[发明专利]旋转式智能防冲击钢柱及灾害评估方法

权利要求书

1.灾害评估方法，其特征在于：其采用一种旋转式智能防冲击钢柱，旋转式智能防冲击钢柱包括圆管截面钢柱(1)，圆管截面钢柱(1)上套接有旋转筒(2)，旋转筒(2)用于引导和缓冲落石；旋转筒(2)包括两个半圆柱状体的筒身(3)，筒身(3)上设有耳板(4)，耳板(4)上穿设有高强螺栓(5)；筒身(3)为空心结构且筒身(3)内设有多个缓冲折板(6)，筒身(3)外侧设有多个纵肋(7)，纵肋(7)和缓冲折板(6)均在圆管截面钢柱(1)径向上；圆管截面钢柱(1)上部连接有带孔柱顶板(8)，下部连接有柱脚耗能节点(9)，圆管截面钢柱(1)和旋转筒(2)上分别装有倾角仪(10)，带孔柱顶板(8)连接有拉锚绳(11)，拉锚绳(11)上连接有耗能器(12)；

柱脚耗能节点(9)包括顶板(13)和底板(14)，顶板(13)和底板(14)上分别设有多个柱脚耳板(15)，底板(14)上的柱脚耳板(15)通过一螺杆(16)和一螺母固定并预紧，顶板(13)的柱脚耳板(15)转动套接在螺杆(16)上；

并包括以下步骤：

一、当落石冲击防护系统，圆管截面钢柱(1)和旋转筒(2)上的倾角仪(10)监测到转动；

二、倾角仪(10)倾角小于阈值0.5°时，认为转动由环境振动和小碎石所致，不发送无线信号；当转角超过阈值0.5°时，发送无线信号至数据中心，报告灾害发生的时空位置及转角θ₁，θ₂；

三、基于能量方法评估灾害规模；评估方法包括以下步骤：

a、确定预估灾害冲击动能E_k，由下式确定：

E_k＝αE＝α(E₁+E₂+E₃)；

式中E为预估冲击动能下限，E₁、E₂、E₃分别为柱脚耗能节点(9)摩擦耗能、旋转筒(2)与圆管截面钢柱(1)摩擦耗能、耗能器(12)耗能，α为放大系数，取1.3～1.5；

柱脚耗能节点(9)摩擦耗能E₁由下式确定：

式中R₁为柱脚耳板(15)的旋转半径，T₁为螺杆(16)的预紧力，θ₁为钢柱转角，μ₁为钢柱耳板间摩擦系数；r是变量；

旋转筒(2)摩擦耗能E₂由下式确定：

E₂＝16T₂R₂θ₂μ₂；

式中R₂为圆管截面钢柱(1)半径，T₂为每个高强螺栓(5)的预紧力，θ₂为旋转筒(2)转角，μ₂为圆管截面钢柱(1)与旋转筒(2)间摩擦系数；

耗能器(12)耗能E₃由下式确定：

式中T_ED为耗能器(12)的平均工作拉力，h为圆管截面钢柱(1)高，x₀为柱脚至拉锚绳(11)锚点距离，θ₁为钢柱转角，β为圆管截面钢柱(1)与坡面的初始夹角，l₀为拉锚绳(11)原长；

b、确定防护系统的工作状态，确定方法为：

E_k≤E_SEL＝E_MEL/3时，正常拦截小能量落石，无需清理，无需修复；E_SEL＜E_k≤E_MEL时，正常拦截大能量落石，需清理，需修复；E_k＞E_MEL时，系统可能发生破坏，需清理，需修复；其中，E_k为预估灾害冲击动能，E_SEL为防护系统正常工作能级，E_MEL为防护系统极限工作能级，E_SEL＝E_MEL/3；

四、结合时空信息，灾害规模配备资源清理落石，修复系统。

2.根据权利要求1所述的灾害评估方法，其特征在于：柱脚耗能节点(9)为一带摩擦阻尼的单向铰支座。