[发明专利]一种用于边坡柔性防护系统的韧性复合缓冲器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种用于边坡柔性防护系统的韧性复合缓冲器，包括：支撑钢管，两端分别固定在弹簧基座板和拉锚板上；滑动板，所述滑动板上开有滑动板孔，所述支撑钢管穿过所述滑动板孔从而将所述滑动板可滑动地套设在所述支撑钢管上；缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套设在所述支撑钢管上，两端分别与弹簧基座板和滑动板连接；第一钢拉索，所述第一钢拉索一端穿过所述滑动板并用金属绳锚锚固在所述滑动板上，所述第一钢拉索的另一端连接至第一支撑绳；当系统冲击能量处于正常工作能级范围内，缓冲弹簧独立工作，产生弹性变形并随着落石的清理而恢复；冲击能量超出正常工作能级时，启动支撑钢柱发生屈曲实现复合耗能。

技术领域

本发明涉及边坡柔性防护系统的缓冲器，具体涉及一种用于边坡柔性防护系统的韧性复合缓冲器及其设计方法，属于边坡地质灾害防护领域。

背景技术

被动柔性防护系统是一种广泛应用于边坡地质灾害防治的防护结构，一般由支撑钢柱、金属拦截网、耗能器和拉锚系统组成。

防护能级是评价其防护性能的关键指标，在遭受冲击时耗散能量越多说明其防护能力越强，防护能级越高。系统中耗能器耗散的能量占比最大，因此耗能器的研究对被动柔性防护系统至关重要。目前市面上耗能器可分为四类：摩擦型耗能器、屈服型耗能器、局部破坏型耗能器和摩擦-屈服组合型耗能器，受力变形后均不具备可恢复性。

减压环是目前边坡柔性防护系统中运用最为广泛的摩擦-屈服组合型耗能器，相关研究表明：系统受到累积冲击时减压环耗能比例将会大幅下降，减压环在首次冲击时耗能比例超过50％，而累积冲击至第三次时耗能比例仅为21％，减压环的损伤导致系统耗能能力下降。实际工程中，被动柔性防护系统常常遭受多次累积冲击，已经拦截的落石会被定期清理同时损伤的构件会被更换，但在较小能级冲击作用下频繁更换减压环既不经济也不合理。同时，由于缓冲机制设置不合理，被动柔性防护系统韧性不足，往往无法保证产生足够大的变形而出现“刹车效应”致使系统发生非正常破坏。具体表现为系统出现支撑柱屈曲、柱脚破坏、连接破坏、锚固点破坏等失效模式，使得其只能提供预设防护能级1/3-2/3左右的防护能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于边坡柔性防护系统的韧性复合缓冲器及其设计方法，主要解决现有柔性防护系统中耗能器在多次累积小能级冲击下维养麻烦、不够经济合理的问题。以及现有边坡柔性防护系统缓冲机制设置不合理，韧性不足，容易导致“刹车效应”的问题。

为了实现上述目的，本发明所述缓冲器采用的技术方案如下：

一种用于边坡柔性防护系统的韧性复合缓冲器，包括：

支撑钢管，两端分别固定在弹簧基座板和拉锚板上；

滑动板，所述滑动板上开有滑动板孔，所述支撑钢管穿过所述滑动板孔从而将所述滑动板可滑动地套设在所述支撑钢管上；

缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套设在所述支撑钢管上，两端分别与弹簧基座板和滑动板连接，并可随滑动板的左右滑动而沿支撑钢管伸缩；

第一钢拉索，所述第一钢拉索一端穿过所述滑动板并用金属绳锚锚固在所述滑动板上，所述第一钢拉索的另一端连接至第一支撑绳，所述第一支撑绳受拉时可经由第一钢拉索带动滑动板压缩缓冲弹簧沿支撑钢管滑动。

进一步地，还包括：第二钢拉索；

所述第二钢拉索穿过支撑钢管并用金属绳锚分别固定在弹簧基座板和拉锚板上，另一端连接在第二支撑绳上。

进一步地，还包括：连接机制，所述连接机制由绳夹夹持钢丝绳形成的半“8”字型而成；

连接机制与卸扣用于连接所述第一支撑绳和所述第一钢拉索；

连接机制与卸扣用于连接所述第二支撑绳和所述第二钢拉索。

进一步地，还包括：启动绳；