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专利号: 2021107177888
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 道路、铁路或桥梁的建筑
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.灾害评估方法,其特征在于:其采用一种旋转式智能防冲击钢柱,旋转式智能防冲击钢柱包括圆管截面钢柱(1),圆管截面钢柱(1)上套接有旋转筒(2),旋转筒(2)用于引导和缓冲落石;旋转筒(2)包括两个半圆柱状体的筒身(3),筒身(3)上设有耳板(4),耳板(4)上穿设有高强螺栓(5);筒身(3)为空心结构且筒身(3)内设有多个缓冲折板(6),筒身(3)外侧设有多个纵肋(7),纵肋(7)和缓冲折板(6)均在圆管截面钢柱(1)径向上;圆管截面钢柱(1)上部连接有带孔柱顶板(8),下部连接有柱脚耗能节点(9),圆管截面钢柱(1)和旋转筒(2)上分别装有倾角仪(10),带孔柱顶板(8)连接有拉锚绳(11),拉锚绳(11)上连接有耗能器(12);

柱脚耗能节点(9)包括顶板(13)和底板(14),顶板(13)和底板(14)上分别设有多个柱脚耳板(15),底板(14)上的柱脚耳板(15)通过一螺杆(16)和一螺母固定并预紧,顶板(13)的柱脚耳板(15)转动套接在螺杆(16)上;

并包括以下步骤:

一、当落石冲击防护系统,圆管截面钢柱(1)和旋转筒(2)上的倾角仪(10)监测到转动;

二、倾角仪(10)倾角小于阈值0.5°时,认为转动由环境振动和小碎石所致,不发送无线信号;当转角超过阈值0.5°时,发送无线信号至数据中心,报告灾害发生的时空位置及转角θ1,θ2;

三、基于能量方法评估灾害规模;评估方法包括以下步骤:a、确定预估灾害冲击动能Ek,由下式确定:Ek=αE=α(E1+E2+E3);

式中E为预估冲击动能下限,E1、E2、E3分别为柱脚耗能节点(9)摩擦耗能、旋转筒(2)与圆管截面钢柱(1)摩擦耗能、耗能器(12)耗能,α为放大系数,取1.3~1.5;

柱脚耗能节点(9)摩擦耗能E1由下式确定:式中R1为柱脚耳板(15)的旋转半径,T1为螺杆(16)的预紧力,θ1为钢柱转角,μ1为钢柱耳板间摩擦系数;r是变量;

旋转筒(2)摩擦耗能E2由下式确定:E2=16T2R2θ2μ2;

式中R2为圆管截面钢柱(1)半径,T2为每个高强螺栓(5)的预紧力,θ2为旋转筒(2)转角,μ2为圆管截面钢柱(1)与旋转筒(2)间摩擦系数;

耗能器(12)耗能E3由下式确定:式中TED为耗能器(12)的平均工作拉力,h为圆管截面钢柱(1)高,x0为柱脚至拉锚绳(11)锚点距离,θ1为钢柱转角,β为圆管截面钢柱(1)与坡面的初始夹角,l0为拉锚绳(11)原长;

b、确定防护系统的工作状态,确定方法为:Ek≤ESEL=EMEL/3时,正常拦截小能量落石,无需清理,无需修复;ESEL<Ek≤EMEL时,正常拦截大能量落石,需清理,需修复;Ek>EMEL时,系统可能发生破坏,需清理,需修复;其中,Ek为预估灾害冲击动能,ESEL为防护系统正常工作能级,EMEL为防护系统极限工作能级,ESEL=EMEL/3;

四、结合时空信息,灾害规模配备资源清理落石,修复系统。

2.根据权利要求1所述的灾害评估方法,其特征在于:柱脚耗能节点(9)为一带摩擦阻尼的单向铰支座。

3.根据权利要求2所述的灾害评估方法,其特征在于:两个半圆柱状体的筒身(3)预紧前间距d=10mm。

4.根据权利要求3所述的灾害评估方法,其特征在于:底板(14)上的柱脚耳板(15)侧面设有加劲肋(17)。

5.根据权利要求4所述的灾害评估方法,其特征在于:倾角仪(10)分别安装在圆管截面钢柱(1)底部和旋转筒(2)内部。