高速公路護(hù)欄立柱斷樁處理

　　高速公路護(hù)欄板立柱經(jīng)常被撞、變形、甚至斷裂。當(dāng)立柱斷入路面內(nèi)即斷樁時(shí)，更換和維修相當(dāng)困難。尋找解決方法已顯得非常迫切。

　　1、受力分析

　　取一截?cái)嘣诘叵碌牧⒅?含柱內(nèi)土體)為研究對(duì)象，在拔樁過(guò)程中，其受力如(圖1)，F(xiàn)1是拔力，F(xiàn)2是周?chē)芳绲淖枇Γ現(xiàn)3是柱體底面所受的拉力。當(dāng)F1≥F2+F3時(shí)，立柱開(kāi)始拔起。

　　1、1計(jì)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?chē)芳绮牧纤艹惺艿拇蠹袅?，即f2=τj hjr dθ

　　式中：f2-單元體受到路肩材料大阻力

　　τj- 路肩結(jié)構(gòu)層第j層所能承受的大剪應(yīng)力

　　hj -路肩結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

　　(2)立柱受周?chē)芳绮牧洗笞枇2

　　設(shè)立柱斷入路肩部分的深度由n層路肩結(jié)構(gòu)層組成，每層厚度分別為h1、h2……h(huán)n(如圖2)

　　立柱受周?chē)芳绱笞枇Φ扔诼芳缃Y(jié)構(gòu)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(jì)算F3

　　(1)單元體所能承受的大拉力

　　在立柱底面處取一個(gè)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(yīng)力

　　(2)立柱底面所能承受的大拉力計(jì)算

　　F3=∫02? f3 dθ =∫02? ½r2δdθ=?r2δ

　　1.3計(jì)算(F2+F3)

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

　　當(dāng)F1≥F2+F3時(shí)，立柱就會(huì)拔起。

　　2、實(shí)例分析

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

　　第一段路肩結(jié)構(gòu)為：5CM150號(hào)水泥砼+120CM素土;第二段路肩結(jié)構(gòu)為：5CM150號(hào)水泥砼+120CM 6%石灰穩(wěn)定土，結(jié)構(gòu)如圖5。

　　150號(hào)水泥砼 150號(hào)水泥砼

　　h1 =5CM τ1=2.4MPa h1 =5CM τ1=2.4MPa

　　120CM 素土 120CM 6%石灰穩(wěn)定土

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

　　第一段路肩結(jié)構(gòu) 第二段路肩結(jié)構(gòu)

　　分別按式(1)計(jì)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(jì)算結(jié)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(jié)構(gòu)不同，拔掉立柱所需要外力大小差別也很大，對(duì)埋置于混凝土中的立柱，所需拔力就會(huì)更大。

　　3、處理方法

　　(1)焊接法：在立柱周?chē)_(kāi)槽，割掉變形部分，用一根已量好尺寸的立柱對(duì)口焊接，焊口周?chē)娩摻罨蜾摪搴附蛹庸獭；謴?fù)路肩。

　　(2)開(kāi)塘法：在立柱周?chē)_(kāi)塘，深約80-120CM，直到斷樁取出。用新立柱更換，周?chē)謱踊靥詈粚?shí)或澆注水泥砼。

　　(3)拔樁法：采用拔樁設(shè)備。目前市場(chǎng)上有一種液壓拔樁機(jī)，對(duì)撞變形的立柱效果較好，大起拔20噸。拔掉后用新的同型號(hào)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(zhuān)用的拔樁設(shè)備(分體式拔樁機(jī))，大起拔50噸，適合各種變形立柱的拔出，對(duì)斷樁有優(yōu)勢(shì)。斷樁拔掉后用新的同型號(hào)的立柱更換。修復(fù)后質(zhì)量滿足《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ074-94)要求。

　　(5)四種方法比較

　　焊接法 開(kāi)塘法 拔樁法 新型拔樁法

　　優(yōu)點(diǎn) 施工簡(jiǎn)單，更適合立柱上部斷裂維修。 可不需要特殊設(shè)備。質(zhì)量滿足(JTJ074-94)要求。 勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)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(zhì)量滿足(JTJ074-94)要求。勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)路肩破壞小，拔樁機(jī)體積小，質(zhì)量小，用后拆卸裝箱。大起拔可達(dá)50噸。適合拔各種形式立柱，尤其適合拔斷樁。質(zhì)量滿足(JTJ074-94)要求。

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

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)護(hù)欄立柱的受力分析和(F2+F3)計(jì)算式的推導(dǎo)以及實(shí)例計(jì)算，為正確選擇立柱維修方法和制造及選擇拔樁機(jī)械提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

高速公路護(hù)欄立柱斷樁處理常見(jiàn)規(guī)格

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