一种适用于钢棚洞的智能耗能装置及棚洞结构
技术领域
本发明涉及道路交通安全防护设施技术领域，具体涉及一种适用于钢棚洞的智能耗能装置及棚洞结构。
背景技术
近年来，多次山区强烈地震、高位崩塌等地质灾害发生以后，对其危害范围内的构筑物(如路面、桥梁、隧道进出口等)和人类活动(行驶车辆、过往人群等)构成了严重威胁，棚洞是一种应用于铁路、公路上方，防止危岩落石危害的最后一道防线，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，所以棚洞防护能级越来越受到重视。传统的防护棚洞主要是钢筋混凝土棚洞，有明洞式、框架式、悬臂式等类型，除此之外还有钢架棚洞，轻钢柔性棚洞等新型棚洞。其中钢筋混凝土棚洞应用最广，其基础一般设置在地面，以填土层作为落石的缓冲层以减少对结构的冲击力。实践证明建设钢棚洞具有工厂预制、快速拼装的优点，常用的防护棚洞立柱+横梁式，上部防护层为桁架与钢板组合形式进行防落石，结构防护能级有限，遇到高能级的落石通常望尘莫及。因此，需要设计一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，目的在于，解决现有技术中钢棚洞不能分等级智能感应控制对抗落石冲击性能的缺陷。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中钢棚洞不能分等级智能感应控制对抗落石冲击性能的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，包括棚洞顶部，所述棚洞顶部的上部设置有十字底座，所述十字底座的上部设置钢柱，4个相邻钢柱构成一个整体，所述钢柱顶部设置柔性防护网，所述柔性防护网通过支撑绳与十字底座滑动相连，所述支撑绳与所述钢柱滑动连接，所述支撑绳上设置有智能感应控制器。
现有技术是钢棚洞一般由横梁+立柱式构成，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；或是采用箱型拼装结构，通过在钢棚洞顶部、以及边坡侧面安装柔性防护网体系，也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缓冲。
本发明设置为装置顶部挂防护网，对落石进行第一道拦截；智能感应控制装置来控制支撑绳松弛度，并相应调节钢柱高度，对落石进行第二道拦截；棚洞顶部铺设缓冲层，对落石进行最后一道拦截，可通过三道拦截对落石能量进行极大的消耗，对保护棚洞和公路安全有积极作用，并且可以大幅提高棚洞抗落石冲击能力，还可以自动恢复，避免传统塑性变形耗能带来的后期修复问题，是一项道路抗震抢险保通关键技术。
本发明的工作原理为：高位崩塌落石接触柔性防护网时，若能量较小，支撑绳处于紧绷状态，可直接将落石弹离棚洞；若能量较大，超过支撑绳拉力设定阀值时，智能感应控制器控制支撑绳松弛，十字底座底部收缩圆盘转动，支撑绳变长，通过钢柱顶部滑轮使柔性防护网变柔，落石通过柔性防护网变形耗散一部分能量；若柔性防护网变形过大，超过变形阀值，智能感应控制器控制支撑绳收缩实现钢柱下降，下降高度由1.5米降为1米-0.6米；使落石接触棚洞顶部的EPE缓冲层，进行再一次耗能，最终将落石拦截下来。
进一步的，钢柱的顶部设置有滑轮，所述柔性防护网穿过滑轮与十字底座滑动连接；
所述柔性防护网穿过滑轮与十字底座滑动连接，连接设置在钢柱的顶端。
进一步的，十字底座上设置有与支撑绳相配合的滑槽，所述支撑绳通过滑槽进入收缩圆盘，所述支撑绳通过滑轮和收缩圆盘实现伸缩；
每个柔性防护网的四个角连接两根支撑绳，所述支撑绳通过钢柱上的两个滑轮与十字底座连接，具体地，两根支撑绳分别连接十字底座外端相邻的两个底座，起到了更好地支撑柔性防护网的作用，同时通过滑轮和收缩圆盘实现钢柱的伸缩，给钢柱一个向下的拉力，当柔性防护网变形过大，超过变形阀值，智能控制器控制钢柱下降高度。
进一步的，相邻钢柱通过两根槽钢固接，所述槽钢交叉设置；
所述相邻钢柱通过两根槽钢固接，所述槽钢交叉设置，所述钢槽起到了稳固钢柱的作用，使得钢柱不会在长时间的使用下变形或者倾斜，并且相邻钢柱形成剪刀撑相连，以提供钢柱纵向、侧向刚度，在各个装置协同工作时提供足够的稳定性。
进一步的，收缩圆盘的下部设置有螺栓，所述收缩圆盘通过螺栓与棚洞顶部连接；
所述螺栓插入棚洞顶部，所述设置在棚洞上部。
进一步的，智能感应控制器可拆卸式设置在支撑绳上。
进一步的，柔性防护网与棚洞顶板之间设置有缓冲层；
所述缓冲层进行再一次的耗能，最终将落石拦截下来。
进一步的，缓冲层由可发性聚乙烯材质制成，所述缓冲层的厚度为55-75cm。
进一步的，十字底座和钢柱的材质均为Hw350。
进一步的，钢柱高为0.5-1.5m；
所述钢柱高为0.5-1.5m，当若柔性防护网变形过大，超过变形阀值，智能控制器控制立柱下降高度，由1.5米降低。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，对于高危险区，在棚洞顶部安装本发明装置，该装置通过相邻4个装置，可连接成一整体，通过上部设置防护网、在支撑绳上设置智能感应控制装置、棚洞顶部铺设缓冲层三种防护设置共同实现对落石能量极大的消耗，对保护棚洞和公路安全有很重要的积极作用。
2.本发明一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，智能感应控制装置相邻4个为一整体，顶部挂高强度柔性防护网，柔性防护网由支撑绳通过钢柱与下部十字底座相连，立柱顶部有滑轮，十字座底部有支撑绳收缩圆盘，工作时，支撑绳可以通过滑轮和底部收缩盘自由伸长、缩紧，通过对支撑绳灵活的控制，使得柔性防护网也可自由调节松弛状态，从而落石通过柔性防护网变形而耗散一部分能量，通过不断的耗能才能将落石拦截下来。
3.本发明一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，可以大幅提高棚洞抗落石冲击能力，而且可以自动恢复，避免传统塑性变形耗能带来的后期修复问题，是一项道路抗震抢险保通关键技术。
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为智能耗能装置示意图。
图2为智能耗能装置协同工作示意图。
1-滑轮、2-支撑绳、3-十字底座、4-柔性防护网、5-缓冲层、6-钢柱、7-智能感应控制器、9-收缩圆盘、10-螺栓。
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和图2所示，本发明为一种适用于钢棚洞的智能耗能装置，包括棚洞顶部，所述棚洞顶部的上部设置有十字底座3，所述十字底座3的上部设置钢柱6，4个相邻钢柱6构成一个整体，所述钢柱6顶部设置柔性防护网4，所述柔性防护网4通过支撑绳2与十字底座3滑动相连，所述支撑绳2与所述钢柱6滑动连接，所述支撑绳2上设置有智能感应控制器7。
本发明的工作原理为：高位崩塌落石接触柔性防护网时，若能量较小，支撑绳处于紧绷状态，可直接将落石弹离棚洞；若能量较大，超过支撑绳拉力设定阀值时，智能感应控制器控制支撑绳松弛，十字底座底部收缩圆盘转动，支撑绳变长，通过钢柱顶部滑轮使柔性防护网变柔，落石通过柔性防护网变形耗散一部分能量；若柔性防护网变形过大，超过变形阀值，智能感应控制器控制支撑绳收缩实现钢柱下降，由1.5米降为1米-0.6米；使落石接触棚洞顶部的EPE缓冲层，进行再一次耗能，最终将落石拦截下来。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例基于实施例1，所述钢柱6的顶部设置有滑轮1，所述柔性防护网4穿过滑轮1与十字底座3滑动连接，支撑绳2连接滑轨与十字底座3的外端相邻的底座，起到了固定各个底座的作用，同时通过滑轮1和收缩圆盘9实现钢柱6的伸缩，给钢柱6一个向下的拉力，当若柔性防护网4变形过大，超过变形阀值，智能感应控制器7控制钢柱6下降高度；所述十字底座3上设置有与支撑绳2相配合的滑槽8，所述支撑绳2通过滑槽8进入收缩圆盘9，所述支撑绳2通过滑轮1和收缩圆盘9实现伸缩；所述相邻钢柱6通过两根槽钢固接，所述槽钢交叉设置，相邻钢柱6通过两根槽钢固接，所述槽钢交叉设置，所述钢槽起到了稳固钢柱6的作用，使得钢柱6不会在长时间的使用下变形或者倾斜，并且相邻钢柱6形成剪刀撑相连，以提供钢柱6纵向、侧向刚度，在各个装置协同工作时提供足够的稳定性；所述收缩圆盘9的下部设置有螺栓10，所述收缩圆盘9通过螺栓10与棚洞顶部连接；所述智能感应控制器7可拆卸式设置在支撑绳2上；所述柔性防护网4与棚洞顶板之间设置有缓冲层5；所述缓冲层5由可发性聚乙烯材质制成，所述缓冲层5的厚度为55-75cm；所述十字底座3和钢柱6的材质均为Hw350；所述钢柱6高为0.5-1.5m。
实施例3
如图1和图2所示，一种棚洞结构，包括实施例2的智能耗能装置，还包括支撑柱，所述支撑柱与十字底座3的底部连接。
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。
