一种公路桥梁加强型柔性防撞墙及其施工方法与流程

1.本发明属于桥梁工程领域，具体涉及一种公路桥梁加强型柔性防撞墙及其施工方法；本发明适用于高等级公路上跨越深水、深谷、桥下净空较大的高墩桥梁。


背景技术：

2.近年来伴随我国基础设施建设的不断推进，跨越深谷、库区、江河、海洋的高墩桥梁不断涌现，桥梁交安设施也应与时俱进，以应对复杂、繁重的交通状况。桥梁防撞墙作为最重要的桥梁交安设施，对其功能和防护等级的提升也变得尤为必要。传统的防撞墙为了防止在事故发生时偏离行车路线的车辆冲出桥面，多采用与主梁整体现浇施工的钢筋混凝土结构，而这种结构主要是依靠防撞墙的结构刚度抵抗车辆撞击，将高速行驶的失控车辆的动能全部转化为碰撞能，对车辆、驾驶人员的安全造成极大损害。
3.目前国内已有一些具有车辆发生撞击时耗减车辆动能的防撞设施出现。但是这些设施大多为防撞护栏形式，与传统的刚性防撞墙相比结构刚度显著降低，不能保证车辆是否会冲破护栏坠入桥下，很难应用到高墩桥梁的实际工程中。
4.且以往主要采用的人工监测交通事故的方法，交通事故发生后险情传输至交通运管中心的时间可能会出现滞后，影响事故处置和救援效率，某种程度上加剧了交通事故的生命、财产损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种公路桥梁加强型柔性防撞墙及其施工方法，主要解决的问题是克服以上现有桥梁防撞墙的局限性，降低事故对车辆、驾驶人员的伤害，提高交通事故的应急处置效率。
6.本发明通过一下技术方案实现：
7.一种公路桥梁加强型柔性防撞墙，包括防撞墙本体、转向轮、若干根预应力钢绞线、信号发射装置和应变传感器；
8.防撞墙本体的一侧沿纵向设置有拉紧的预应力钢绞线，预应力钢绞线上转动穿设转向轮，预应力钢绞线上设置应变传感器；
9.应变传感器用于采集预应力钢绞线的应变值，并传输给信号发射装置；
10.信号发射装置将预应力钢束的应变值发送至交通运管中心的接收终端，当预应力钢绞线应变值大于预设的阈值时，接收终端触发报警机制。
11.优选的，防撞墙本体的一侧沿桥梁走向设置有凹槽，转向轮位于防撞墙本体的凹槽内，且转向轮边缘伸出转向轮的凹槽外。
12.优选的，防撞墙本体设置在桥梁主梁上，预应力钢绞线为竖向贯通防撞墙本体及桥梁主梁布置。
13.进一步的，预应力钢绞线的上端通过第一锚块固定在防撞墙本体的顶部，预应力钢绞线的下端通过第二锚块固定在桥梁主梁上。
14.优选的，每根预应力钢绞线上穿设两个转向轮。
15.优选的，防撞墙本体顶部安装有栏杆。
16.优选的，应变传感器为振弦式钢索应变传感器，振弦式钢索应变传感器通过两端的锁紧块固定在预应力钢绞线的上端。
17.优选的，转向轮的材质为橡胶。
18.优选的，防撞墙本体为混凝土结构。
19.所述的公路桥梁加强型柔性防撞墙的施工方法，包括：
20.制作防撞墙本体；
21.在防撞墙本体开口内固定转向轮；
22.将应变传感器固定在预应力钢绞线上；
23.在转向轮中穿插安装了应变传感器的预应力钢绞线；
24.两端张拉预应力钢绞线至张拉设计值后，将预应力钢绞线两端固定；
25.安装信号发射装置。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.本发明设置转向轮，当车辆撞击防撞墙时，转向轮受到正向冲击力将发生转动，引导车辆行驶方向，防止车辆冲出桥梁；转向轮与预应力钢绞线协同防撞，耗散了车辆的冲击动能，防撞效果明显，既能降低事故车辆及驾驶员受到的损害，也能降低桥梁结构受到的损伤。预应力钢绞线上安装有应变传感器，用于监测预应力钢绞线的应变值，应变传感器将应变值传输至信号传输装置，信号传输装置将预应力钢绞线的应变值传输给交通运管中心的接收终端，当防撞墙受到车辆撞击时，钢束应变值发生突变，接收终端触发预警机制，向交通运管中心提示钢束应变值发生突变，可能出现交通事故，提高了交通运管中心对道路交通事故的应急处置效率，能使事故救援能力得到显著提升，有助于提升公路智能化管理水平。本发明实现了公路交通安全设施运行效率、安全水平和服务质量的有效提升，推动了交通新基建朝着数字化、智能化、系统化发展。
28.进一步的，预应力钢绞线竖向贯通防撞墙本体和桥梁主梁，可以增强防撞墙与主梁的整体性，并耗减车辆撞击时的冲击动能。
29.本发明结构简单，有利于提高施工效率，缩短桥梁建设周期，节约桥梁造价成本。
附图说明
30.图1为本发明具体实施方式的一种公路桥梁加强型柔性防撞墙构造的结构轴测图(a)及防撞装置构造图(b)；
31.图2为本发明具体实施方式的一种公路桥梁加强型柔性防撞墙构造的结构俯视图；
32.图3为本发明具体实施方式的一种公路桥梁加强型柔性防撞墙构造的结构主视图；
33.图4为本发明具体实施方式的一种加强型柔性公路桥梁防撞墙构造的结构侧视图。
34.标号说明：
35.1—栏杆；2—信号发射装置；3—第一锚块；4—混凝土防撞墙；5—转向轮；6—预应
力钢绞线；7—桥梁主梁；8—第二锚块；9—应变传感器。
具体实施方式
36.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，这些描述只是进一步解释本发明的特征和优点，并非用于限制本发明的权利要求。
37.如图1-4所示，一种公路桥梁加强型柔性防撞墙构造，主要包括防撞墙本体4、转向轮5、预应力钢绞线6、第一锚块3、第二锚块8、信号发射装置2、应变传感器9、栏杆1以及相关连接固定构件。
38.防撞墙本体4设置在桥梁主梁7上，防撞墙本体4的内侧沿纵向设置有拉紧的预应力钢绞线6，预应力钢绞线6上转动穿设转向轮5，预应力钢绞线6上设置应变传感器9。
39.应变传感器9用于采集预应力钢绞线6的应变值，并传输给信号发射装置2。
40.信号发射装置2将预应力钢束6的应变值发送至交通运管中心的接收终端，车辆撞击防撞墙时，预应力钢绞线6将发生显著变形，应变值将发生突变，即当预应力钢绞线6应变值大于钢绞线受力长度的2％时，接收终端将触发报警机制，提示交通运管中心该处预应力钢绞线6应变值突变，可能发生交通事故。钢绞线受力长度的2％是依据《无粘结钢绞线体外预应力束jt/t853-2013》5.2节体外束组装件5.2.1条钢绞线静载性能要求选取。从而提高交通事故应急反应能力和救援速度。
41.在本发明的一个具体实施例中，防撞墙本体4为现浇混凝土结构。且防撞墙本体4与桥梁主梁为整体现浇结构，并选用结构重心较低、稳定性较强的c字型构造，该构造通过模板实现。并在防撞墙本体、桥梁主梁的翼缘板上预留竖向贯通的预应力钢绞线孔道，以供预应力钢绞线6的安装。即防撞墙本体4的内侧沿桥梁走向设置有凹槽，转向轮5位于防撞墙本体4的凹槽内，且转向轮5边缘伸出转向轮5的凹槽外。
42.在本发明的一个具体实施例中，所述预应力钢绞线6为竖向贯通防撞墙及主梁布置，预应力钢绞线6的上端通过第一锚块3固定在防撞墙本体4的顶部，预应力钢绞线6的下端通过第二锚块8固定在桥梁主梁7上。通过竖向贯穿于防撞墙的预应力钢绞线为车辆撞击引起的变形提供了冗余度，并与转向轮协同作用，改变撞击后车辆的行驶方向。
43.在本发明的一个具体实施例中，防撞墙本体4顶部安装有栏杆1。
44.在本发明的一个具体实施例中，每根预应力钢绞线6上穿设两个转向轮5。单个转向轮5高度为防撞墙本体侧向开口高度的1/2，中间孔径略大于预应力钢绞线直径。
45.在本发明的一个具体实施例中，应变传感器9为gstp-zx-392型振弦式钢索应变传感器。振弦式钢索应变传感器通过两端的锁紧块(夹具)紧紧地固定在预应力钢绞线5的上半段，即转向轮的上方。
46.在本发明的一个具体实施例中，防撞墙上方安装的信号发射装置通过导线与预应力钢绞线上安装的应变传感器连接，实时采集预应力钢绞线应变值。
47.在本发明的一个具体实施例中，所述信号发射装置2由stm32f429单片机控制，设置于防撞墙顶面护栏后方。
48.在本发明的一个具体实施例中，转向轮为橡胶材质。
49.本发明一种加强型柔性公路桥梁防撞墙构造是施工方法步骤如下：
50.步骤一，浇筑桥梁主梁7，在桥梁主梁7的翼缘板相应位置处预留竖向贯通的预应
力钢绞线孔道，并在翼缘板下方设置第二锚块8。
51.步骤二，通过特制的c字型模板实现c字型现浇混凝土结构的防撞墙本体的制作，同样预留与翼缘板对应的预应力钢绞线孔道，向模板内浇筑混凝土并充分振捣，养护至设计强度值，得到防撞墙本体4。
52.步骤三，在防撞墙本体4开口内固定、安装转向轮5。
53.步骤四，通过应变传感器9两端的锁紧块夹具将其紧紧地固定在预应力钢绞线6上。
54.步骤五，在预留预应力钢绞线孔道及转向轮中穿插安装了应变传感器的预应力钢绞线6，并引出应变传感器9的导线。
55.步骤六，两端张拉预应力钢绞线至张拉设计值后，一端锚固于防撞墙本体4顶面，另一端锚固至桥梁主梁翼缘板底面的第二锚块8上。
56.步骤七，测量预应力钢绞线的张拉应变，确认应变传感器是否安装正常。采用高强度水泥砂浆封闭两端锚具。
57.步骤八，安装护栏。
58.步骤九，安装信号发射装置2，并与应变传感器9引出的导线相连。
59.步骤十，检查信号发射装置2与交通运管中心信号接收终端联络是否畅通。
60.当车辆撞击防撞墙的交通事故发生时，通过振弦式钢索应变传感器可以监测到预应力钢绞线应变出现突变，信息发射装置将该信息发送至交通运管中心的接收终端。
61.本发明的主要优点在于：该结构主体采用c字型构造，在提供安装内部装置空间的同时保证了整体的稳定性。该结构安全、可靠，通过竖向预应力钢绞线提高了防撞墙与主梁的整体性，增强了桥梁防撞墙的防护性能并通过预应力钢绞线与转向轮协同作用改变了车辆撞击方向。该结构防撞构件安装简单、便于更换，能极大降低发生交通事故后桥梁防撞设施的维修、更换成本。该结构智能、高效，能在第一时间将交通事故反馈至交通运管中心。此种形式的桥梁防撞墙极大的提高了结构的防撞性能，提升路网运行管理水平，降低交通事故的事故等级，提高事故救援效率，缓解交通拥堵，提升通行效率。且施工方便，智能化程度高。该发明主要适用于跨越深水、深谷，桥下净空较大的高墩桥梁。
62.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。