本发明专利技术公开了一种适用高能冲击的拦挡防护结构及其施工方法，包括布设于相对的两山体坡面之间的支撑桩阵列，支撑桩阵列呈一字状排布，包括至少两根支撑桩，相邻两支撑桩之间预设特定间距；所有支撑桩均固定于山体的下方，支撑桩之间连接拦挡网，且拦挡网穿过支撑桩阵列并延伸固定于两侧的山体坡面上；山体坡面上布设多个对拉板，对拉板一侧通过设置的反向预应力锚索与山体坡面固定，对拉板另一侧与拦挡网连接，用于锚固拦挡网；拦挡网的高度≥6m，拦挡网材质的屈服延伸率≥0.2%，断裂延伸率≥20%。本发明专利技术可以突破传统柔性拦挡网的防护能级，具有拦挡网受崩塌落石冲击后易维护的功能。能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种适用高能冲击的拦挡防护结构及其施工方法
[0001]本专利技术涉及山体防护
，尤其涉及一种适用高能冲击的拦挡防护结构及其施工方法。
技术介绍
[0002]在针对公路、铁路、矿山、市政等大型地质灾害的防护工程中，会从避防、拦挡、防护等方面着手，给出相应的治理措施。其中，主被动的拦挡网结构获得了应用。
[0003]如专利CN207714344U给出了一种用于复杂山区路堑边坡的被动防护网，布设于路堑边坡底部，包括：钢柱混凝土基础、工字钢柱、锚绳、锚杆、钢丝绳网、钢丝格栅、上支撑绳和下支撑绳；钢丝绳网铺挂在上支撑绳和下支撑绳之间；钢丝格栅铺挂在钢丝绳网的内侧。优点为：提供的用于复杂山区路堑边坡的被动防护网，具有造价低、施工方便、施工安全性高、制作和运输方便等特点，使工期和资金得到减少，达到高效经济的目的。
[0004]同时，研究人员还对钢丝绳网的设计进行了相应的研究和开发。如专利CN102261078A给出了钢丝绳网及包含钢丝绳网的主动防护网和落石防护栅栏，钢丝绳网是由钢丝绳编织成的网格状构件，钢丝绳相交的节点处由镀高尔凡防腐处理过的低碳钢丝进行紧密缠绕后，形成一钢丝绳网的网面节点连接件。该专利技术的钢丝绳网省工省料、经久耐用、寿命长、强度高，其可应用于制作主动防护网和落石防护栅栏，能够大大提高主动防护网和落石防护栅栏的强度和使用寿命。
[0005]但是，之前的研究仅能适用于一般能级冲击的场景，针对高位崩塌落石地质灾害体，冲击能量大，危害之严重，目前国内外对冲击能量达到5000kJ以上的防护拦挡网结构的研究相对缺乏。
[0006]随着公路、铁路建设大规模向艰险复杂的山区延伸，极端气候、地震频繁发生，致使线性工程建设及运营过程中地质灾害问题日益突出。艰险复杂环境下，高位崩塌落石频发，冲击能量大，传统的主被动防护网的防护能级难以满足目前防护需求，亟需研究设计适用高能冲击，应用于恶劣环境的拦挡网防护结构。
[0007]因此，研制适用高能冲击的拦挡网防护结构，以实现在高位崩塌落石频发，冲击能量大的恶劣场景的应用是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0008]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种适用高能冲击的拦挡防护结构及其施工方法，应用于两山体坡面之间，布设呈一字状排布的支撑桩阵列，各个支撑桩之间连接拦挡网，且拦挡网的两侧通过对拉板与山体坡面锚固，设置拦挡网高度、材质的屈服延伸率和断裂延伸率，可以突破传统柔性拦挡网的防护能级，且易维护，具有适用高能冲击、大高度、易维护且柔性的功能。
[0009]第一方面，本专利技术提供一种适用高能冲击的拦挡防护结构，包括：布设于相对的两山体坡面之间的支撑桩阵列，支撑桩阵列呈一字状排布，包括至少两根支撑桩，相邻两支撑
桩之间预设特定间距；所有支撑桩均固定于山体的下方，支撑桩之间连接拦挡网，且拦挡网穿过支撑桩阵列并延伸固定于两侧的山体坡面上；山体坡面上布设多个对拉板，对拉板一侧通过设置的反向预应力锚索与山体坡面固定，对拉板另一侧与拦挡网连接，用于锚固拦挡网；拦挡网的高度≥6m，拦挡网材质的屈服延伸率≥0.2%，断裂延伸率≥20%。
[0010]支撑桩阵列起到固定整个拦挡网结构的作用，拦挡网在受落石具有高屈服强度和高均匀延伸率，落石冲击到拦挡网上并停止的整个过程中的主要能量转换为：崩塌落石的重力势能转化为动能，冲击到拦挡网，拦挡网材质具有良好的延伸率性，延伸做功吸收冲击能量而停止。拦挡网穿过支撑桩阵列锚固在对拉板上，对拉板的设置方便整个拦挡网结构在受到高能冲击出现性能减弱甚至破坏时的拆卸和更换。
[0011]进一步的，拦挡网为包括多束的横向钢绞线和纵向钢绞线的井字形结构，横向钢绞线与对拉板连接，相邻横向钢绞线之间的间距≤0.3m。
[0012]进一步的，相邻横向钢绞线之间的间距满足以下关系：其中，h为相邻横向钢绞线之间的间距，n为拦挡防护结构中横向钢绞线的数量，V为落石的当量体积；拦挡防护结构中横向钢绞线的数量n满足以下关系：拦挡防护结构中横向钢绞线的数量n满足以下关系：拦挡防护结构中横向钢绞线的数量n满足以下关系：其中，M落石的质量，H为山体坡面的垂直高度当量值，W1为单束横向钢绞线的弹性阶段做功，W2为单束横向钢绞线的塑性阶段做功，F1为施加在单束横向钢绞线的预紧力，F2为单束横向钢绞线的屈服临界力，L为单束横向钢绞线的长度，，为单束横向钢绞线预紧拉伸率，为单束横向钢绞线屈服延伸率，为单束横向钢绞线塑性变形伸长率。
[0013]崩塌落石的重力势能转化为动能，冲击到拦挡网。基于拦挡网材质的自身属性，设计相邻横向钢绞线的间距，以此能适用高能冲击。
[0014]进一步的，每个对拉板两侧的反向预应力锚索数量与横向钢绞线的数量比值≥0.3，每个对拉板位于地面以上的高度与位于地面以下的高度比值≤7.4。
[0015]进一步的，拦挡网顶部和底部通过T型扣件捆绑至少两束横向钢绞线形成顶部横向钢绞线和底部横向钢绞线，并与交汇的单束纵向钢绞线固定，拦挡网的其他横向钢绞线与纵向钢绞线呈现每束一一交叉，且交叉处采用十字扣件固定。
[0016]进一步的，T型扣件一端为捆绑顶部横向钢绞线或底部横向钢绞线的卡套，卡套通过位于顶部横向钢绞线或底部横向钢绞线两侧的螺栓固紧，另一端为U型连接叉耳，U型连接叉耳的前侧与卡套的铰接，U型连接叉耳的后侧通过楔形组件与单束纵向钢绞线固定；其中，楔形组件包括锁紧螺母、压紧螺母、楔形卡片及楔形卡片外套，楔形卡片与
单束纵向钢绞线卡合固定，锁紧螺母及压紧螺母将楔形卡片外套固定包裹楔形卡片与单束纵向钢绞线卡合部。
[0017]十字扣件和T型扣件均采用高屈服强度和高均匀拉伸率的材质制作，并考虑顶部和底部的冲击，将横向钢绞线和纵向钢绞线进行固定，以此使得整个拦挡网耐高能冲击。
[0018]进一步的，每个支撑桩上设置多根预应力锚索，每根预应力锚索一端与支撑桩的侧壁固定连接，另一端锚固于山体的下方，同一个支撑桩上的所有预应力锚索位于同一平面内，并与拦挡网垂直；每个支撑桩设置有多根竖向配筋，竖向配筋等间距的布置于支撑桩内；支撑桩包括上段、中段及底段，上段、中段与底段的高度比值为（0.8~1.2）:（4.8~5.2）:（2.8~3.2）；相邻两预应力锚索间距分别在上段、中段与底段的比值为（0.9~1.1）：（1.4~1.6）：（2.9~3.1）。
[0019]进一步的，竖向配筋的数量计算公式如下：其中，m为竖向配筋的数量，τ为每个支撑桩的弯矩，f
y
为竖向配筋的屈服强度，B
s
为单根竖向配筋的截面积，h0为每个支撑桩的截面高度，为每个支撑桩保护层的厚度。
[0020]进一步的，每个支撑桩的弯矩计算公式如下：其中，将支撑桩从顶端向底端按每段长h1分为n等分，τ为支撑桩的弯矩，E为支撑桩的弹性模量，I为支撑桩的截面惯性距，x为支撑桩的水平挠度。
[0021]支撑桩的稳固对整个拦挡结构的稳定性起到至关重要的作用。基于对落石冲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用高能冲击的拦挡防护结构，其特征在于，包括：布设于相对的两山体坡面之间的支撑桩阵列，支撑桩阵列呈一字状排布，包括至少两根支撑桩，相邻两支撑桩之间预设特定间距；所有支撑桩均固定于山体的下方，支撑桩之间连接拦挡网，且拦挡网穿过支撑桩阵列并延伸固定于两侧的山体坡面上；山体坡面上布设多个对拉板，对拉板一侧通过设置的反向预应力锚索与山体坡面固定，对拉板另一侧与拦挡网连接，用于锚固拦挡网；拦挡网的高度≥6m，拦挡网材质的屈服延伸率≥0.2%，断裂延伸率≥20%。2.如权利要求1所述的拦挡防护结构，其特征在于，拦挡网为包括多束的横向钢绞线和纵向钢绞线的井字形结构，横向钢绞线与对拉板连接，相邻横向钢绞线之间的间距≤0.3m。3.如权利要求2所述的拦挡防护结构，其特征在于，相邻横向钢绞线之间的间距满足以下关系：其中，h为相邻横向钢绞线之间的间距，n为拦挡防护结构中横向钢绞线的数量，V为落石的当量体积；拦挡防护结构中横向钢绞线的数量n满足以下关系：n满足以下关系：n满足以下关系：其中，M落石的质量，H为落石崩落位置到碰撞冲击拦挡网接触位置的高差，W1为单束横向钢绞线的弹性阶段做功，W2为单束横向钢绞线的塑性阶段做功，F1为施加在单束横向钢绞线的预紧力，F2为单束横向钢绞线的屈服临界力，L为单束横向钢绞线的长度，为单束横向钢绞线预紧拉伸率，为单束横向钢绞线屈服延伸率，为单束横向钢绞线塑性变形伸长率。4.如权利要求2所述的拦挡防护结构，其特征在于，每个对拉板两侧的反向预应力锚索数量与横向钢绞线的数量比值≥0.3，每个对拉板位于地面以上的高度与位于地面以下的高度比值≤7.4。5.如权利要求2所述的拦挡防护结构，其特征在于，拦挡网顶部和底部通过T型扣件捆绑至少两束横向钢绞线形成顶部横向钢绞线和底部横向钢绞线，并与交汇的单束纵向钢绞线固定，拦挡网的其他横向钢绞线与纵向钢绞线呈现每束一一交叉，且交叉处采用十字扣件固定。6.如权利要求5所述的拦挡防护结构，其特征在于，T型扣件一端为捆绑顶部横向钢绞线或底部横向钢绞线...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉芳，姚勇，袁坤，万军利，张文超，李健，刘梦佳，杨忠民，尹振华，宋国壮，轩亚飞，张鹏，陈恭明，陈昌恒，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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