混凝土护栏预制薄板结构及其再利用施工方法与流程

本发明属于交通安全防护领域，特别涉及混凝土护栏预制薄板结构及其再利用施工方法。

背景技术：

随着我国经济的快速增长和公路运输事业的蓬勃发展，交通量迅速增长，特别是大型重载车辆的增多，直接导致公路交通设施使用频率以及负荷的增加，人们越来越重视交通出行的安全，公路护栏作为交通安全的最后一道防线起到至关重要的作用。

目前，混凝土护栏是常用的公路护栏防护形式，通过多年应用实践其具有刚度大的优势，具备较大安全防护余量，混凝土护栏制作可分为预制工艺和现浇工艺，现阶段通常采用现浇的方式进行混凝土护栏的施工，其工艺相对成熟，能够保证质量，但现浇方式施工方法较为复杂，且施工周期长，占用空间大，对于“保通”改扩建公路不便于现场施工，后期养护维修也造成一定难度；由此产生预制工艺，在工厂内预制加工节段，现场通过标准节及锚固件进行拼装，这种方式可以节省现场侵占路面的时间，极大的缩短施工工期，但是为保证防护强度，既有预制护栏结构笨重，现场吊装同时连接锚固件非常困难，存在极大危险性，预制工艺质量参差不齐，难以保证现场拼装的线形控制，用途单一，在可再次利用护栏形式中几乎没有涉及，在拆除时往往采用破碎方式，造成极大的资源浪费。

基于以上可知，若结合混凝土护栏安全防护的优势，将其进行轻量化结构设计，同时进行施工方法优化，混凝土护栏将适合在桥梁或路基两种工况，即桥梁路侧护栏、或路基中分带护栏、或路基中分带开口护栏、或临时护栏，每种工况下的连接方式和连接构件均可能不同，但可通过相同的装配式构件进行连接，将实现混凝土护栏的可再利用功能，可应用在新建公路或改扩建公路的任何位置进行防护；同时近些年新材料的发展也可结合近来，利用超高性能混凝土（uhpc）解决混凝土强度不足，利用新型材料筋解决钢筋混凝土表面锈蚀的问题。综上所述，提出混凝土护栏预制薄板结构及其再利用施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供混凝土护栏预制薄板结构及其再利用施工方法，以解决预制混凝土护栏结构笨重，现场施工困难及可再利用的问题，增加混凝土护栏的适用范围。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

混凝土护栏预制薄板结构，其特征在于：包括轻型薄板标准节、装配式预留构件、支撑构件；

所述轻型薄板标准节是由构造筋和混凝土浇筑成形的预制壳体结构，所述轻型薄板标准节包括前面、背面、顶部和底部，所述轻型薄板标准节的顶部为凸出背面的块体，顶部与背面形成有夹角的倒“l”形板状结构，所述轻型薄板标准节的底部平摆于基础上且不相连，所述装配式预留构件预埋在轻型薄板标准节内部，所述装配式预留构件包括顶部预埋连接构件、底部预埋连接构件、纵向预埋连接构件，所述顶部预埋连接构件预埋在顶部的凹槽内，所述底部预埋连接构件预埋在背面与底部交界位置，所述纵向预埋连接构件包括顶部纵向预埋连接构件和底部纵向预埋连接构件，顶部纵向预埋连接构件预埋在所述轻型薄板标准节的两端且在顶部位置设置，底部纵向预埋连接构件预埋在所述轻型薄板标准节的两端且在底部位置设置，所述装配式预留构件露出混凝土部分设有螺栓孔，所述支撑构件上也设置匹配的螺栓孔，所述支撑构件与装配式预留构件对齐螺栓孔后通过穿入螺栓连接，所述支撑构件包括顶部支撑构件、底部支撑构件、背部支撑构件，所述支撑构件将若干个轻型薄板标准节通过螺栓锚固为整体。

进一步的，所述轻型薄板标准节截面厚度一般为5cm～20cm，所述轻型薄板标准节纵向长度一般为2m～4m，所述轻型薄板标准节的前面和背面的坡面形式为单坡面，或f型坡面，或加强型坡面，或直壁面，所述轻型薄板标准节由普通硅酸盐水泥或超高性能混凝土（uhpc）支模板浇筑制作，内部设置构造筋，所述轻型薄板标准节的构造筋为钢筋，或玻璃纤维筋，或玄武岩筋，或碳纤维筋，或高分子化合物筋。

进一步的，所述底部支撑构件为型钢结构或混凝土结构，所述顶部支撑构件和背部支撑构件为型钢结构，所述顶部预埋连接构件、底部预埋连接构件、纵向预埋连接构件为平板，或角钢，或槽钢，或钢管。

进一步的，轻型薄板标准节先设置为临时护栏，再利用形式包括中分带开口护栏、中分带标准段护栏及桥梁护栏，上述四种护栏形式均采用相同的轻型薄板标准节，通过变换支撑构件及装配式预留构件方式进行设置，具体施工步骤如下：

①工厂内通过构造筋和混凝土预制轻型薄板标准节，同时加工支撑构件和装配式预留构件，所述装配式预留构件包括顶部预埋连接构件、底部预埋连接构件、纵向预埋连接构件，所述纵向预埋连接构件包括顶部纵向预埋连接构件和底部纵向预埋连接构件，所述支撑构件包括顶部支撑构件、底部支撑构件、背部支撑构件，轻型薄板标准节内预埋装配式预留构件，加工完成后运至施工场地；

②首先应用为临时护栏形式时，所述轻型薄板标准节为背面对背面双排设置，双排设置的所述轻型薄板标准节的顶部相贴合，所述轻型薄板标准节的底部平摆在基础上，双排对应的所述轻型薄板标准节的顶部横向方向通过顶部支撑构件连接顶部预埋连接构件，双排对应的所述轻型薄板标准节的底部横向方向通过底部支撑构件连接底部预埋连接构件，所述轻型薄板标准节每节顶部纵向方向通过顶部支撑构件连接顶部纵向预埋连接构件，所述轻型薄板标准节的底部纵向方向通过底部支撑构件连接底部纵向预埋连接构件，所有构件之间的连接均通过螺栓；

③再利用为中分带开口护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节放置中分带开口位置备用；

④在工厂内加工有插拔立柱孔的顶部支撑构件和底部支撑构件，及与插拔立柱孔配合使用的插拔立柱；

⑤再利用为中分带开口护栏形式时，先在中分带开口位置的基础内间隔设置预留孔，所述轻型薄板标准节为背面对背面双排设置，所述轻型薄板标准节的底部平摆于基础上，双排对应的所述轻型薄板标准节的顶部横向方向通过顶部支撑构件连接顶部预埋连接构件，双排对应的所述轻型薄板标准节的底部横向方向通过底部支撑构件连接底部预埋连接构件，所述轻型薄板标准节每节顶部纵向方向通过顶部支撑构件连接顶部纵向预埋连接构件，所述轻型薄板标准节的底部纵向方向通过底部支撑构件连接底部纵向预埋连接构件，所述顶部支撑构件和底部支撑构件的插拔立柱孔位置与基础内间隔设置的预留孔位置相匹配，所述顶部支撑构件与底部支撑构件通过插拔立柱插入插拔立柱孔和预留孔内与基础形成锚固连接，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑥再利用为中分带标准段护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节放置中分带标准段位置备用；

⑦再利用为中分带标准段护栏形式时，先在中分带标准段位置的基础内设置嵌固槽，所述轻型薄板标准节为背面对背面双排设置在嵌固槽内，双排对应的所述轻型薄板标准节的顶部横向方向通过顶部支撑构件连接顶部预埋连接构件，双排对应的所述轻型薄板标准节的底部横向方向通过底部支撑构件连接底部预埋连接构件，所述轻型薄板标准节每节顶部纵向方向通过顶部支撑构件连接顶部纵向预埋连接构件，所述轻型薄板标准节的底部纵向方向通过底部支撑构件连接底部纵向预埋连接构件，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑧再利用为桥梁护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节放置桥梁上备用；

⑨再利用为桥梁护栏形式时，先在基础上设置预埋螺栓，所述轻型薄板标准节为单排设置，所述轻型薄板标准节的底部平摆于基础上，所述轻型薄板标准节每节纵向方向通过背部支撑构件顶部连接顶部纵向预埋连接构件和背部支撑构件底部连接底部纵向预埋连接构件形成锚固，所述轻型薄板标准节每节背部通过背部支撑构件连接顶部预埋连接构件和底部预埋连接构件形成锚固，背部支撑构件与轻型薄板标准节的背面贴合设置，所述背部支撑构件的位置与基础设置的预埋螺栓位置相匹配，所述背部支撑构件底面与基础通过预埋螺栓固定，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑩通过上述1～9步骤可以实现任意两种护栏形式之间的转换，如中分带开口护栏、中分带标准段护栏及桥梁护栏任意再利用为临时护栏时，将轻型薄板标准节拆卸备用，通过变换支撑构件及装配式预留构件方式进行设置即可。

进一步的，所述预埋螺栓通过预埋方式或植筋螺栓方式锚固在基础内。

进一步的，所述背部支撑构件底面焊接法兰板，法兰板设置螺栓孔，预埋螺栓穿过法兰板螺栓孔与桥梁锚固连接。

进一步的，所述基础包括路基或桥梁板。

采用上述技术方案后，本发明具有如下的有益效果：

（1）混凝土护栏轻量化结构设计，实现预制拼装混凝土护栏施工工艺，减少资源浪费；

（2）预制混凝土护栏壳体标准节，实现工厂化批量生产及可再利用需求，施工更简易；

（3）通用的装配式预留连接，方便连接，根据设置位置不同仅更换拼装构件即可；

（4）减轻桥梁荷载，保证桥梁主体结构荷载安全余量；

（5）采用新材料的轻量化混凝土护栏，将符合“平安交通、绿色交通”的政策。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍：

图1为本发明所述轻型薄板标准节断面图示例；

图2为本发明所述轻型薄板标准节正视图示例；

图3为本发明所述轻型薄板标准节俯视图示例；

图4为本发明所述临时护栏顶部支撑构件立体图示例；

图5为本发明所述临时护栏底部支撑构件立体图示例；

图6为本发明所述临时护栏断面图示例；

图7为本发明所述临时护栏正视图示例；

图8为本发明所述临时护栏俯视图示例；

图9为本发明所述再利用为中分带开口护栏顶部支撑构件立体图示例；

图10为本发明所述再利用为中分带开口护栏底部支撑构件立体图示例；

图11为本发明所述所述再利用为中分带开口护栏插拔立柱立体图示例；

图12为本发明所述再利用为中分带开口护栏断面图示例；

图13为本发明所述再利用为中分带开口护栏正视图示例；

图14为本发明所述再利用为中分带开口护栏俯视图示例；

图15为本发明所述再利用为中分带标准段护栏顶部支撑构件立体图示例；

图16为本发明所述再利用为中分带标准段护栏断面图示例；

图17为本发明所述再利用为中分带标准段护栏正视图示例；

图18为本发明所述再利用为中分带标准段护栏俯视图示例；

图19为本发明所述再利用为桥梁护栏背部支撑构件立体图示例；

图20为本发明所述再利用为桥梁护栏断面图示例；

图21为本发明所述再利用为桥梁护栏正视图示例；

图22为本发明所述再利用为桥梁护栏俯视图示例；

图23为本发明所述轻型薄板标准节再利用流程图示例。

附图标记

1轻型薄板标准节；2.前面；3.背面；4.顶部；5.顶部预埋连接构件；6.底部预埋连接构件；7.顶部纵向预埋连接构件；8.顶部支撑构件；9.底部支撑构件；10.背部支撑构件；11.基础；12.底部；13.预埋螺栓；14.插拔立柱孔；15.插拔立柱；16.预留孔；17.嵌固槽；18.凹槽；19.底部纵向预埋连接构件。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但是不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡是基于本发明内容所实现的技术属于本发明的范围。

如图1-3所示，为本发明轻型薄板标准节示例。所述轻型薄板标准节1是由构造筋和混凝土浇筑成形的预制壳体结构，所述轻型薄板标准节1包括前面2、背面3、顶部4和底部12，所述轻型薄板标准节1的顶部4为凸出背面3的块体，顶部4与背面3形成有夹角的倒“l”形板状结构，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆于基础11上且不相连，所述装配式预留构件预埋在轻型薄板标准节1内部，所述装配式预留构件包括顶部预埋连接构件5、底部预埋连接构件6、纵向预埋连接构件，所述顶部预埋连接构件5预埋在顶部4凹槽18内，所述底部预埋连接构件6预埋在背面3与底部12交界位置，所述纵向预埋连接构件包括顶部纵向预埋连接构件7和底部纵向预埋连接构件19，顶部纵向预埋连接构件7预埋在所述轻型薄板标准节1的两端且在顶部4位置设置，底部纵向预埋连接构件19预埋在所述轻型薄板标准节1的两端且在底部12位置设置，所述装配式预留构件露出混凝土部分设有螺栓孔。

所述轻型薄板标准节1截面厚度为10cm，所述轻型薄板标准节1纵向长度为4m，所述轻型薄板标准节1的前面2和背面3的坡面形式为f型坡面，所述轻型薄板标准节1由超高性能混凝土（uhpc）支模板浇筑制作，内部设置构造筋，所述轻型薄板标准节1的构造筋为玻璃纤维筋。

所述顶部预埋连接构件5和纵向预埋连接构件为平板，所述底部预埋连接构件6为角钢。

如图4所示，为本发明临时护栏顶部支撑构件立体图示例。所述顶部支撑构件8为平板，平板上设置螺栓孔。

如图5所示，为本发明临时护栏底部支撑构件立体图示例。所述底部支撑构件9为矩形钢管，钢管侧面上设置贯通的螺栓孔。

如图6-8所示，为本发明临时护栏示例。所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置，双排设置的所述轻型薄板标准节1的顶部4相贴合，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆在基础11上，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，所有构件之间的连接均通过螺栓。

如图9所示，为本发明再利用为中分带开口护栏顶部支撑构件立体图示例。所述顶部支撑构件8为矩形钢管，钢管两端侧面开长条孔，钢管两端设置上下面贯通的螺栓孔，钢管中心设置插拔立柱孔14。

如图10所示，为本发明再利用为中分带开口护栏底部支撑构件立体图示例。所述底部支撑构件9为矩形钢管，钢管两端侧面上设置贯通的螺栓孔，钢管中心设置插拔立柱孔14。

如图11所示，为本发明再利用为中分带开口护栏插拔立柱立体图示例。所述插拔立柱15截面形状为圆形，一部分插入基础11内，一部分贯穿顶部支撑构件8和底部支撑构件9上的插拔立柱孔14。

如图12-14所示，为本发明再利用为中分带开口护栏示例。先在中分带开口位置的基础11内间隔设置预留孔16，所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆于基础11上，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，所述顶部支撑构件8和底部支撑构件9的插拔立柱孔14位置与基础11内间隔设置的预留孔16位置相匹配，所述顶部支撑构件8与底部支撑构件9通过插拔立柱15插入插拔立柱孔14和预留孔16内与基础11形成锚固连接，其余构件之间的连接均通过螺栓。

如图15所示，为本发明再利用为中分带标准段护栏顶部支撑构件立体图示例。所述顶部支撑构件8为矩形钢管，钢管两端侧面开长条孔，钢管两端设置上下面贯通的螺栓孔。

所述底部支撑构件9与临时护栏应用结构相同。

如图16-18所示，为本发明再利用为中分带标准段护栏示例。先在中分带标准段位置的基础11内设置嵌固槽17，所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置在嵌固槽17内，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，其余构件之间的连接均通过螺栓。

如图19所示，为本发明再利用为桥梁护栏背部支撑构件立体图示例。所述背部支撑构件10由钢板焊接拼装组成，所述背部支撑构件10与轻型薄板标准节1的背面3截面形状相匹配，所述背部支撑构件10底面焊接法兰板，法兰板设置螺栓孔，预埋螺栓13穿过法兰板螺栓孔与桥梁锚固连接。

如图20-22所示，为本发明再利用为桥梁护栏示例。先在基础11上设置预埋螺栓13，所述轻型薄板标准节1为单排设置，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆于基础11上，所述轻型薄板标准节1每节纵向方向通过背部支撑构件10顶部连接顶部纵向预埋连接构件7和背部支撑构件10底部连接底部纵向预埋连接构件19形成锚固，所述轻型薄板标准节1每节背部通过背部支撑构件10连接顶部预埋连接构件5和底部预埋连接构件6形成锚固，背部支撑构件10与轻型薄板标准节1的背面3贴合设置，所述背部支撑构件10的位置与基础11设置的预埋螺栓13位置相匹配，所述背部支撑构件10底面与基础11通过预埋螺栓13固定，其余构件之间的连接均通过螺栓。

所述预埋螺栓13通过预埋方式或植筋螺栓方式锚固在基础11内。

所述基础11包括路基或桥梁板。

如图23所示，为本发明轻型薄板标准节再利用流程图示例。轻型薄板标准节1先设置为临时护栏，再利用形式包括中分带开口护栏、中分带标准段护栏及桥梁护栏，上述四种护栏形式均采用相同的轻型薄板标准节1，通过变换支撑构件及装配式预留构件方式进行设置，具体施工步骤如下：

①工厂内通过构造筋和混凝土预制轻型薄板标准节1，同时加工支撑构件和装配式预留构件，所述装配式预留构件包括顶部预埋连接构件5、底部预埋连接构件6、纵向预埋连接构件，所述纵向预埋连接构件包括顶部纵向预埋连接构件7和底部纵向预埋连接构件19，所述支撑构件包括顶部支撑构件8、底部支撑构件9、背部支撑构件10，轻型薄板标准节1内预埋装配式预留构件，加工完成后运至施工场地；

②首先应用为临时护栏形式时，所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置，双排设置的所述轻型薄板标准节1的顶部4相贴合，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆在基础11上，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，所有构件之间的连接均通过螺栓；

③再利用为中分带开口护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节1放置中分带开口位置备用；

④在工厂内加工有插拔立柱孔14的顶部支撑构件8和底部支撑构件9，及与插拔立柱孔14配合使用的插拔立柱15；

⑤再利用为中分带开口护栏形式时，先在中分带开口位置的基础11内间隔设置预留孔16，所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆于基础11上，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，所述顶部支撑构件8和底部支撑构件9的插拔立柱孔14位置与基础11内间隔设置的预留孔16位置相匹配，所述顶部支撑构件8与底部支撑构件9通过插拔立柱15插入插拔立柱孔14和预留孔16内与基础11形成锚固连接，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑥再利用为中分带标准段护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节1放置中分带标准段位置备用；

⑦再利用为中分带标准段护栏形式时，先在中分带标准段位置的基础11内设置嵌固槽17，所述轻型薄板标准节1为背面3对背面3双排设置在嵌固槽17内，双排对应的所述轻型薄板标准节1的顶部4横向方向通过顶部支撑构件8连接顶部预埋连接构件5，双排对应的所述轻型薄板标准节1的底部12横向方向通过底部支撑构件9连接底部预埋连接构件6，所述轻型薄板标准节1每节顶部4纵向方向通过顶部支撑构件8连接顶部纵向预埋连接构件7，所述轻型薄板标准节1的底部12纵向方向通过底部支撑构件9连接底部纵向预埋连接构件19，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑧再利用为桥梁护栏构件时，将现场临时护栏所有连接螺栓拆除，轻型薄板标准节1放置桥梁上备用；

⑨再利用为桥梁护栏形式时，先在基础11上设置预埋螺栓13，所述轻型薄板标准节1为单排设置，所述轻型薄板标准节1的底部12平摆于基础11上，所述轻型薄板标准节1每节纵向方向通过背部支撑构件10顶部连接顶部纵向预埋连接构件7和背部支撑构件10底部连接底部纵向预埋连接构件19形成锚固，所述轻型薄板标准节1每节背部通过背部支撑构件10连接顶部预埋连接构件5和底部预埋连接构件6形成锚固，背部支撑构件10与轻型薄板标准节1的背面3贴合设置，所述背部支撑构件10的位置与基础11设置的预埋螺栓13位置相匹配，所述背部支撑构件10底面与基础11通过预埋螺栓13固定，其余构件之间的连接均通过螺栓；

⑩通过上述1～9步骤可以实现任意两种护栏形式之间的转换，如中分带开口护栏、中分带标准段护栏及桥梁护栏任意形式之一再利用为临时护栏时，将轻型薄板标准节1拆卸备用，通过变换支撑构件及装配式预留构件方式进行设置即可。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。