚性护栏装置能够继续使用。

值得注意的是，在使用过程中需检测扭簧16和限位挡板6情况，防止构件因为疲劳导致护栏承撞能力下降。

该半刚性护栏装置在所述波形板2受到车辆撞击并发生转动时，先由所述扭簧16限制转动位移，使所述弧形立柱3带动防阻块4和波形板2对车辆形成支撑，再通过所述限位挡板6进一步承受转动位移，并由所述预应力钢束3提供支撑，减轻该半刚性护栏装置其余结构压力，再次对车辆形成缓冲，阻挡车辆冲出桥面，造成人员伤害。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，以嵌合的形式与挡土墙(15)连接，其特征在于，用于城市道路桥梁边侧，该半刚性护栏装置包括：

基础(8)；

与基础(8)铰接的若干弧形立柱(1)；

若干固定在所述弧形立柱(1)上的防阻块(4)；

与若干防阻块(4)固定连接的波形板(2)；

以及分别连接所述弧形立柱(1)和基础(8)，为所述弧形立柱(1)提供斜向弹性支撑的预应力钢束(3)。

2.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述弧形立柱(1)与所述基础通过铰接组件(7)连接，其内部设置有限制所述弧形立柱(1)转动角度并使其复位的扭簧(16)。

3.根据权利要求2所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述基础(8)内设置有角钢支架(11)，与所述铰接组件(7)底部通过两个转向相反的地脚螺栓(14)连接。

4.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述基础(8)上固定限制所述弧形立柱(1)转动的限位挡板(6)。

5.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述预应力钢束(3)为若干股钢绞线缠绕而成。

6.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述预应力钢束(3)与弧形立柱(1)为锚固链接。

7.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，该半刚性护栏装置还包括与若干弧形立柱(1)连接的扶手(5)。

8.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述波形板(2)为三波波形板。

9.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，多块波形板(2)之间通过拼接螺栓(10)连接。

10.根据权利要求1所述的一种城市道路桥梁半刚性护栏装置，其特征在于，所述波形板(2)和防阻块(4)通过连接螺栓(9)固定。