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被动型SNS柔性防护系统详细介绍

2015-11-12 11:08:55      点击:

被动型SNS柔性防护系统:该系统是一种能拦截和堆存落石的柔性拦石网,其主要技术基础背景和功能特点如下:

1、与传统拦挡结构的主要差别在于系统的柔性和强度足以吸收和分散传递预计的落石冲击动能,即从观念上一改传统的刚性或低强度低柔性结构为高强度柔性结构来实现系统防护功能的有效。

 2、以落石所具有的冲击动能这一综合参数作为最主要的设计参数,避开了传统结构设计中以荷载作为主要设计参数时所存在的冲击动荷载难以确定的问题,实现了结构的定量设计,已开发完善了足以适应各种常见形式和规模崩塌落石的不同标准化形式。
 3、系统产品的开发和定型以大量的现场试验为基础,并由此实现了系统各构成部件的标准化均衡设计,它能在系统的设计能力范围内安全地吸收落石的动能并将其转变为系统的变形能而加以消散,且这种功能基本上与落石在网上的冲击点位置无关,给系统的设计选型和标准化带来了极大的方便。
  4、在设计上不仅考虑了易于安装,同时还考虑了在象悬崖这样的恶劣地形条件下能实现这种安装,即用最少量的锚固和最少量的开挖来实现最快速简便的施工安装。
 5、为适应建筑业的工厂化发展趋势,系统部件全部实行标准化的工厂生产,现场施工除少量的以锚杆安装为主的基础施工外,主要为积木式的装配作业,施工安装和维修人员仅需要少量常规简单机具即可进行系统的安装、维修和部件更换。
 6、系统的结构和基础形式简单化,并以两根钢柱之间的一跨为单元连续布置,使其对各种复杂地形具有极强的适应性。
 整个系统由钢丝绳网或环形网(需拦截小块落石时附加一层铁丝格栅)、固定系统(锚杆、拦锚绳、基座和支撑绳)、减压环和钢柱四个主要部分构成,系统的柔性主要来自于钢丝绳网、支撑绳和减压环等结构,且钢柱与基座间亦采用可动铰联结以确保整个系统的柔性匹配。
 钢丝绳网
 钢丝绳网是系统(RX型)的主要特征构成形式之一,且往往是遭受冲击的第一部分,它必须将来自于落石的冲击荷载传递到支撑绳、拉锚绳等部件上,并最终传给锚杆。由于钢丝绳网具有非常高的强度和弹性内能吸收能力,只要对落石特征进行了正确的分析并进行了正确的系统设计选型,在大多数情况下它是无需维护的。采用菱形钢丝绳网的拦石网能够拦截最高动能为750kJ的落石,更高能级的系统则采用环形网形式。
 ROCCO环形网
 由于钢丝绳网形式的拦石网能级有限,已开发成功了在落石冲击过程中能发生自身几何形态改变、具有更为突出柔性特征的环形网来取代钢丝绳网,以此为基础的拦石网能够实现3000kJ以上的落石拦截,并能进一步简化结构形式(如支撑绳和减压环的配置)、方便局部受损后的维护修复,已经成为一种替代钢丝绳网系统的新型拦石网(RXI型),实现了SNS被动防护系统的更新换代和升级。
 支撑绳
 冲击荷载必然要从柔性网传递给支撑绳,因此支撑绳在设计上必须确保其具有与网内冲击点位置无关的恒定响应特征,在特定位置设置减压环和/或缓冲绳的支撑绳设计形式,除能实现这一功能外,还实现了能量消散、绳网下垂和维护需求间的最佳平衡。
 减压环
减压环为对系统起过载保护作用从而避免其他部件发生严重破坏的重要部件,是迄今为止人们所能实现的最简单而有效的消能元件结构形式,它为一在结点处按预先设定的力箍紧的环状金属管,使用时钢丝绳顺管内穿过,当与减压环相连的钢丝绳所受拉力达到一定程度时,减压环启动并通过变形位移来吸收能量,从而实现其过载保护作用功能。且当冲击能量在设计范围内时,能多次接受冲击发生位移。
 缓冲绳
 在标准形式的环形网类拦石网基础上,最新成功开发的一种能使环形网更好地适应落石冲击的关键技术构件,它是按一定规则布置、并与支撑绳和环形网局部联结、在落石冲击时可以沿支撑绳移动的松弛独立绳段,通过带动环形网的横向位移来在变形消过程中实现荷载的优化传递,是一种区别于减能压环的又一种消能构件,具有使系统各构件的荷载分配更为均衡、降低最终传到各锚杆的荷载、取代了各分段中部的减压环、系统的安装和维护更为简单易行、系统结构更趋优化等优点。
 钢柱和锚杆
 钢柱的主要作用是作为系统的直立支撑,钢柱与基座间的可动铰联结确保了钢柱遭受直接冲击时基座地脚螺栓的免遭破坏;与各拉锚绳相连的柔性双股钢丝绳锚杆,其嵌套鸡心环或套管的环套式设计能最好地吸收高冲击荷载,尤其是在锚杆轴线与其外力方向不在同一直线上时,这种锚杆形式具有最好的自适应能力。此外,由于遭受冲击时传递到拉锚锚杆上的荷载表现为一种瞬间冲击动荷载(一般不超过0.3秒),因此按静力学指标评估的较低水平的锚固能力即能满足要求。
 拉锚绳
 连接于钢丝绳锚杆与钢柱间的钢丝绳,根据其位置和作用功能的不同分为上拉锚绳、下拉锚绳、侧拉锚绳和中间加固拉锚绳,其主要作用是对整个系统起加固作用,以确保系统的整体稳定性,阻止系统遭受落石冲击时发生整体倾倒,并实现残余冲击荷载最终向地层的传递。
 当落石冲击拦石网时,其冲击力通过网的柔性得以首先消散并将剩余荷截从冲击点向系统周边逐级加载,最终传到锚固基础和稳定地层,且由锚杆及其基础承受的该最终剩余荷载已达到很小的程度。由于加载途径由具有不同荷载消散能力的各种部件构成,为合理确定系统各部件的结构尺寸,确保各部件的柔性和承载能力相互匹配,使整个系统处于均衡的最佳状态,避免此强彼弱的不合理设计带来的材料浪费或局部过早破坏,对此,为避开难以弄清各加载途径内所分担的荷载大小这一技术难题。在SNS系统的开发过程中,除对系统进行理想化条件下的理论计算来进行均衡化设计(即实现系统各构成部件的安全系数近于相等,并将薄弱环节预留在最易修复或更换之处以避免过载时系统部件的大范围变形破坏)之外,主要通过大量的室内外试验来实现标准化和均衡化设计,从而通过确保系统施工作业标准化、快速化和设计最优化来达到SNS防护系统科学、经济和安全可靠的目的。

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