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高速公路护栏立柱断桩处理

发布者:高速公路护好运彩彩票网下载  发布时间:2018-2-28
高速公路护栏立柱断桩处理
高速公路护好运彩彩票网下载立柱经常被撞、变形、甚至断裂。当立柱断入路面内即断桩时,更换和维修相当困难。寻找解决方法已显得非常迫切。
1、受力分析
取一截断在地下的立柱(含柱内土体)为研究对象,在拔桩过程中,其受力如(图1),F1是拔力,F2是周围路肩的阻力,F3是柱体底面所受的拉力。当F1≥F2+F3时,立柱开始拔起。
图1 立柱受力图
1、1计算F2
(1)单元体受路肩材料最大阻力f2
在图1中取一三角柱形单元体如图2,其受到路肩材料最大阻力f2等于周围路肩材料所能承受的最大剪力,即f2=τj hjr dθ
式中:f2-单元体受到路肩材料最大阻力
τj- 路肩结构层第j层所能承受的最大剪应力
hj -路肩结构层第j层的厚度
r-立柱外径(半径)
dθ-单元体圆心角。
立柱 路肩结构
图2 单元体受剪力图
(2)立柱受周围路肩材料最大阻力F2
设立柱断入路肩部分的深度由n层路肩结构层组成,每层厚度分别为h1、h2……hn(如图2)
立柱受周围路肩最大阻力等于路肩结构层所能承受的最大剪力
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计算F3
(1)单元体所能承受的最大拉力
在立柱底面处取一个圆心角为dθ的三角形单元体如图3,其所能承受的最大拉力为f3=½r2δdθ
式中:δ-立柱底面处路肩材料所能承受的最大拉应力
图3 立柱底面单元体
(2)立柱底面所能承受的最大拉力计算
F3=∫02 f3 dθ =∫02 ½r2δdθ=r2δ
1.3计算(F2+F3)
F2+F3=2r(τ1h1+ τ2h2+…… τnhn)+r2δ (1)
当F1≥F2+F3时,立柱就会拔起。
2、实例分析
江苏宁宿徐高速公路(南京-宿迁-徐州)某两段护栏立柱(ф114,如图4)打下深度为125CM。
图4 立柱形式
第一段路肩结构为:5CM150号水泥砼+120CM素土;第二段路肩结构为:5CM150号水泥砼+120CM 6%石灰稳定土,结构如图5。
150号水泥砼 150号水泥砼
h1 =5CM τ1=2.4MPa h1 =5CM τ1=2.4MPa
120CM 素土 120CM 6%石灰稳定土
h2 =120CM τ2=0.09MPa δ=0.07MPa h2 =120CM τ2=0.38MPa δ=0.3MPa
第一段路肩结构 第二段路肩结构
图5 路肩结构图
分别按式(1)计算得:
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吨。
第二段:F2+F3=2r(τ1h1+τ2h2+……+τnhn)+r2δ =20.93吨。
从计算结果可以看出,拔起立柱所需外力第一段是8.23吨,第二段是20.93吨。由于路肩结构不同,拔掉立柱所需要外力大小差别也很大,对埋置于混凝土中的立柱,所需拔力就会更大。
3、处理方法
(1)焊接法:在立柱周围开槽,割掉变形部分,用一根已量好尺寸的立柱对口焊接,焊口周围用钢筋或钢板焊接加固。恢复路肩。
(2)开塘法:在立柱周围开塘,深约80-120CM,直到断桩取出。用新立柱更换,周围分层回填夯实或浇注水泥砼。
(3)拔桩法:采用拔桩设备。目前市场上有一种液压拔桩机,对撞变形的立柱效果较好,最大起拔20吨。拔掉后用新的同型号的立柱更换。
(4)新型拔桩法:此法是江苏宁宿徐高速公路首先提出的方法。要用专用的拔桩设备(分体式拔桩机),最大起拔50吨,适合各种变形立柱的拔出,对断桩有优势。断桩拔掉后用新的同型号的立柱更换。修复后质量满足《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ074-94)要求。
(5)四种方法比较
焊接法 开塘法 拔桩法 新型拔桩法
优点 施工简单,更适合立柱上部断裂维修。 可不需要特殊设备。质量满足(JTJ074-94)要求。 劳动强度低,对路肩破坏小,一般最大起拔20吨。适合拔上部断裂的立柱和土路肩上立柱。质量满足(JTJ074-94)要求。劳动强度低,对路肩破坏小,拔桩机体积小,质量小,用后拆卸装箱。最大起拔可达50吨。适合拔各种形式立柱,尤其适合拔断桩。质量满足(JTJ074-94)要求。
缺点 需要开挖路肩,外观难看,焊缝强度不容易保证,不易达到(JTJ074-94)要求。发生二次事故容易败诉。 施工难度大,施工工期长,发生二次事故维修难度更大。 需要专用的拔桩机,不能完全满足高速公路立柱拔除需要。需要专用的分体式拔桩机。
4、结语
通过对护栏立柱的受力分析和(F2+F3)计算式的推导以及实例计算,为正确选择立柱维修方法和制造及选择拔桩机械提供了重要的参考数据。
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