一种半刚性桥梁防撞护栏转让专利

申请号 : CN201910959374.9

文献号 : CN110578294B

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发明人 : 王业路周勇军宋一凡霍五星孙楠楠沈传东周先功

申请人 : 长安大学

摘要 :

本发明公开一种半刚性桥梁防撞护栏,包括若干依次相连的护栏钢骨架结构,若干依次相连的护栏钢骨架结构形成联连拱结构;所述护栏钢骨架结构包括钢纵梁、拱形钢管和两个钢立柱,钢纵梁的两端分别与两个钢立柱固定连接,拱形钢管的两端分别与两个钢立柱固定连接;在所述联连拱结构两端的钢立柱之间锚固有拉索;钢纵梁、拱形钢管和拉索中,沿桥面的宽度的方向,钢纵梁靠近桥面一侧设置;拱形钢管设置于相对于钢纵梁距桥面距离较远的位置,拱形钢管的拱顶朝向桥面一侧,拱形钢管与钢纵梁之间连接有用于传力的钢管柱;拉索设置于相对于拱形钢管距桥面距离较远的位置。解决了现有技术中防撞护栏防撞性能不够的问题。

权利要求 :

1.一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,包括若干依次相连的护栏钢骨架结构,若干依次相连的护栏钢骨架结构形成联连拱结构;

所述护栏钢骨架结构包括钢纵梁(1)、拱形钢管(5)和两个钢立柱(6),钢纵梁(1)的两端分别与两个钢立柱(6)固定连接,拱形钢管(5)的两端分别与两个钢立柱(6)固定连接;

在所述联连拱结构两端的钢立柱(6)之间锚固有拉索(11);

钢纵梁(1)、拱形钢管(5)和拉索(11)中,沿桥面的宽度的方向,钢纵梁(1)靠近桥面一侧设置;拱形钢管(5)设置于相对于钢纵梁(1)距桥面距离较远的位置,拱形钢管(5)的拱顶朝向桥面一侧,拱形钢管(5)与钢纵梁(1)之间连接有用于传力的钢管柱(4);拉索(11)设置于相对于拱形钢管(5)距桥面距离较远的位置。

2.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,沿钢立柱(6)的高度方向并排设置多个钢纵梁(1),相邻钢纵梁(1)之间固定连接有若干能够参与受力分配的钢管横梁(3)。

3.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,沿钢立柱(6)的高度方向并排设置多个拱形钢管(5),每个拱形钢管(5)拱顶的位置对应一个钢纵梁(1),相邻拱形钢管(5)之间连接有若干能够参与受力分配的横向联系(2)。

4.根据权利要求2所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,护栏钢骨架结构上在朝向桥面一侧均匀设置有能够沿行车方向滚动的防撞滚筒,防撞滚筒包括防撞滚筒一(14)和防撞滚筒二(15),防撞滚筒一(14)安装在钢管横梁(3)上,防撞滚筒二(15)安装在拱形钢管(5)的拱顶位置。

5.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,防撞滚筒二(15)的直径大于防撞滚筒一的直径,防撞滚筒一(14)和防撞滚筒二(15)朝向路面一侧齐平。

6.根据权利要求4或5所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,防撞滚筒一(14)和防撞滚筒二(15)为圆筒状结构,采用PVC材质,内部填充不易燃的泡沫。

7.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,联连拱结构中,拉索(11)贯穿于拉索(11)两端锚固的钢立柱(6)之间的钢立柱(6)。

8.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,拱形钢管(5)的线形采用悬链线。

9.根据权利要求1所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,钢立柱(6)内部为中空的矩形构造,钢立柱(6)的内部设有工字加劲板(18),工字加劲板(18)设置位置以拉索(11)通过的竖向位置为中心设置。

10.根据权利要求4所述的一种半刚性桥梁防撞护栏,其特征在于,钢管横梁(3)、钢管柱(4)和拱形钢管(5)内部均填充有C40细碎石混凝土。

说明书 :

一种半刚性桥梁防撞护栏

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁工程领域,尤其涉及到一种半刚性桥梁防撞护栏。

背景技术

[0002] 桥梁护栏是指设置于桥梁上的护栏。其目的是为了防止失控车辆越出桥外,具有使车辆不能突破、下穿、翻越桥梁以及美化桥梁建筑的功能。桥梁护栏是桥梁的重要组成部分,桥梁护栏不但可以增加桥梁的美观和光彩,还可以起到很好的警示、阻隔和防止交通事故发生的作用桥梁护栏按照防撞性能划分可分为柔性桥梁护栏、半刚性桥梁护栏和刚性桥梁护栏之分,此产品其目的是为了防止失控车辆越出桥外,具有使车辆不能突破、下穿、翻越桥梁以及美化桥梁建筑的功能。柔性桥梁护栏的主要形式是缆索护栏,它是一种以数根施加初张力的缆索固定于立柱上而组成的结构,它主要依靠 缆索的拉应力来抵抗车辆的碰撞,吸收碰撞能量,此种产品具有较大缓冲能力的韧性护栏结构;刚性桥梁护栏是一种续的梁柱式护栏结,主要使用形势是波形梁护栏。它是一种以波纹状钢护栏板相互拼接并由立柱支律而组成的连续结构,它利用土基、立柱、波形梁的变形来吸收碰撞能量,并迫使失控车辆改变方向,此种产品具有一定的刚度和柔性;刚性桥梁护栏是一种以一定形状的混凝土块相互连接而组成的式结构,它利用失控车辆碰掩后爬高并转向来吸收碰能量。它的主要使用形势是混凝土护栏,此种护栏是一种基本上不变形的护栏结构。《公路交通安全设施设计细则》JTGT D81-2017规定高速公路和作为干线的一级公路,整体式断面中间带宽度小于或等于12m,或者12m宽度范围内有障碍物时,必须设置中央分隔带护栏。桥梁护栏受到碰撞力约为95~450kN不等;现有公路超载车辆时有发生,车辆越重对护栏的撞击力越大,对于超重车辆,常规的护栏很难对其起到防护作用。现在高等级公路大多使用的是SS级混凝土防撞护栏,虽然承载能力满足一定的撞击要求,但是变形小,耗能性差,极容易对车辆和人员造成一定的伤害。因此提供一种防撞性能更好(高承载力,耗能性好)的桥梁防撞护栏是亟待解决的问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种半刚性桥梁防撞护栏,以解决现有技术中防撞护栏防撞性能不够的问题。
[0004] 本发明采用的技术方案如下:
[0005] 一种半刚性桥梁防撞护栏,包括若干依次相连的护栏钢骨架结构,若干依次相连的护栏钢骨架结构形成联连拱结构;
[0006] 所述护栏钢骨架结构包括钢纵梁、拱形钢管和两个钢立柱,钢纵梁的两端分别与两个钢立柱固定连接,拱形钢管的两端分别与两个钢立柱固定连接;
[0007] 在所述联连拱结构两端的钢立柱之间锚固有拉索;
[0008] 钢纵梁、拱形钢管和拉索中,沿桥面的宽度的方向,钢纵梁靠近桥面一侧设置;拱形钢管设置于相对于钢纵梁距桥面距离较远的位置,拱形钢管的拱顶朝向桥面一侧,拱形钢管与钢纵梁之间连接有用于传力的钢管柱;拉索设置于相对于拱形钢管距桥面距离较远的位置。
[0009] 沿钢立柱的高度方向并排设置多个钢纵梁,相邻钢纵梁之间固定连接有若干能够参与受力分配的钢管横梁。
[0010] 沿钢立柱的高度方向并排设置多个拱形钢管,每个拱形钢管拱顶的位置对应一个钢纵梁,相邻拱形钢管之间连接有若干能够参与受力分配的横向联系。
[0011] 护栏钢骨架结构上在朝向桥面一侧均匀设置有能够沿行车方向滚动的防撞滚筒,防撞滚筒包括防撞滚筒一和防撞滚筒二,防撞滚筒一安装在钢管横梁上,防撞滚筒二安装在拱形钢管的拱顶位置。
[0012] 防撞滚筒二的直径大于防撞滚筒一的直径,防撞滚筒一和防撞滚筒二朝向路面一侧齐平。
[0013] 防撞滚筒一和防撞滚筒二为圆筒状结构,采用PVC材质,内部填充不易燃的泡沫。
[0014] 联连拱结构中,拉索贯穿于拉索两端锚固的钢立柱之间的钢立柱。
[0015] 拱形钢管的线形采用悬链线。
[0016] 钢立柱内部为中空的矩形构造,钢立柱的内部设有工字加劲板,工字加劲板设置位置以拉索通过的竖向位置为中心设置。
[0017] 钢管横梁、钢管柱和拱形钢管内部均填充有C40细碎石混凝土。
[0018] 本发明具有如下有益效果:
[0019] 本发明的半刚性桥梁防撞护栏,与现有半刚性缆索护栏相比,本发明通过钢纵梁、拱形钢管和钢立柱连接形成的拱形的护栏钢骨架结构,利用拱形受压承载力高的优点,能够承受较高的撞击力;同时,若干依次相连的护栏钢骨架结构形成联连拱结构,联连拱结构两端的钢立柱之间锚固有拉索,通过拉索能够使拱形的护栏钢骨架结构变成自平衡体系,能够防止拱形的护栏钢骨架结构的大变位;由于拉索的张紧力可以调整,因此能够通过调节拉索的张金利来调节本发明半刚性桥梁防撞护栏的受力状态,对不同路段采用不同的张紧应力状态,使本发明半刚性桥梁防撞护栏能够在高承载能力的情况下,承受撞击的变形当量适当调整。
[0020] 进一步的,护栏钢骨架结构上在朝向桥面一侧均匀设置有能够沿行车方向滚动的防撞滚筒,车辆撞击后防撞滚筒能够给汽车一个滚动向前的水平分力,减轻了汽车对护栏钢骨架结构的撞击力,即减小了对于车辆的损害,也减轻了对护栏钢骨架结构撞击损害。

附图说明

[0021] 图1为本发明一实施例中半刚性桥梁防撞护栏整体示意图(不带滚筒);
[0022] 图2为本发明另一实施例中半刚性桥梁防撞护栏整体图示(带滚筒);
[0023] 图3为本发明图1所示实施例中护栏钢骨架结构详图(从桥面向桥外的视角);
[0024] 图4为本发明图1所示实施例中护栏钢骨架结构详图(从桥外向桥面的视角);
[0025] 图5为本发明图1所示实施例中护栏钢骨架结构详图(带滚筒,从桥面向桥外的视角);
[0026] 图6为本发明图1所示实施例中护栏钢骨架结构详图(带滚筒,从桥面向桥外的视角);
[0027] 图7为本发明拱形钢管坐标放样图;
[0028] 图8为本发明拱形钢管和钢纵梁连接后的结构图;
[0029] 图9为本发明钢立柱三维结构图;
[0030] 图10为本发明钢立柱三维剖示图;
[0031] 图11为本发明钢立柱布置图;
[0032] 图12为本发明采用的拉索锚固装置构造图;
[0033] 图13为本发明采用的索夹三维构造图;
[0034] 图14为本发明采用的开通螺帽和螺管连接图;
[0035] 图15为本发明采用的螺管三维图;
[0036] 图16为本发明采用的开通螺帽三维构造图。
[0037] 图中,1—钢纵梁,2—横向联系,3—钢管横梁,4—钢管柱,5—拱形钢管,6—钢立柱, 7—立柱盖,8—立柱垫脚,9—钢垫板,10—螺母,11—拉索,12-钢垫板二,13—通孔一,14 —防撞滚筒一,15—防撞滚筒二,16—螺栓孔,17—拉索孔,18—工字加劲板,19—索夹,
20 —开通螺帽,21—螺管,22—螺栓,23—钢立柱(锚固区),24—钢立柱(非锚固区),25—椭圆通孔。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
[0039] 参照图1~图8,本发明半刚性桥梁防撞护栏,包括若干依次相连的护栏钢骨架结构,若干依次相连的护栏钢骨架结构形成联连拱结构;所述护栏钢骨架结构包括钢纵梁1、拱形钢管5 和两个钢立柱6,钢纵梁1的两端分别与两个钢立柱6固定连接,拱形钢管5的两端分别与两个钢立柱6固定连接;在所述联连拱结构两端的钢立柱6之间锚固有拉索11;钢纵梁1、拱形钢管5和拉索11中,沿桥面的宽度的方向,钢纵梁1靠近桥面一侧设置;拱形钢管5设置于相对于钢纵梁1距桥面距离较远的位置,拱形钢管5的拱顶朝向桥面一侧,拱形钢管
5与钢纵梁1之间连接有用于传力的钢管柱4;拉索11设置于相对于拱形钢管5距桥面距离较远的位置。
[0040] 作为本发明优选的实施方案,沿钢立柱6的高度方向并排设置多个钢纵梁1,相邻钢纵梁 1之间固定连接有若干能够参与受力分配的钢管横梁3。
[0041] 作为本发明优选的实施方案,沿钢立柱6的高度方向并排设置多个拱形钢管5,每个拱形钢管5拱顶的位置对应一个钢纵梁1,相邻拱形钢管5之间连接有若干能够参与受力分配的横向联系2。
[0042] 作为本发明优选的实施方案,如图5和图6所示,护栏钢骨架结构上在朝向桥面一侧均匀设置有能够沿行车方向滚动的防撞滚筒,防撞滚筒包括防撞滚筒一14和防撞滚筒二15,防撞滚筒一14安装在钢管横梁3上,防撞滚筒二15安装在拱形钢管5的拱顶位置。
[0043] 作为本发明优选的实施方案,防撞滚筒二15的直径小于防撞滚筒一的直径,防撞滚筒一 14和防撞滚筒二15朝向路面一侧齐平。
[0044] 作为本发明优选的实施方案,防撞滚筒一14和防撞滚筒二15为圆筒状结构,采用PVC 材质,内部填充不易燃的泡沫。
[0045] 作为本发明优选的实施方案,联连拱结构中,拉索11贯穿于拉索11两端锚固的钢立柱6 之间的钢立柱6。
[0046] 作为本发明优选的实施方案,如图7所示,拱形钢管5的线形采用悬链线。
[0047] 作为本发明优选的实施方案,钢立柱6内部为中空的矩形构造,钢立柱6的内部设有工字加劲板18,工字加劲板18设置位置以拉索11通过的竖向位置为中心设置。
[0048] 作为本发明优选的实施方案,钢管横梁3、钢管柱4和拱形钢管5内部均填充有C40细碎石混凝土。
[0049] 实施例1
[0050] 本实施例的半刚性桥梁防撞护栏,包括钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢立柱6、立柱盖7、立柱垫脚8、钢垫板一9、螺母10、拉索11、钢垫板二12、防撞滚筒一14、防撞滚筒二15、工字加劲板18、索夹19、开孔螺帽20、螺管21和螺栓22。详见图1~6。钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢垫板一9和钢垫板一12共同组成护栏钢骨架结构。钢纵梁1为内部中空的矩形结构,横截面的尺寸为:20cm (长)×30cm(宽),厚度为0.5cm,材料为Q345钢材。钢管横梁3为圆管形结构,外径为Φ8cm,壁厚为3mm,材料为Q345钢材;钢管横梁3作为钢纵梁1间的横向连接构件,参与受力分配,使钢纵梁1受到车辆撞击时受力力更为均匀,其内部填充C40混凝土。钢管柱4为圆管形结构,外径为Φ8cm,壁厚为3mm,材料为Q345钢材;钢管柱4作为钢纵梁1与拱形钢管5间的连接构件,将钢纵梁1受到的荷载传递到拱形钢管5上,其内部填充C40混凝土。拱形钢管5为圆管形结构,外径为Φ
8cm,壁厚为4mm,材料为Q345钢材;拱形钢管5的线形采用悬链线,如图7所示,悬链线坐标计算公式如下:
[0051] Y=f/(m-1)*(ch(k*ξ)-1)
[0052] ξ=X/(L/2)
[0053] k=ln(m+(m^2-1)^0.5)
[0054] 其中m=1.3,L=2.5,f=0.3
[0055] 拱形钢管5的两端均焊接有钢垫板一9。
[0056] 横向联系2为圆管形结构,外径为Φ8cm壁厚为3mm,横向联系2作为拱形钢管5间的横向连接构件,增强拱形钢管5的竖向稳定性。
[0057] 钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢垫板一9、钢垫板一12 和钢立柱6共同组成了护栏钢骨架,其中横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4和拱形钢管5的内部中空且相互连同,填充C40细碎石混凝土。钢纵梁1与钢管柱4焊接,中间不连通。
[0058] 拉索11为 钢绞线拧结成股,采用高强度低松弛钢绞线,其标准强度fpk=1860MPa,弹性模量Ep=1.95×105MPa,单根钢绞线公称直径 毫米,公称面积140平方毫米。
[0059] 钢垫板二12为一开孔的矩形钢板,钢垫板二12的长×宽=20cm×30cm,厚度为8mm,上面有5个螺栓通孔和一个拉索通孔,拉索通孔供拉索11穿过。钢垫板一12一端与拱形钢管5 焊接相连,钢垫板一12另一端与钢立柱6螺栓连接。拉索11穿过钢垫板一12,钢垫板一12 的拉索通孔孔径比拉索11直径大0.5cm。
[0060] 钢垫板一9为一开孔的矩形钢板,长×宽=20cm×30cm,厚度为8mm,钢垫板一9上面有 6个螺栓通孔。钢垫板一9一端与钢纵梁1焊接相连,另一端与钢立柱6螺栓连接。
[0061] 螺母10为常用的螺母构造。钢垫板一9和钢垫板二12上的螺栓直径为1.5cm。
[0062] 防撞滚筒一14和防撞滚筒二15均为特殊路段易发生事故的地方采用的构造。防撞滚筒一 14和防撞滚筒二15为圆筒状结构,PVC材质,内部填充不易燃的泡沫。防撞滚筒一14套在钢管横梁3上,可以钢管横梁3为转轴滚动;防撞滚筒二15套在拱架最中间(即拱顶部位) 的横向联系2上,可以横向联系2为转轴滚动。因横向联系2与钢管横梁3在钢纵梁1横向位置有所不同,防撞滚筒二15比防撞滚筒一14尺寸小些,以保证防撞滚筒一14和防撞滚筒二 15最外侧齐平,均匀受到车辆撞击作用。
[0063] 如图9和图10所示,钢立柱6为内部为中空的矩形构造,由四块钢板焊接组成,钢板厚度为1cm,材质采用Q345钢材;两侧钢板有针对钢垫板二12和钢垫板一9的螺栓通孔和拉索通孔。钢立柱6下面与立柱垫脚8焊接相连。钢立柱6内部有工字加劲板18以增强结构再受到拱形钢管5压力的局部稳定性。工字加劲板18设置位置以拉索通过的竖向位置为中心设置。钢立柱6垂直于桥面的一侧开有椭圆通孔25 ,用以调整索力和拧紧螺管21。结构详见图 9~图10。钢立柱6高度为1.2m。
[0064] 钢立柱6上有立柱盖7与其相连,立柱盖7与钢立柱6焊接相连。
[0065] 工字加劲板18的厚度为8mm,与钢立柱6内部紧紧焊接在一起。
[0066] 图12为拉索锚固结构图,拉索锚固结构包括索夹19、开通螺帽20、螺管21和螺栓22。拉索锚固结构仅在钢立柱(锚固区)23设置,拉索11贯穿钢立柱(非锚固区)24,形成三跨一联的连拱护栏;这样既有可靠的连拱锚固措施,又可以防止车辆撞击护栏时引起全线护栏的破坏。同时集一联长度护栏的合力平衡撞击力,详见图11。
[0067] 如图13所示,索夹19为环形构造,材料为低碳合金钢,用于夹紧拉索11,防止其出现滑脱。索夹19的预紧力由螺栓22提供。
[0068] 如图14和图15所示,螺管21为中空的螺钉状构造,内径为5cm,壁厚为0.5cm,外侧一半无螺纹,一半有螺纹。
[0069] 如图14和图16所示,开孔螺帽20为中空的螺帽状构造,内侧有螺纹,与螺管21的外侧螺纹相契合。开孔螺帽20外侧为八角形构造。
[0070] 结合图12~图16,拉索11依次通过螺管21、开孔螺帽20和索夹19,通过调整螺管21 和开孔螺帽20的相对位置实现对拉索11张紧和松弛。
[0071] 当有车辆荷载沿桥面斜向撞击护栏时,会先冲击钢纵梁1,钢管横梁3使得各片钢纵梁均为受力,共同抵御冲击力。再次内力重分配的钢纵梁1上的荷载会依次通过钢管柱4传递到拱形钢管5上;横向联系2使得各个拱形钢管更均匀受力,同时对其进行内力重分配。由于拱形钢管5内部填充了C40细碎石混凝土,钢管对混凝土形成三向约束,与单一材料的钢管相比,极大的提高承载能力和抵抗变形能力。钢立柱6对拱形钢管5的变形起限位作用,拉索11使得一联内相邻的钢立柱联系在一起,进一步限制了钢立柱6的变形,形成自平衡体系,减小了对另一联相接处钢立柱6的推力。
[0072] 针对事故频发地段,但桥位不高的地段,可以采用无防撞滚筒的半刚性防撞护栏;详见图 1。钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢垫板一9和钢垫板一12共同连接为一个整体结构,横向联系2、钢管横梁3、钢管柱6和拱形钢管5内部均在预制场填充C40细碎石混凝土后,与钢纵梁1焊接,连接其他构件,连接形成的整体结构与钢立柱6 螺栓连接(参见图3、图4和图8)。立柱垫脚8与钢立柱6焊接后,通过提前锚固在主梁上的带螺纹的钢筋牢固固定在桥面上。参照图11,以三个护栏钢骨架结构为一个单位,作为一联连拱结构。在该联连拱结构两端的钢立柱(锚固区)23设置拉索锚固装置,拉索11平行通过该联连拱结构,在钢立柱(非锚固区)24无拉索锚固装置且拉索11连续。钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢立柱6、钢垫板9、钢垫板二12和拉索11均安装到位后,通过扳手旋转开孔螺帽20,调整螺管21和开孔螺帽20的相对位置,调整拉索对结构产生的预紧力,控制护栏钢骨架结构的变形量,进而可控制护栏整体吸收撞击能量的能力;针对事故路段不同的车载撞击力,通过实施不同的预紧力,调整撞击源的受损程度。该方案实现两重防护,即护栏钢骨架结构作为第一重防护,利用拱形结构承压的优势和钢管混凝土材料三向混凝土的约束效应,进一步提升护栏的抗撞击能力。钢纵梁1的小变形将吸收撞击能量,减少对车辆的破坏。拉索11组成的节段式体系,相当于系杆拱,提升了拱形骨架的稳定性和限制位移。同时拉索采用高强度低松弛钢绞线,对车辆形成二次防护,防止其坠落出桥面。根据拉索11的松弛度可通过调整开孔螺帽20随时进行预张和松弛。该方案造型美观,拆解灵活,可工场预制,快速安装;且结构受力明确,通过双重防护,大大提高护栏的抗撞击能力,同时减少对车辆和人员的伤害。
[0073] 当有车辆荷载沿桥面斜向撞击护栏时,会先冲击防撞滚筒一14和防撞滚筒二15;由于防撞滚筒的转动特性,引导撞击荷载改变撞击力的方向,减小了撞击力在钢纵梁1的分力,钢管横梁3使得各片钢纵梁均为受力,共同抵御剩下的冲击力。再次内力重分配的钢纵梁1上的荷载会依次通过钢管柱4传递到拱形钢管5上;横向联系2使得各个拱形钢管更均匀受力,同时对其进行内力重分配。由于拱形钢管5内部填充了C40细碎石混凝土,钢管对混凝土形成三向约束,与单一材料的钢管相比,极大的提高承载能力和抵抗变形能力。钢立柱6对拱形钢管 5的变形起限位作用,拉索11使得一联内相邻的钢立柱联系在一起,进一步限制了钢立柱6 的变形,形成自平衡体系,减小了对另一联相接处钢立柱6的推力。
[0074] 针对事故频发地段,但桥位较高或上跨河流的地段,可以采用有防撞滚筒的半刚性防撞护栏;详见图2。钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢垫板一9和钢垫板一12共同连接为一个整体结构,横向联系2、钢管横梁3、钢管柱6和拱形钢管5内部均在预制场填充C40细碎石混凝土后,连接后的一个整体结构与钢纵梁1焊接,连接其他构件连接为一个整体结构与钢立柱6螺栓连接。如图5和图6所示,防撞滚筒一14和防撞滚筒二 15被安装在相应的位置。立柱垫脚8与钢立柱6焊接后,通过提前锚固在主梁上的带螺纹的钢筋牢固固定在桥面上。结合图11,以三个护栏钢骨架结构为一个单位,作为一联连拱结构。在该联连拱结构两端的钢立柱(锚固区)23设置拉索锚固装置,拉索11平行通过该联连拱结构,在钢立柱(非锚固区)24无拉索锚固装置且拉索11连续。钢纵梁1、横向联系2、钢管横梁3、钢管柱4、拱形钢管5、钢立柱6、钢垫板9、钢垫板二12、拉索11、防撞滚筒一14和防撞滚筒二15均安装到位后,通过扳手旋转开孔螺帽20,调整螺管21和开孔螺帽20的相对位置,调整拉索对结构产生的预紧力。该方案实现三重防护,即车辆撞击后防撞滚筒给其一个滚动向前的水平分力,护栏钢骨架结构作为第二重防护,利用拱形结构承压的优势和钢管混凝土材料三向混凝土的约束效应,进一步提升护栏的抗撞击能力。钢纵梁1的小变形将吸收撞击能量,减少对车辆的破坏。拉索11组成的节段式体系,相当于系杆拱,提升了拱形骨架的稳定性和限制位移。同时拉索采用高强度低松弛钢绞线,对车辆形成三次防护,防止其坠落出桥面。根据拉索11的松弛度可通过调整开孔螺帽20随时进行预张和松弛。该方案造型美观,拆解灵活,可工场预制,快速安装;且结构受力明确,通过双重防护,极大提高护栏的抗撞击能力,同时减少对车辆和人员的伤害。
[0075] 本发明的上述结构,均可采用工厂预制拼装,现场安装,能够极大的节省施工时间,缩短施工周期。与刚性混凝土护栏相比,承载能力接近,变形能力大,耗能性好,对车辆和人员防护性好。