一种浪溅区桥梁的锚固式UHPC曲面防撞护栏及其施工方法

一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏及其施工方法
【技术领域】
1.本发明涉及桥梁的防撞护栏技术领域，具体涉及一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏及其施工方法。


背景技术：

2.桥梁的防撞护栏是桥梁在运营阶段保障车辆运行安全以及周边人员财产安全的重要防护设施。随着国家公路建设水平和要求的提高，桥梁在海洋地区及沿海浪溅地区的应用愈加广泛频繁。
3.相关技术中，桥梁的防撞护栏多采用普通混凝现场浇筑形成，在沿海浪溅区长期的波浪荷载和干湿循环作用下，采用普通混凝土很容易导致防撞栏杆出现表面起皮、混凝土破损开裂、内部钢筋锈蚀等现象，这些不仅会影响桥梁护栏的美观效果，更主要的是严重降低护栏的防护能力，给人员和车辆带来巨大的威胁；同时采用现浇的方式，防撞护栏与桥梁主梁的施工不能同时进行，新旧混凝土交接处强度不够，受到车辆撞击后，容易出现分层断裂，存在安全隐患，并且现浇需要经过钢筋加工与绑扎、模板制作与安装、混凝土浇筑与养护、脱模等一系列施工工序，施工工序多周期长。因此，实有必要提供一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏及其施工方法以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是在于提供一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏及其施工方法，采用uhpc预制uhpc护栏主体，然后浇筑uhpc浇筑带的方式，可以极大的缩短施工周期，并且uhpc性能优良，使用寿命长，受到车辆冲撞时，uhpc护栏主体与主梁之间不易分层断裂。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏，包括uhpc护栏主体及uhpc浇筑带，桥梁主梁的边缘位置凹陷形成有锚固区，所述uhpc护栏主体的底部对应锚固在所述锚固区上，所述uhpc护栏主体包括用uhpc材料一体加工成型的护栏基座、加劲肋、第一固定部和第二固定部，所述护栏基座包括位于面向浪溅区一侧并用于接受波浪冲击的冲击面及与所述冲击面相对设置的背面，所述冲击面为向远离浪溅区方向凹陷的曲面，所述加劲肋设置于所述背面上，所述第一固定部设置于所述护栏基座的底部，并位于靠近所述冲击面的一侧，所述第一固定部与所述主梁位于浪溅区一侧的侧壁通过横向螺栓锚固，所述第二固定部设置于所述加劲肋的底部，所述第二固定部与所述锚固区的底部通过竖向螺栓锚固，所述uhpc护栏主体与所述锚固区的侧壁间隔形成有浇筑区，所述uhpc浇筑带浇筑于所述浇筑区内，所述uhpc浇筑带完全包覆所述第二固定部。
7.优选的，所述冲击面包括第一弧形面和第二弧形面，所述第一弧形面位于所述第二弧形面的上方，所述第一弧形面与所述第二弧形面的连接位置平滑过渡，所述第一弧形面和所述第二弧形面交接点的切线沿竖直方向设置。
8.优选的，所述第一弧形面的圆形角α1的取值范围为25
°‑
30
°
，半径r1的取值范围为1.8-2.4m；所述第二弧形面的圆形角α2的取值范围为25
°‑
45
°
，半径r2的取值范围为0.45-0.7m。
9.优选的，所述冲击面向所述背面方向贯穿设置有多个透水孔，所述透水孔的轴线沿水平方向设置。
10.优选的，所述uhpc护栏主体的底部还预埋有多根竖向钢筋，所述竖向钢筋设置于所述护栏基座的底部或所述加劲肋的底部，所述锚固区的底部凹陷形成有与所述竖向钢筋相对应的钢筋孔，所述竖向钢筋对应安插于所述钢筋孔内，所述竖向钢筋与所述钢筋孔之间的间隙填充有rpc无机胶。
11.优选的，所述uhpc护栏主体的背面预埋有多根横向钢筋，所述横向钢筋位于所述浇筑区内，所述主梁对应所述横向钢筋的位置设置有横向预留钢筋，所述横向钢筋与所述横向预留钢筋焊接固定，所述uhpc浇筑带完全包覆所述横向钢筋及所述横向预留钢筋。
12.优选的，所述uhpc护栏主体的底部与所述锚固区的连接界面涂覆有rpc无机胶。
13.优选的，所述uhpc护栏主体的底部与所述锚固区的连接界面设置凸台与凹槽的咬合结构，以形成限位，限制所述uhpc护栏主体晃动。
14.本发明还提供一种上述的浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏的施工方法，包括如下步骤：
15.s1：预制uhpc护栏主体，运输至施工现场；
16.s2：在主梁的钢筋孔内灌注rpc无机胶，在锚固区的底部涂覆rpc无机胶，然后将uhpc护栏主体吊装至锚固区上方，使uhpc主体上的竖向钢筋与主梁的钢筋孔对齐并插入，直至所述uhpc护栏主体与所述锚固区的底部贴合粘结，待rpc无机胶干结后形成固定；
17.s3：采用所述横向螺栓将所述第一固定部与主梁位于浪溅区一侧的侧壁锚固，采用所述竖向螺栓将第二固定部与所述锚固区的底部锚固；
18.s4：将所述uhpc主体上的横向钢筋与所述主梁的横向预留钢筋焊接固定，然后在所述浇筑区内浇筑uhpc浆体至主梁顶面齐平，凝固后形成所述uhpc浇筑带，所述uhpc浇筑带完全包覆所述第二固定部、横向钢筋及所述横向预留钢筋。
19.与相关技术相比，本发明的有益效果在于：
20.(1)uhpc护栏主体及uhpc浇筑带均采用uhpc材料制成，强度高，不易出现开裂，使用寿命长；
21.(2)冲击面采用曲面设计，且增设有透水孔，能够对波浪进行导流和削弱，从而减小波浪冲击力，具有更好的耐久性与稳定性，减少后期维护；
22.(3)uhpc护栏主体采用工厂预制生产，养护完成后再进行现场拼装，这样的施工方式快捷方便，缩短施工周期；
23.(4)通过uhpc浇筑带包覆第二固定部和横向钢筋形成自锁结构，可以提高对车辆的防撞性能。
【附图说明】
24.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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它的附图，其中：
25.图1为本发明提供的一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏的结构示意图；
26.图2为uhpc护栏主体的立体结构示意图；
27.图3为本发明提供的一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏的安装结构示意图；
28.图4为冲击面在不同内凹值下的结构示意图；
29.图5为冲击面的参数标示图；
30.图6为本发明提供的一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏的受车辆冲撞时的受力分析图。
【具体实施方式】
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合本技术的附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
32.请结合参阅图1-6，本发明提供一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏100，安装于桥梁的主梁200上。所述浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏100包括uhpc护栏主体10及uhpc浇筑带20，所述主梁200的边缘位置凹陷形成有锚固区210，所述uhpc护栏主体10对应锚固在所述锚固区210上，所述uhpc护栏主体10与所述锚固区210的侧壁间隔形成有浇筑区220，所述uhpc浇筑带20浇筑于所述浇筑区220内。
33.所述uhpc护栏主体10包括护栏基座11、加劲肋12、第一固定部13和第二固定部14。所述护栏基座11、加劲肋12、第一固定部13和第二固定部14采用uhpc材料一体加工成型，结构稳定。uhpc材料具有超高的强度性能，不易出现开裂，使用寿命长，可以降低养护成本。在实际应用中，可以在工厂预制所述uhpc护栏主体10，然后运输至施工现场完成安装即可，相比于现场浇筑混凝土的方式，一方面可以缩减浇筑的工序，另一方面不需要等待混凝土硬化，可以极大的缩短施工周期。
34.所述护栏基座11包括位于面向浪溅区一侧并用于接受波浪冲击的冲击面111及与所述冲击面相对设置的背面112，所述冲击面111为向远离浪溅区方向凹陷的曲面，所述冲击面111包括第一弧形面1111和第二弧形面1112，所述第一弧形面1111位于所述第二弧形面1112的上方，所述第一弧形面1111与所述第二弧形面1112的连接位置平滑过渡，所述第一弧形面1111和所述第二弧形面1112交接点的切线沿竖直方向设置。
35.当波浪冲击护栏时，根据动量守恒原理可将波浪的水平惯性力分解成垂直于曲面方向的分力和沿曲面切线方向的分力，其中沿曲面切线方向的分力将驱使波浪沿曲面流动，最终达到回流和波浪对冲的效果；垂直于曲面方向的惯性力将由护栏基座11承受。建立受力分析模型，经过分析发现，所述冲击面111的内凹值c对削弱波浪冲击力的效果起到主要影响作用，其中所述冲击面111的内凹值c指的是冲击面111的内凹深度，可以用于表征所述冲击面111的弯曲程度。
36.内凹值c较小时，所述冲击面111就愈加接近于直面，无法达到削弱波浪冲击力的效果；请参阅图3，当内凹值c较大时存在两种情况(以标准状态的内凹值为c0)：
37.(1)冲击面111的顶部向左侧倾斜，此时的内凹值c1＞c0，该种情况会导致护栏整体的中心在桥宽外侧偏远，会对主梁200产生额外的弯矩，会增加主梁200的荷载；
38.(2)冲击面111的中间位置向右侧凸出，此时的内凹值c2＞c0，这种情况会导致护栏整体占用桥面宽度过大，造成桥面空间的浪费。
39.因此，为了避免内凹值c过大或者过小，所述第一弧形面1111的圆形角α1的取值范围为25
°‑
30
°
，半径r1的取值范围为1.8-2.4m；所述第二弧形面1112的圆形角α2的取值范围为25
°‑
45
°
，半径r2的取值范围为0.45-0.7m。所述冲击面111的上方相对平缓，可以获得更大的防护区域，防止波浪直接冲击到桥面上行人或车辆；所述冲击面112的下方相对陡峭，可以加快波浪的回流速度。
40.进一步的，所述冲击面111向所述背面112方向贯穿设置有多个透水孔113，所述透水孔113的轴线沿水平方向设置。所述透水孔113的设置，可以减小波浪的冲击面积，降低波浪冲击荷载。再结合上述内凹值c的选择，从导流和削弱两个角度出发，减少了波浪对护栏的冲击，可以将波浪冲击荷载降低18-20％，极大的延长护栏的使用寿命。
41.所述加劲肋12设置于所述背面112上，用于加强所述uhpc护栏主体10整体的强度，所述加劲肋12的数量为多个，多个所述加劲肋12等距间隔排布。
42.所述第一固定部13设置于所述护栏基座11的底部，并位于靠近所述冲击面111的一侧，所述第一固定部13与所述主梁210位于浪溅区一侧的侧壁通过横向螺栓15锚固。
43.所述第二固定部14设置于所述加劲肋12的底部，所述第二固定部14与所述锚固区210的底部通过竖向螺栓16锚固。
44.所述uhpc护栏主体10的底部还预埋有多根竖向钢筋17，所述竖向钢筋17可以设置于所述护栏基座11的底部，也可以设置于所述加劲肋12的底部，本实施方式对此不做限制。所述锚固区210的底部凹陷形成有与所述竖向钢筋17相对应的钢筋孔，所述竖向钢筋17对应安插于所述钢筋孔内，所述竖向钢筋17与所述钢筋孔之间的间隙填充有rpc无机胶，所述rpc无机胶一方面起到填充固定作用，另一方面还可以起到阻隔空气和水的作用，使其内部的竖向钢筋17不易腐蚀生锈。
45.所述uhpc护栏主体10的背面112预埋有多根横向钢筋18，所述横向钢筋18位于所述浇筑区220内，所述主梁200对应所述横向钢筋18的位置设置有横向预留钢筋230，所述横向钢筋18与所述横向预留钢筋230钢筋焊接固定，共同受力。所述横向钢筋18与所述横向预留钢筋230钢筋焊接完成后，再浇筑所述uhpc浇筑带20，形成钢筋混凝土结构，使所述uhpc护栏主体10与所述主梁200连接形成一体，可以共同受力，极大的提高了对车辆的抗冲撞能力。请参阅图6，当车辆冲撞护栏时，车头的冲击力f直接作用下护栏基座11上，车辆的重量p会加载在所述uhpc浇筑带20上，并通过所述横向钢筋18及所述第二固定部14作用于所述uhpc护栏主体10上，此时护栏主体10处的最大剪切力位于所述加强肋12和所述第二固定部14的交接位置，由于所述护栏主体10采用uhpc材料一体成型，uhpc材料所提供的超强强度可以保证该位置不会出现断裂。同时，车辆的重量p会加载在所述uhpc浇筑带20上，构成所述uhpc护栏主体10与所述主梁200脱离的阻力，限制所述uhpc护栏主体10与所述主梁200脱离，形成自锁效果，避免uhpc护栏主体10受到车辆撞击后与所述主梁200脱离。
46.进一步的，所述uhpc护栏主体10的底部与所述锚固区210的连接界面还可以涂覆rpc无机胶，增加所述uhpc护栏主体10与所述主梁200的连接牢靠性。
47.更进一步的，所述uhpc护栏主体10的底部与所述锚固区210的连接界面还可以设置凸台与凹槽的咬合结构，以形成限位，限制所述uhpc护栏主体10晃动。
48.本发明还提供一种浪溅区桥梁的锚固式uhpc曲面防撞护栏的施工方法，包括如下步骤：
49.s1：预制uhpc护栏主体，运输至施工现场；
50.s2：在主梁的钢筋孔内灌注rpc无机胶，在锚固区的底部涂覆rpc无机胶，然后将uhpc护栏主体吊装至锚固区上方，使uhpc主体上的竖向钢筋与主梁的钢筋孔对齐并插入，直至所述uhpc护栏主体与所述锚固区的底部贴合粘结，待rpc无机胶干结后形成固定；
51.s3：采用所述横向螺栓将所述第一固定部与主梁位于浪溅区一侧的侧壁锚固，采用所述竖向螺栓将第二固定部与所述锚固区的底部锚固；
52.s4：将所述uhpc主体上的横向钢筋与所述主梁的横向预留钢筋焊接固定，然后在所述浇筑区内浇筑uhpc浆体至主梁顶面齐平，凝固后形成所述uhpc浇筑带，所述uhpc浇筑带完全包覆所述第二固定部、横向钢筋及所述横向预留钢筋。
53.与相关技术相比，本发明的有益效果在于：
54.(1)uhpc护栏主体及uhpc浇筑带均采用uhpc材料制成，强度高，不易出现开裂，使用寿命长；
55.(2)冲击面采用曲面设计，且增设有透水孔，能够对波浪进行导流和削弱，从而减小波浪冲击力，具有更好的耐久性与稳定性，减少后期维护；
56.(3)uhpc护栏主体采用工厂预制生产，养护完成后再进行现场拼装，这样的施工方式快捷方便，缩短施工周期；
57.(4)通过uhpc浇筑带包覆第二固定部和横向钢筋形成自锁结构，可以提高对车辆的防撞性能。
58.以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。