[发明专利]一种索梁锚固区抗爆炸抗冲击防护体系及其制作方法

说明书

技术领域

一种索梁锚固区抗爆炸抗冲击防护体系及其制作方法，属于公路铁路市政工程交通运输及桥梁工程防护技术领域，具体涉及斜拉桥、悬索桥、吊杆拱桥等大跨度索梁桥结构中索梁锚固区防爆炸防冲击技术领域。

背景技术

索梁锚固结构广泛运用于斜拉桥、悬索桥、吊杆拱桥等大跨度桥梁结构，该区域在桥梁结构运营过程中，由于缺乏专业的防护设计措施，易燃易爆危险品车辆运输、恐怖分子蓄意袭击破坏、汽车行驶中失去控制等风险均会导致索梁锚固发生损伤或损坏，甚至致桥梁结构连续性倒塌破坏。目前我国现行的公路、铁路及城市桥梁规范尚未完善爆炸冲击及汽车高速冲击作用，对索梁锚固细部构造也缺乏必要的防护设计。

目前，桥梁工程索梁锚固区的设计重点主要是针对该节点在索力传递过程中的优化，考查的是结构自重、汽车荷载、地震荷载、风荷载等桥梁结构整体作用的荷载传递。索梁锚固结构作为传递索力的关键区域，巨大的拉索索力直接作用在锚箱、耳板或锚拉板上，使梁体顶板、底板、腹板及加劲肋处于高应力状态，在爆炸与冲击作用下，比其它构件更易发生破坏，目前研究和发明侧重于研究如何降低结构的高应力状态，对爆炸或汽车撞击这种局部作用下的结构高应力释放及结构防护甚少。发明专利CN102912721B提出了一种双挑式索梁锚固结构，降低了索梁锚固区的应力集中、局部应力及应力幅。发明专利CN101793002B提出了一种复合式索梁锚固结构，将索力更加均匀地传递给主桁结构，降低锚固区焊缝的应力集中，提高结构的抗疲劳性能。上述专利所公开的降低索梁锚固区的高应力对桥梁结构的安全运营具有一定程度的提高，但在突发爆炸荷载及重载汽车撞击作用下，现有的索梁锚固区结构设置很难满足要求。因此，需要转变思路，从主动防护上研究一种具备抗爆炸抗冲击的体系。

发明内容

针对现有桥梁结构设计在防爆防冲击方面的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够主动防御爆炸冲击的大跨度索梁桥结构索梁锚固区的防护体系以及这种防护体系的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：一种索梁锚固区抗爆炸抗冲击防护体系，包括α型半水石膏模具、PTFE膜材料层、内钢板、泡沫铝层、外钢板，所述α型半水石膏模具包裹在索梁锚固区外部，所述PTFE膜材料层缠绕包裹在α型半水石膏模具外侧并且PTFE膜材料层至少为三层，在所述PTFE膜材料层外部依次套设有内钢板、泡沫铝层、外钢板，在所述外钢板底部开有多个用于跟索梁锚固区桥面连接的高强螺栓连接孔。

所述α型半水石膏模具由两个对称的半圆柱形石膏模具组成，所述内钢板、泡沫铝层、外钢板按照由里向外的顺序组成两个一体式的半圆柱形外防护构件，在所述每一个半圆柱形外防护构件内钢板的两侧和底边、外钢板的两侧和底边均设置开有螺栓孔的连接耳，所述高强螺栓穿过外钢板两侧的连接耳将两个半圆柱形外防护构件连接固定，所述高强螺栓穿过外钢板底边的连接耳将两个半圆柱形外防护构件与索梁锚固区桥面连接固定。

所述PTFE膜材料层孔径为0.2~1.0μm、孔隙率为85%~90%、厚度为0.8~1.0mm；

所述泡沫铝层为孔径1.6mm、通孔率91%~95%、体积密度0.65~0.75 g/cm3的开孔泡沫结构，并且所述泡沫铝层泡沫铝的高压加压发泡填充采用体积密度为0.29~0.31g/cm3的聚氨酯泡沫；

所述内钢板、外钢板制作材料均为Q345B材料；

所述高强螺栓与外防护构件边缘的距离应不低于3倍螺栓直径且不大于8倍螺栓直径，所述相邻高强螺栓的距离也应不低于3倍螺栓直径且不大于8倍螺栓直径。

一种索梁锚固区抗爆炸抗冲击防护体系的制作方法，按照以下步骤进行：

第一步、对索梁锚固区1喷砂除锈，喷砂除锈后的索梁锚固区1清洁度至少应达到Sa2级；

第二步、将制作的石膏原料对称分为两部分，并将两部分石膏原料涂抹固定在索梁锚固区1直到完全包裹索梁锚固区1；

第三步、将完全包裹索梁锚固区1的两部分石膏原料自然硬化1~1.5h后起模，形成两个半圆柱石膏模具；

第四步、将起模后的两个半圆柱石膏模具自然干燥24h后烘干焙烧，烘干焙烧后重新固定在索梁锚固区1；

第五步、在第四步重新固定后的两个半圆柱石膏模具外部缠绕包裹至少三层PTFE膜材料层6；

第六步、将加工的内钢板5、泡沫铝层4、外钢板3按照由里向外的顺序组成两个半圆柱形外防护构件，然后将两个半圆柱形外防护构件套设在PTFE膜材料外侧，并采用高强螺栓2将两个半圆形外防护构件连接固定；