CN214089444U - 一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置，包括设置在所述桥墩外面向山体侧的防撞装置，所述防撞装置由若干笼式防撞箱拼接而成，所述笼式防撞箱由内植钢筋的超高性能混凝土箱壁装配组合，箱壁均匀分布有排浆孔，内部填充有耗能颗粒物，所述颗粒物之间形成有排浆通道。该桥墩保护装置耗能效率高、消能模式稳定，安装施工便捷，耐久性能强，可有效保障山区陡峭坡体附近迎坡面桥墩的正常使用。
Description
技术领域
本实用新型属于桥墩防护技术领域，具体来说，涉及一种基于装配式设计的防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置。
背景技术
泥石流是由水、泥沙、巨石组成的复杂多相流体，沿坡面或者沟槽流动，属于山区一种不良的物理地质现象，具有爆发突然、历时短暂、能量大等特点。我国属于泥石流分布最为广泛的国家，陡峭山区经常发生巨石滚落或带巨石的混合物泥石流，泥石流的破坏力极大，通过冲刷、撞击、冲淤桥梁构造物,会造成对桥梁的直接破坏，其中巨石冲击能对桥墩安全形成巨大威胁，所造成的经济损失和人力资源的消耗是不容忽视的。我国西部地区由于地形地貌限制，公路或者铁路路线多采用桥梁直接跨过山谷。随着西部建设开发的不断发展，桥梁桥墩的防滚石和泥石流冲击的研究成为重要课题。针对这一问题，目前诸如专利CN103741610B、CN208668251U等桥墩防护措施多采取在桥墩周围安装固定式防撞装置的措施，通过缓冲弹簧对桥墩起缓冲保护作用，装置多使用钢材或普通混凝土等材料，需定期维修更换，阻拦能力有限且消能效果不明显。
泥石流区桥墩现有防护装置主要有以下缺点：(1)装置自身材料消能水平一般，所起到的缓冲效果不明显；(2)装置经过石块的多次冲击后容易发生变形和破坏，防撞能力减弱；(3)由于装置自身尺寸和材料限制，难以有效阻拦超大粒径滚石的冲击；(4)非装配式装置安装运输不便，增加了施工成本；(5)装置的耐久性能一般，且运营期间需要定期维护和检修，一旦受损破坏后，更换施工比较复杂，整体更换经济成本高。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置，该桥墩保护装置能够消耗泥石流和滚石的冲击能并阻隔泥石流和滚石对桥墩的直接冲击作用，有效保障山区陡峭坡体附近迎坡面桥墩的正常使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置，包括设置在所述桥墩外面向山体侧的防撞装置，所述防撞装置由若干笼式防撞箱拼接而成，所述笼式防撞箱的四周均匀分布有排浆孔，箱体内部填充有耗能颗粒物，颗粒物之间形成有排浆通道。
具体的，在所述防撞装置与所述桥墩之间还设有缓冲元件。
具体的，所述缓冲元件包括套在所述桥墩外的连接绳以及设置于所述连接绳上的橡胶垫块。
具体的，所述耗能颗粒物采用非级配的卵石或碎石。
具体的，所述排浆孔在所述笼式防撞箱的箱壁上均匀分布。
具体的，相邻两个所述笼式防撞箱之间通过连接螺栓连接。
具体的，所述防撞装置包括锥形挡墙和两个翼挡墙，所述锥形挡墙位于整个装置的最前端，两侧对称固定翼挡墙，所述桥墩位于所述锥形挡墙和两个翼挡墙围成的空间内。
具体的，所述笼式防撞箱采用超高性能混凝土箱体，所述超高性能混凝土箱体的箱壁内均匀分布有竖向钢筋和横向钢筋。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果在于：
本实用新型当泥石流或者滚石从山坡落下时，通过防撞装置达到改变滚石和泥石流运动轨迹目的，由于笼式防撞箱的透水性，水和泥沙可以通过笼式防撞箱，减小流体冲击力，同时箱内的耗能颗粒物起到耗能和减速作用，降低水和泥沙对装置和桥墩的冲击作用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的桥墩保护装置结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的桥墩保护装置侧视示意图；
图3是本实用新型实施例涉及的笼式防撞箱连接示意图；
其中：1-防撞装置；101-锥形挡墙；102-翼挡墙，2-笼式防撞箱；3-排浆孔；4-耗能颗粒物；5-桥墩；6-山体；7-连接绳；8-橡胶垫块；9-连接螺栓。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1和图2，一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置，包括设置在所述桥墩5外面向山体6侧的防撞装置1，该防撞装置1由若干笼式防撞箱2拼接而成，笼式防撞箱2的四周分布有排浆孔3，内部填充有耗能颗粒物4，颗粒物4之间形成有排浆通道，水和泥沙可以从排浆通道排出。
本实施例中，当滚石或者泥石流从山坡落下时，通过防撞装置1达到改变滚石和泥石流运动轨迹目的，由于笼式防撞箱2的透水性，水和泥沙可以通过笼式防撞箱2，减小流体冲击力，同时箱内的耗能颗粒物4起到耗能和减速作用，降低水和泥沙对装置和桥墩的冲击作用，不仅可以有效消耗泥石流和滚石的冲击能，而且可以阻隔泥石流和滚石对桥墩的直接冲击作用，有效保障山区陡峭坡体附近迎坡面桥墩的正常使用。
在一些可能实施的方案中，在防撞装置1与桥墩5之间还可以设置缓冲元件，利用缓冲元件防止防撞装置1对桥墩产生冲击作用，造成破坏。
具体的，缓冲元件包括套在桥墩5外的连接绳7以及设置于连接绳7上的橡胶垫块8，利用橡胶垫块8防止防撞装置1对桥墩产生冲击破坏，同时橡胶垫块8的经济成本较低。当然缓冲元件也可以采用缓冲弹簧等吸能部件。
参见图1和图3，在实际应用中，笼式防撞箱2可以采用密配筋超高性能混凝土(UHPC)材料制作，相邻两个笼式防撞箱2之间通过连接螺栓9连接，排浆孔3则均匀分布在笼式防撞箱2的箱壁上。本实施例中，笼式防撞箱2采用超高性能混凝土(UHPC)制作，因超高性能混凝土(UHPC)材料具有超高力学性能、高耗能性、高抗渗性以及超高耐久性等特性，因此在滚石反复冲击作用下笼式防撞箱2能保持良好的工作性能，使用年限较长，零维护，可有效保护桥墩免受滚石冲击。同时，箱壁配置的竖向钢筋和横向钢筋可进一步提高构件的防冲击能力。此外，采用装配式的防撞箱，施工安装也非常方便。
笼式防撞箱充分利用了密配筋高性能混凝土(UHPC)的高弹性、高韧性、高耗能性、高耐久性，消能和缓冲效果明显；装置可承受滚石和泥石流的反复冲击，在多次冲击下防撞能力无明显退化；笼式防撞箱有效尺寸较大，可以阻拦超大粒径滚石对桥墩的直接冲击；笼式防撞箱的箱壁装配组合连接，施工便捷；装置的耐久性能好，运营过程中可局部更换构件，经济成本较低。整个装置通过高变形箱壁缓冲直接碰撞力、超高性能混凝土变形吸能以及填充物摩擦耗能的方式，可消耗泥石流和滚石的冲击能并阻隔泥石流和滚石对桥墩的直接冲击作用，有效保障山区陡峭坡体附近迎坡面桥墩的正常使用。
具体的，笼式防撞箱2由多块超高性能混凝土板装配组合而成，超高性能混凝土板之间同样通过螺栓进行紧固连接，笼式防撞箱2可根据现场运输、装配条件选择工厂或现场拼装。
可以理解的是，耗能颗粒物4可以采用非级配卵石或碎石。箱体内部使用非级配卵石或碎石填充，可就地取材，经济环保，非级配卵石或碎石可保证水流和泥沙通过，减少桥墩流体压力，同时通过非级配卵石或碎石的摩擦起到耗能和防护作用。此外，耗能颗粒物4的粒径和排浆孔3的大小可以根据实际情况进行适应性调整，只需要满足笼式防撞箱2可以阻挡滚石冲击和消耗滚石冲击能，且排浆孔3和耗能颗粒物4之间的排浆通道能够分离泥水和泥浆即可。
参见图1，需要说明的是，防撞装置1包括锥形挡墙101和两个翼挡墙102，锥形挡墙101位于整个装置的最前端，两侧对称固定翼挡墙102，桥墩5位于锥形挡墙101和两个翼挡墙102围成的空间内。这样的设计方式，使得滚石无法通过防撞装置1，当滚石与泥石流移动至前端的锥形挡墙101时，锥形挡墙101间迫使滚石与泥石流改变运动轨迹远离桥墩5，使防护装置既不会受到太大的能量冲击，又有效保护了桥墩。
在实际应用中，该桥墩保护装置可以直接放置在承台或者周围河床上，不施加额外固定措施，仅利用自重和与缓冲元件的连接实现防撞装置的限位，减小在泥石流和滚石冲击作用下防撞装置对承台的附加作用力，同时冲击过程中与承台产生摩擦耗能。
本实施例中，笼式防撞箱由装配式高性能混凝土箱壁通过UHPC螺栓装配组合而成，充分利用密配筋的高性能混凝土(UHPC)的高弹性、高韧性、高耗能性、高耐久性，四周笼式箱壁均匀分布有排浆孔，内部填充有耗能颗粒物，颗粒物之间形成有排浆通道。通过高变形箱壁缓冲直接碰撞力、超高性能混凝土变形吸能以及填充物摩擦耗能的方式，消耗泥石流和滚石的冲击能并阻隔泥石流和滚石对桥墩的直接冲击作用。
该保护装置是一种通过高变形箱壁缓冲直接碰撞力、超高性能混凝土变形吸能以及填充物摩擦耗能以防止滚石和泥石流对桥墩造成破坏的桥墩保护装置。
上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种防滚石与泥石流冲击的桥墩保护装置，包括设置在所述桥墩外面向山体侧的防撞装置，其特征在于：所述防撞装置由若干笼式防撞箱拼接而成，所述笼式防撞箱的四周均匀分布有排浆孔，内部填充有耗能颗粒物，所述颗粒物之间形成有排浆通道。
2.根据权利要求1所述的桥墩保护装置，其特征在于：在所述防撞装置与所述桥墩之间还设有缓冲元件与其连接。
3.根据权利要求2所述的桥墩保护装置，其特征在于：所述缓冲元件包括套在所述桥墩外的连接绳以及设置于所述连接绳上的若干橡胶垫块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的桥墩保护装置，其特征在于：所述耗能颗粒物采用非级配的卵石或碎石。
5.根据权利要求1-3任一项所述的桥墩保护装置，其特征在于：所述排浆孔在所述笼式防撞箱的箱壁上均匀分布。
6.根据权利要求1-3任一项所述的桥墩保护装置，其特征在于：相邻两个所述笼式防撞箱之间通过连接螺栓连接。
7.根据权利要求1-3任一项所述的桥墩保护装置，其特征在于：所述防撞装置包括锥形挡墙和两个翼挡墙，所述锥形挡墙位于整个装置的最前端，两侧对称固定所述翼挡墙，所述桥墩位于所述锥形挡墙和两个翼挡墙围成的空间内。
8.根据权利要求1-3任一项所述的桥墩保护装置，其特征在于：所述笼式防撞箱采用超高性能混凝土箱体，所述超高性能混凝土箱体的箱壁内均匀分布有竖向钢筋和横向钢筋。
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