一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞的制作方法

本发明涉及道路交通安全防护设施领域，具体涉及一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞。

背景技术：

近年来，多次山区强烈地震、高位崩塌等地质灾害频繁发生以后，特别对于复杂地形条件的山区公路的抢通、保通已成为“生命线”工程。实践证明建设钢棚洞具有工厂预制、快速拼装的优点；但是其适应地形条件能力差，结构本身防落石能力差，抗侧压能力差的缺点也限制其大规模推广应用。但传统钢筋混凝土棚洞工期长、起不到抢通保通的作用。如何提高钢棚洞防护能力成为亟需解决的问题。

传统钢棚洞一般为横梁+立柱式，上部防护层为桁架与钢板组合形式进行防落石，该种方式防护能力有限，对于零星细小落石有用，对于高位崩塌作用较小，起不到防护作用，时常被落石击穿。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明公开一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞，采用箱型拼装结构，通过在钢棚洞顶部、以及边坡侧面安装柔性防护网体系，对钢棚洞结构进行全方位无死角防护，大幅提高钢棚洞的落石防护性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞，包括钢棚洞体，在所述钢棚洞体顶板靠山侧设置旋转支座，旋转支座与一根活塞弹簧撑杆底部相连，活塞弹簧撑杆顶部连接有滑轮，所述钢棚洞体上方设置有柔性防护网，柔性防护网一侧固定在钢棚洞体顶板远山侧，另一侧连接有拉绳，拉绳绕过滑轮锚固在边坡中，所述拉绳靠近边坡一端设有减压环。

本发明中，钢棚洞本身采用箱型拼装结构，以柔性防护网为防护体系，防护钢棚洞顶板免受落石冲击，当有落石落入柔性防护网时，可利用柔性防护网的大变形量来缓冲高位崩塌高能级落石的冲击能量，同时减压环启动，通过减压环与柔性防护网变形进行第一道耗能，当冲击能量过大时，在拉绳和滑轮作用下，触发活塞弹簧撑杆压缩，对落石冲击能量进行缓冲，实现第二道耗能，活塞弹簧撑杆压缩后，柔性网进一步变形，在此过程中落石作用时间被大大延长，落石冲击力也由一个脉冲力转化为一个平均力，进一步增强柔性网的缓冲能力，落石速度逐步降为零，当活塞弹簧撑杆弹簧、减压环和柔性防护网的回复力大于落石重力时，减压环、弹簧恢复原始长度，柔性防护网被绷直，落石被剥离钢棚洞范围，通过双重耗能，大幅提高钢棚洞的落石防护性能。

进一步的，所述钢棚洞体包括立柱、横梁和纵梁，横梁和纵梁相互连接构成顶板骨架和底板骨架，所述立柱连接顶板骨架和底板骨架。

进一步的，所述活塞弹簧撑杆可绕旋转支座旋转并固定，所述横梁上横向预留若干螺栓孔，螺栓孔用于安装辅杆，辅杆顶端向靠山侧倾斜。

旋转支座采用现有结构，其具体构造和原理在此不再描述。

进一步的，所述活塞弹簧撑杆包括杆体和活塞杆，杆体顶部为空心筒，空心筒内设置活塞杆，活塞杆顶部与滑轮相连，滑轮下方的活塞杆上套设有第一限位环，所述活塞弹簧撑杆上套设有第二限位环，第一限位环与第二限位环间固定一根弹簧，所述第一限位环直径大于活塞弹簧撑杆直径。

进一步的，所述辅杆顶端与活塞弹簧撑杆可拆卸相连。

在钢棚洞搭建过程中，根据钢棚洞侧面和顶部山体情况，调整活塞弹簧撑杆的角度并固定，然后将辅杆顶端和底端分别连接在活塞弹簧撑杆和横梁上，辅杆能够增加活塞弹簧撑杆的强度，提高其稳定性和抗冲击性，活塞弹簧撑杆的活塞杆连接滑轮，底部与杆体相连，其外部的弹簧其缓冲作用。

进一步的，所述立柱底部或横梁靠山侧设置有第二旋转支座，第二旋转支座连接一根第二活塞弹簧撑杆，第二活塞弹簧撑杆端部连接第二滑轮，所述立柱靠山侧设有第二防护网，第二防护网上侧与立柱顶面相连，下侧连接牵引绳，牵引绳绕过第二滑轮后锚固在边坡靠近底板骨架的一侧，牵引绳靠近边坡一侧设有第二减压环。

进一步的，所述第二活塞弹簧撑杆构造与活塞弹簧撑杆相同，所述立杆上竖向预留若干螺栓孔，螺栓孔用于安装加强杆，加强杆与第二活塞弹簧撑杆的杆体部分可拆卸相连。

本发明中，当边坡较陡时，落石通常只冲击钢棚洞顶板，因此只需设置活塞弹簧撑杆及柔性防护网等部件即可，当边坡较缓时，落石会冲击钢棚洞顶板和侧板，因此在钢棚洞靠山侧底部设置第二旋转支座、第二活塞弹簧撑杆，并设置用于防护钢棚洞侧板的第二防护网，第二活塞弹簧撑杆、第二防护网、加强杆等部件的工作原理与活塞弹簧撑杆、柔性防护网等部件类似。

安装时，根据边坡的形状调节第二活塞弹簧撑杆角度并固定，然后将加强杆两端与第二活塞弹簧撑杆和立柱相连，增强第二活塞弹簧撑杆稳固性，然后安装第二防护网，当落石从山体落入第二防护网内时，通过第二防护网和第二减压环的变形消减落石冲击力，进行第一道耗能，若冲击力过大则触发第二活塞弹簧撑杆弹簧压缩，进行第二道耗能，落石速度降为零后，通过弹簧、第二防护网和第二减压环的回复力将落石从第二防护网玻璃，实现对钢棚洞的全方位保护。

进一步的，所述立柱为工字钢，横梁和纵梁为箱型梁。

进一步的，所述柔性防护网包括支撑绳、卸扣和钢环网，所述钢环网设置在数条支撑绳间，钢环网与支撑绳间通过若干卸扣相连。

进一步的，所述旋转支座、活塞弹簧撑杆和滑轮结构设有若干组，并沿钢棚洞体纵向排布，所述旋转支座设置在横梁靠山侧或立柱顶端。

所述拉绳和牵引绳为若干条。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞，钢棚洞本身采用箱型拼装结构，以柔性防护网为防护体系，防护钢棚洞顶板免受落石冲击，当有落石落入柔性防护网时，可利用柔性防护网的大变形量来缓冲高位崩塌高能级落石的冲击能量，同时减压环启动，通过减压环与柔性防护网变形进行第一道耗能；

2、本发明一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞，当落石冲击能量过大时，在拉绳和滑轮作用下，触发活塞弹簧撑杆压缩，对落石冲击能量进行缓冲，实现第二道耗能，活塞弹簧撑杆压缩后，柔性网进一步变形，在此过程中落石作用时间被大大延长，落石冲击力也由一个脉冲力转化为一个平均力，进一步增强柔性网的缓冲能力，落石速度逐步降为零，当活塞弹簧撑杆弹簧、减压环和柔性防护网的回复力大于落石重力时，减压环、弹簧恢复原始长度，柔性防护网被绷直，落石被剥离钢棚洞范围，通过双重耗能，大幅提高钢棚洞的落石防护性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明活塞杆示意图；

图3为本发明活塞杆剖面示意图；

图4为本发明柔性防护网示意图；

图5为本发明落石初级防护示意图；

图6为本发明落石二级防护示意图；

图7为本发明落石弹出示意图；

图8为本发明陡坡防护示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-钢棚洞体，11-立柱，12-横梁，13-纵梁，14-顶板骨架，15-底板骨架，16-螺栓孔，17-辅杆，2-旋转支座，3-活塞弹簧撑杆，31-杆体，32-活塞杆，33-第一限位环，34-第二限位环，35-弹簧，4-滑轮，5-柔性防护网，51-支撑绳，52-卸扣，53-钢环网，6-拉绳，61-减压环，7-边坡，8-第二旋转支座，81-第二活塞弹簧撑杆，82-第二滑轮，9-第二防护网，91-牵引绳，92-第二减压环，10-加强杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明一种适用于山区任意地形的高能级防护钢棚洞，包括钢棚洞体1，在所述钢棚洞体1顶板靠山侧设置旋转支座2，旋转支座2与一根活塞弹簧撑杆3底部相连，活塞弹簧撑杆3顶部连接有滑轮4，所述钢棚洞体1上方设置有柔性防护网5，柔性防护网5一侧固定在钢棚洞体1顶板远山侧，另一侧连接有拉绳6，拉绳6绕过滑轮4锚固在边坡7中，所述拉绳6靠近边坡7一端设有减压环61。

实施例2

如图1-3所示，本实施例基于实施例1：所述钢棚洞体1包括立柱11、横梁12和纵梁13，横梁12和纵梁13相互连接构成顶板骨架14和底板骨架15，所述立柱11连接顶板骨架14和底板骨架15。

进一步的，所述活塞弹簧撑杆3可绕旋转支座2旋转并固定，所述横梁12上横向预留若干螺栓孔16，螺栓孔16用于安装辅杆17，辅杆17顶端向靠山侧倾斜。

进一步的，所述活塞弹簧撑杆3包括杆体31和活塞杆32，杆体31顶部为空心筒，空心筒内设置活塞杆32，活塞杆32顶部与滑轮4相连，滑轮4下方的活塞杆32上套设有第一限位环33，所述活塞弹簧撑杆3上套设有第二限位环34，第一限位环33与第二限位环34间固定一根弹簧35，所述第一限位环33直径大于活塞弹簧撑杆3直径。

进一步的，所述辅杆17顶端与活塞弹簧撑杆3可拆卸相连。

实施例3

如图1-3所示，本实施例基于实施例2：所述立柱11底部或横梁12靠山侧设置有第二旋转支座8，第二旋转支座8连接一根第二活塞弹簧撑杆81，第二活塞弹簧撑杆81端部连接第二滑轮82，所述立柱11靠山侧设有第二防护网9，第二防护网9上侧与立柱11顶面相连，下侧连接牵引绳91，牵引绳91绕过第二滑轮82后锚固在边坡7靠近底板骨架15的一侧，牵引绳91靠近边坡7一侧设有第二减压环92。

进一步的，所述第二活塞弹簧撑杆81构造与活塞弹簧撑杆3相同，所述立杆上竖向预留若干螺栓孔16，螺栓孔16用于安装加强杆10，加强杆10与第二活塞弹簧撑杆81的杆体31部分可拆卸相连。

实施例4

如图1-4所示，本实施例基于实施例3：所述立柱11为工字钢，横梁12和纵梁13为箱型梁。

进一步的，所述柔性防护网5包括支撑绳51、卸扣52和钢环网53，所述钢环网53设置在数条支撑绳51间，钢环网53与支撑绳51间通过若干卸扣52相连。

进一步的，所述旋转支座2、活塞弹簧撑杆3和滑轮4结构设有若干组，并沿钢棚洞体1纵向排布，所述旋转支座2设置在横梁12靠山侧或立柱11顶端。

如图5所示，落石与柔性防护网5和第二防护网9接触之初，柔性防护网5、第二防护网9、减压环61和第二减压环92发生变形，对高位崩塌高能级落石的冲击能量进行第一道耗能。

如图6所示，落石与柔性防护网5和第二防护网9接触后，过大的冲击力触发弹簧35压缩，对高位崩塌高能级落石的冲击能量进行第二道耗能，同时柔性防护网5和第二防护网9进一步变形，在此过程中落石作用时间被大大延长，落石冲击力也由一个脉冲力转化为一个平均力，进一步增强柔性防护网5和第二防护网9的缓冲能力，落石速度逐步降为零。

如图7所示，减压环61、第二减压环92、弹簧35恢复原始长度，柔性防护网5和第二防护网9被绷直，落石被剥离钢棚洞范围，通过双重耗能，大幅提高钢棚洞的落石防护性能

如图8所示，对于边坡7坡度较陡时，落石通常只能冲击钢棚洞顶板，因此只需设置活塞弹簧撑杆3、柔性防护网5等部件，无需设置第二活塞弹簧撑杆81、第二防护网9等部件。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。