CN106638392A - 混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公路防撞设施技术领域，公开了一种混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏，用以提高混凝土护栏的导向性、缓冲强度及抗裂缝能力，减少车辆撞到混凝土护栏后反弹现象的发生。其中混凝土护栏单元，包括：用于将混凝土护栏单元与地面固定的护栏基础、位于护栏基础上的护栏墙体以及位于护栏墙体背离护栏基础一端的导向梁。此外本发明提供的混凝土护栏单元，通过将护栏墙体朝向车辆的一面设置为弧形内凹面，可以提高护栏的缓冲与导向功能，减少车辆碰撞护栏后产生反弹现象；通过在混凝土护栏中加入合理配比的增强纤维，可以提高护栏强度及抗裂缝能力，减轻混凝土护栏自重荷载。

Description

混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏

技术领域

本发明涉及公路防撞设施技术领域，特别是涉及一种混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏。

背景技术

随着国家及民众对交通安全重要性的认识不断提高，近年来我国的交通安全状况逐步得到改善，交通安全设施的研究及应用发展水平亦不断提高。然而，由于我国公路里程较长、地形多样、交通组成复杂等特点，公路交通安全问题依然严峻。

公路混凝土护栏作为较常见的交通安全防护设施，广泛地应用于高速公路、国省干线公路及农村公路等，按照其设置位置不同，可分为路侧混凝土护栏、中央分隔带混凝土护栏、桥梁混凝土护栏及隧道洞口混凝土护栏等。混凝土护栏由于其防护能力强、碰撞后动态变形量小等特点，为防护公路失控车辆、保障公路行车安全发挥了举足轻重的作用。

然而在实际应用中，混凝土护栏也存在一些不可忽视的问题，现有技术中的混凝土护栏自重荷载大、护栏结构碰撞后易出现裂缝，且护栏的上部朝向车辆的一面为平面或齿形，这样结构的混凝土护栏的上部缓冲力较小，容易导致车辆碰撞混凝土护栏后产生反弹，与相邻车道的车辆发生二次碰撞事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏，用以提高混凝土护栏的导向性、缓冲强度，减少车辆撞到混凝土护栏后反弹现象的发生。

另外，本发明提供的混凝土护栏单元及其制备方法和混凝土护栏，可以提高护栏强度及抗裂缝能力，减轻混凝土护栏自重荷载。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种混凝土护栏单元，包括：用于将混凝土护栏单元与地面固定的护栏基础、位于所述护栏基础上的护栏墙体以及位于所述护栏墙体背离所述护栏基础一端的导向梁，所述导向梁朝向车辆的一面为双波形曲面。

本发明提供的混凝土护栏单元，通过将导向梁朝向车辆的一面设置为双波形曲面，可以增大导向梁与碰撞车辆的接触面积，提高碰撞车辆所受的摩擦力，提高混凝土护栏的阻挡能力，减少车辆碰撞后反弹，减少碰撞车辆侧翻及越出混凝土护栏现象的发生。

在一些可选的实施方式中，所述导向梁的两个波形的曲线半径均为5厘米～15厘米。

在一些可选的实施方式中，所述护栏墙体朝向车辆的一面为弧形内凹面。采用这样形式的护栏截面可延长碰撞车辆与混凝土护栏表面的接触时间，提高混凝土护栏缓冲功能与导向功能，减少车辆碰撞混凝土护栏后反弹现象的发生。

在一些可选的实施方式中，所述弧形内凹面的曲线半径为1500米～2000米。

在一些可选的实施方式中，所述护栏墙体为混凝土和增强纤维混合形成的材料的护栏墙体。采用这样的材料，可以增强混凝土护栏结构内部材料之间的粘结力，提高混凝土护栏抗冲击性能，减少混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝现象的发生，进而提高混凝土护栏的抗裂缝能力，增强混凝土护栏的缓冲作用，提高混凝土护栏的防护能力，延长混凝土护栏的使用寿命。

在一些可选的实施方式中，所述导向梁为混凝土和增强纤维混合形成的材料的导向梁。采用这样的材料，可以增强混凝土护栏结构内部材料之间的粘结力，提高混凝土护栏抗冲击性能，减少混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝现象的发生，进而提高混凝土护栏的抗裂缝能力，增强混凝土护栏的缓冲作用，提高混凝土护栏的防护能力，延长混凝土护栏的使用寿命。

在一些可选的实施方式中，所述护栏基础为植筋基础或嵌固基础或桩基础。

在一些可选的实施方式中，上述混凝土护栏单元，还包括：用于连接所述导向梁和所述护栏墙体的连接部，所述连接部沿导向梁指向所述护栏墙体的方向上的长度为5厘米～15厘米。

本发明还提供了一种混凝土护栏单元的制备方法，所述护栏墙体采用混凝土和增强纤维按照设定配比混合后形成的材料制成。具有较好的抗裂缝能力，缓冲能力以及防护能力。

在一些可选的实施方式中，所述增强纤维包括：钢纤维和聚丙烯纤维中的至少一种。

本发明还提供了一种混凝土护栏，包括多个上述任一项所述的混凝土护栏单元，任意相邻两个所述混凝土护栏单元采用连接件固定连接。由于上述混凝土护栏单元可以增大导向梁与碰撞车辆的接触面积，增加弧形内凹面与碰撞车辆的接触时间，提高碰撞车辆所受的摩擦力，提高混凝土护栏的阻挡能力，减少车辆碰撞后反弹，减少碰撞车辆侧翻及越出混凝土护栏现象的发生，通过在混凝土内掺入增强纤维提高混凝土护栏墙体结构内部材料之间的粘结力，提高混凝土护栏抗冲击性能，增强混凝土护栏的缓冲效果，减少混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝现象的发生。故，本发明提供的混凝土护栏具有较好的防碰撞能力、抗裂缝能力及防反弹能力。

在一些可选的实施方式中，所述连接件为套管或螺栓或榫卯。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第二种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第三种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第四种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第五种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的混凝土护栏的结构示意图。

附图标记：

1-护栏基础 11-植筋基础

12-嵌固基础 13-桩基础

2-护栏墙体 3-导向梁

4-连接部 5-连接件

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

如图1和图2所示，其中：图1为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第一种结构示意图；图2为本发明实施例提供的混凝土护栏单元的第二种结构示意图；本发明提供了一种混凝土护栏单元，包括：用于将混凝土护栏单元与地面固定的护栏基础1、位于护栏基础1上的护栏墙体2以及位于护栏墙体2背离护栏基础1一端的导向梁3，导向梁3朝向车辆的一面为双波形曲面。

本发明提供的混凝土护栏单元，通过将导向梁3朝向车辆的一面设置为双波形曲面，可以增大导向梁3与碰撞车辆的接触面积，提高碰撞车辆所受的摩擦力，提高混凝土护栏的阻挡能力，减少车辆碰撞后反弹，减少碰撞车辆侧翻及越出混凝土护栏现象的发生。

可选的，导向梁3的两个波形的曲线半径均为5厘米～15厘米。导向梁3的两个波形的曲线半径可以相同也可以不同。具体的两个波形的曲线半径的大小，可以根据混凝土护栏防护等级及需要防护的车型而定。当混凝土护栏设计防护等级较低，需防护的车辆外形尺寸及车重较小时，导向梁3的两个波形的曲线半径可选取较小的值，反之，当混凝土护栏设计防护等级较高，需防护的车辆外形尺寸及车重较大时，导向梁3的两个波形的曲线半径可选取较大的值。

当混凝土护栏用于中央分隔带时，上述双波形曲面在混凝土护栏的两面都设置，如图1所示，当混凝土护栏用于路侧及桥梁时，上述双波形曲面在混凝土护栏的一面设置即可，如图2所示。

可选的，护栏墙体2朝向车辆的一面为弧形内凹面。采用这样形式的护栏截面可延长碰撞车辆与混凝土护栏表面的接触时间，提高混凝土护栏缓冲功能与导向功能，减少车辆碰撞混凝土护栏后产生的反弹现象的发生。当混凝土护栏用于路侧护栏或桥梁护栏时，可将护栏墙体2设置为与车辆接触的一侧为弧形内凹面，背向车辆一侧的为平面；当混凝土护栏用于中央分隔带护栏时，可设置为双侧均为弧形内凹面。

一种可选的实施方式中，弧形内凹面的曲线半径R为1500米～2000米。弧形内凹面的曲线半径取值范围约为R＝1500～2000m，当半径取值过大时，弧形内凹面近平面，易产生较大的减加速度，至使车辆加速度超出评价标准，乘员易发生伤害，车辆容易反向弹出；当半径取值过小时，将影响混凝土护栏的导向功能，车辆爬高后不容易顺利导出。上述弧形内凹面的弧线长度依据所设计的混凝土护栏的高度来选取。

为了提高混凝土护栏的抗裂缝能力，增强混凝土护栏的缓冲作用，提高混凝土护栏的防护能力，延长混凝土护栏的使用寿命，护栏墙体2为混凝土和增强纤维混合形成的材料的护栏墙体2。

进一步的，导向梁3为混凝土和增强纤维混合形成的材料的导向梁3。与普通材料的混凝土护栏相比，采用混凝土和增强纤维混合的材料形成的混凝土护栏可提高混凝土护栏墙体2结构内部材料之间的粘结力，提高混凝土护栏抗冲击性能，增强混凝土护栏的缓冲效果，减少混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝现象的发生。与同等防护等级的普通混凝土护栏相比，采用混凝土和增强纤维混合的材料形成的混凝土护栏可减少护栏的配筋量，进而可减少钢材用量约35％，可减轻混凝土护栏重量约25％，应用于桥梁护栏时，采用混凝土和增强纤维混合的材料形成的混凝土护栏可显著减轻桥梁护栏的自重，降低混凝土护栏设施对桥面产生的荷载，提高桥面行车安全性。且由于该种材料形成的混凝土护栏的重量比普通钢筋混凝土护栏轻，故可有效降低运输成本，缩短运输及施工安装周期，从而降低道路建设成本。

上述混凝土护栏中应用的增强纤维可以包括：钢纤维、聚丙烯纤维中的至少一种。钢纤维按外形分，可包括平直形钢纤维、压棱形钢纤维、波形钢纤维、弯钩形钢纤维、大头形钢纤维等；按截面形状分，可包括圆形、矩形、槽形、不规则形等，按材质可分为普通钢纤维及不锈钢钢纤维。所涉及钢纤维长度为10～60毫米，直径为0.2～0.6毫米，长径比为50～100，但不限于上述结构尺寸，钢纤维具有弯拉强度高、与混凝土界面粘结性好、耐腐蚀等特点。聚丙烯纤维主要采用长度范围为1.5～20mm的短纤维，但不限于上述尺寸。聚丙烯纤维具有质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、耐热及耐老化等特点。

根据混凝土护栏所需达到的防护等级，即设计防护车辆碰撞能量的不同，钢纤维的配比(按体积率计)通常为0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、2.0％，但不限于上述配比。聚丙烯纤维的配比(按假定质量密度法计)通常为1.0kg/m³、1.5kg/m³、2.0kg/m³、2.5kg/m³，但不限于上述配比。

上述混凝土护栏中加入增强纤维后，可提高混凝土护栏结构内部材料之间的粘结力，控制和避免混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝。当加入混凝土护栏的增强纤维配比不同时，其对混凝土护栏提供的抗裂缝能力亦不同。相同结构及外形尺寸的混凝土护栏，增强纤维配比较少时，提供的抗裂缝能力较小，随着增强纤维配比的提高，其抗混凝土护栏开裂能力也随之增大，当达到合适的配比后，再增加增强纤维的配比，会导致纤维过量，致使混凝土护栏抗弯拉强度有所降低，因此，合理的增强纤维配比是纤维混凝土护栏发挥阻挡及缓冲功能的关键所在，上述增强纤维在混凝土护栏中的分布无方向性要求，在混凝土内掺入增强纤维时，可用喷射法或浇注法加入混凝土内，并进行充分搅拌，以保证增强纤维在混凝土护栏中分布的均匀性。

上述混凝土护栏中加入增强纤维后，具有更强的延展性及抗弯拉能力，同等结构形式下，可提高护栏的防护能力，降低碰撞瞬时减速度，对乘员提供更好的缓冲作用，减少车内乘员伤害。

上述混凝土护栏的施工工艺可以是现场浇筑，也可以是在预制厂预制加工。

上述护栏基础1的具体结构可以有多种，如图3、图4和图5所示，护栏基础1为植筋基础11或嵌固基础12或桩基础13。当然护栏基础1不限于上述所列举的具体结构。

在一些可选的实施方式中，上述混凝土护栏单元，还包括：用于连接导向梁3和护栏墙体2的连接部4，连接部4沿导向梁3指向护栏墙体2的方向上的长度为5厘米～15厘米。连接部4的设计便于保证混凝土护栏的外形流畅性，便于车辆的缓冲与导向。

本发明还提供了一种混凝土护栏单元的制备方法，护栏墙体2采用混凝土和增强纤维按照设定配比混合后形成的材料制成。具有较好的抗裂缝能力，缓冲能力以及防护能力。

可选的，增强纤维包括：钢纤维和聚丙烯纤维中的至少一种。

钢纤维按外形分，可包括平直形钢纤维、压棱形钢纤维、波形钢纤维、弯钩形钢纤维、大头形钢纤维等；按截面形状分，可包括圆形、矩形、槽形、不规则形等，按材质可分为普通钢纤维及不锈钢钢纤维。所涉及钢纤维长度为10～60毫米，直径为0.2～0.6毫米，长径比为50～100，但不限于上述结构尺寸，钢纤维具有弯拉强度高、与混凝土界面粘结性好、耐腐蚀等特点。聚丙烯纤维主要采用长度范围为1.5～20mm的短纤维，但不限于上述尺寸。聚丙烯纤维具有质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、耐热及耐老化等特点。

根据混凝土护栏所需达到的防护等级，即设计防护车辆碰撞能量的不同，钢纤维的配比(按体积率计)通常为0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、2.0％，但不限于上述配比。聚丙烯纤维的配比(按假定质量密度法计)通常为1.0kg/m³、1.5kg/m³、2.0kg/m³、2.5kg/m³，但不限于上述配比。

上述混凝土护栏中加入增强纤维后，可提高混凝土护栏结构内部材料之间的粘结力，控制和避免混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝。当加入混凝土护栏的增强纤维配比不同时，其对混凝土护栏提供的抗裂缝能力亦不同。相同结构及外形尺寸的混凝土护栏，增强纤维配比较少时，提供的抗裂缝能力较小，随着增强纤维配比的提高，其抗混凝土护栏开裂能力也随之增大，当达到合适的配比后，再增加增强纤维的配比，会导致纤维过量，致使混凝土护栏抗弯拉强度有所降低，因此，合理的增强纤维配比是纤维混凝土护栏发挥阻挡及缓冲功能的关键所在，上述增强纤维在混凝土护栏中的分布无方向性要求，在混凝土内掺入增强纤维时，可用喷射法或浇注法加入混凝土内，并进行充分搅拌，以保证增强纤维在混凝土护栏中分布的均匀性。

上述混凝土护栏中加入增强纤维后，具有更强的延展性及抗弯拉能力，同等结构形式下，可提高护栏的防护能力，降低碰撞瞬时减速度，对乘员提供更好的缓冲作用，减少车内乘员伤害。

如图6所示，本发明还提供了一种混凝土护栏，包括多个上述任一项所述的混凝土护栏单元，任意相邻两个混凝土护栏单元采用连接件5固定连接。由于上述混凝土护栏单元可以增大导向梁3与碰撞车辆的接触面积，增加弧形内凹面与碰撞车辆的接触时间，提高碰撞车辆所受的摩擦力，提高混凝土护栏的阻挡能力，减少车辆碰撞后反弹，减少碰撞车辆侧翻及越出混凝土护栏现象的发生，通过在混凝土内掺入增强纤维提高混凝土护栏墙体结构内部材料之间的粘结力，提高混凝土护栏抗冲击性能，增强混凝土护栏的缓冲效果，减少混凝土护栏在车辆碰撞后产生裂缝现象的发生。故，本发明提供的混凝土护栏具有较好的防碰撞能力、抗裂缝能力及防反弹能力。

可选的，上述连接件5为套管或螺栓或榫卯。当然上述连接件5的具体结构不限于所列举的结构。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种混凝土护栏单元，包括：用于将混凝土护栏单元与地面固定的护栏基础、位于所述护栏基础上的护栏墙体以及位于所述护栏墙体背离所述护栏基础一端的导向梁，其特征在于，所述导向梁朝向车辆的一面为双波形曲面。

2.根据权利要求1所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述导向梁的两个波形的曲线半径均为5厘米～15厘米。

3.根据权利要求1所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述护栏墙体朝向车辆的一面为弧形内凹面。

4.根据权利要求3所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述弧形内凹面的曲线半径为1500米～2000米。

5.根据权利要求1所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述护栏墙体为混凝土和增强纤维混合形成的材料的护栏墙体。

6.根据权利要求1所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述导向梁为混凝土和增强纤维混合形成的材料的导向梁。

7.根据权利要求1～6任一项所述的混凝土护栏单元，其特征在于，所述护栏基础为植筋基础或嵌固基础或桩基础。

8.根据权利要求7所述的混凝土护栏单元，其特征在于，还包括：用于连接所述导向梁和所述护栏墙体的连接部，所述连接部沿导向梁指向所述护栏墙体的方向上的长度为5厘米～15厘米。

9.一种如权利要求1所述的混凝土护栏单元的制备方法，其特征在于，所述护栏墙体采用混凝土和增强纤维按照设定配比混合后形成的材料制成。

10.根据权利要求9所述的混凝土单元的制备方法，其特征在于，所述增强纤维包括：钢纤维和聚丙烯纤维中的至少一种。

11.一种混凝土护栏，其特征在于，包括多个如权利要求1～8任一项所述的混凝土护栏单元，任意相邻两个所述混凝土护栏单元采用连接件固定连接。

12.根据权利要求11所述的混凝土护栏，其特征在于，所述连接件为套管或螺栓或榫卯。