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           高速公路護欄立柱斷樁處理

          作者: 護欄板發布時間:2018-06-07 11:47點擊次數:

            高速公路護欄立柱斷樁處理
           

            高速公路護欄板立柱經常被撞、變形、甚至斷裂。當立柱斷入路面內即斷樁時,更換和維修相當困難。尋找解決方法已顯得非常迫切。
           

            1、受力分析
           

            取一截斷在地下的立柱(含柱內土體)為研究對象,在拔樁過程中,其受力如(圖1),F1是拔力,F2是周圍路肩的阻力,F3是柱體底面所受的拉力。當F1≥F2+F3時,立柱開始拔起。

           

            1、1計算F2

            (1)單元體受路肩材料大阻力f2

            在圖1中取一三角柱形單元體如圖2,其受到路肩材料大阻力f2等于周圍路肩材料所能承受的大剪力,即f2=τj hjr dθ

            式中:f2-單元體受到路肩材料大阻力

            τj- 路肩結構層第j層所能承受的大剪應力

            hj -路肩結構層第j層的厚度

            r-立柱外徑(半徑)

            dθ-單元體圓心角。

            立柱 路肩結構

           

            (2)立柱受周圍路肩材料大阻力F2

            設立柱斷入路肩部分的深度由n層路肩結構層組成,每層厚度分別為h1、h2……hn(如圖2)

            立柱受周圍路肩大阻力等于路肩結構層所能承受的大剪力

            n n

            F2=∑∫02? f2 dθ =∑∫02?τj hjr dθ

            j=1 j=1

            =∫02?τ1h1r dθ+∫02?τ2h2r dθ+……+∫02?τnhnr dθ

            =∫02? (τ1h1+ τ2h2+…… τnhn) r dθ

            =2?r(τ1h1+ τ2h2+…… τnhn)

            1、2計算F3

            (1)單元體所能承受的大拉力

            在立柱底面處取一個圓心角為dθ的三角形單元體如圖3,其所能承受的大拉力為f3=½r2δdθ

            式中:δ-立柱底面處路肩材料所能承受的大拉應力

           

            (2)立柱底面所能承受的大拉力計算

            F3=∫02? f3 dθ =∫02? ½r2δdθ=?r2δ

            1.3計算(F2+F3)

            F2+F3=2?r(τ1h1+ τ2h2+…… τnhn)+?r2δ (1)

            當F1≥F2+F3時,立柱就會拔起。

            2、實例分析

            江蘇寧宿徐高速公路(南京-宿遷-徐州)某兩段護欄立柱(ф114,如圖4)打下深度為125CM。

           

            第一段路肩結構為:5CM150號水泥砼+120CM素土;第二段路肩結構為:5CM150號水泥砼+120CM 6%石灰穩定土,結構如圖5。

            150號水泥砼 150號水泥砼

            h1 =5CM τ1=2.4MPa h1 =5CM τ1=2.4MPa

            120CM 素土 120CM 6%石灰穩定土

            h2 =120CM τ2=0.09MPa δ=0.07MPa h2 =120CM τ2=0.38MPa δ=0.3MPa
           

            第一段路肩結構 第二段路肩結構

           

            分別按式(1)計算得:
           

            第一段:F2+F3=2?r(τ1h1+τ2h2+……+τnhn)+?r2δ=0.114×3.14(5×0.01×2.4×100+120×0.01×0.09×100)+3.14×(0.114/2)2×0.07×100=8.23噸。

            第二段:F2+F3=2?r(τ1h1+τ2h2+……+τnhn)+?r2δ =20.93噸。

            從計算結果可以看出,拔起立柱所需外力第一段是8.23噸,第二段是20.93噸。由于路肩結構不同,拔掉立柱所需要外力大小差別也很大,對埋置于混凝土中的立柱,所需拔力就會更大。

            3、處理方法

            (1)焊接法:在立柱周圍開槽,割掉變形部分,用一根已量好尺寸的立柱對口焊接,焊口周圍用鋼筋或鋼板焊接加固?;謴吐芳?。

            (2)開塘法:在立柱周圍開塘,深約80-120CM,直到斷樁取出。用新立柱更換,周圍分層回填夯實或澆注水泥砼。

            (3)拔樁法:采用拔樁設備。目前市場上有一種液壓拔樁機,對撞變形的立柱效果較好,大起拔20噸。拔掉后用新的同型號的立柱更換。

            (4)新型拔樁法:此法是江蘇寧宿徐高速公路首先提出的方法。要用專用的拔樁設備(分體式拔樁機),大起拔50噸,適合各種變形立柱的拔出,對斷樁有優勢。斷樁拔掉后用新的同型號的立柱更換。修復后質量滿足《高速公路交通安全設施設計及施工技術規范》(JTJ074-94)要求。

            (5)四種方法比較
           

            焊接法 開塘法 拔樁法 新型拔樁法
           

            優點 施工簡單,更適合立柱上部斷裂維修。 可不需要特殊設備。質量滿足(JTJ074-94)要求。 勞動強度低,對路肩破壞小,一般大起拔20噸。適合拔上部斷裂的立柱和土路肩上立柱。質量滿足(JTJ074-94)要求。勞動強度低,對路肩破壞小,拔樁機體積小,質量小,用后拆卸裝箱。大起拔可達50噸。適合拔各種形式立柱,尤其適合拔斷樁。質量滿足(JTJ074-94)要求。

            缺點 需要開挖路肩,外觀難看,焊縫強度不容易保證,不易達到(JTJ074-94)要求。發生二次事故容易敗訴。 施工難度大,施工工期長,發生二次事故維修難度更大。 需要專用的拔樁機,不能完全滿足高速公路立柱拔除需要。需要專用的分體式拔樁機。

            4、結語

            通過對護欄立柱的受力分析和(F2+F3)計算式的推導以及實例計算,為正確選擇立柱維修方法和制造及選擇拔樁機械提供了重要的參考數據。

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