[发明专利]旋转式智能防冲击钢柱及灾害评估方法

说明书

本发明涉及落石防护技术领域，涉及一种旋转式智能防冲击钢柱及灾害评估方法，其包括圆管截面钢柱，圆管截面钢柱上套接有旋转筒，旋转筒用于引导和缓冲落石；旋转筒包括两个半圆柱状体的筒身，筒身上设有耳板，耳板上穿设有高强螺栓；筒身为空心结构且筒身内设有多个缓冲折板，筒身外侧设有多个纵肋，纵肋和缓冲折板均在圆管截面钢柱径向上；圆管截面钢柱上部连接有带孔柱顶板，下部连接有柱脚耗能节点，圆管截面钢柱和旋转筒上分别装有倾角仪，带孔柱顶板连接有拉锚绳，拉锚绳上连接有耗能器，并基于该钢柱提供了一种灾害评估方法。本发明解决了落石直接冲击钢柱和灾害无法及时监测的问题，具有较强的应急防灾韧性。

技术领域

本发明涉及落石防护技术领域，涉及一种旋转式智能防冲击钢柱及灾害评估方法，具体地说，涉及一种用于柔性落石防护系统的旋转式智能防冲击钢柱及基于能量的灾害评价方法。

背景技术

在山地中，对边坡落石的防护关系到民众生命和财产安全，而柔性防护系统常被作为落石等灾害的防护设施，柔性防护系统通常由拦截网片、拉锚绳、钢柱、锚杆、支撑绳、耗能器组成，该系统以其稳固性，经济性、环保性等显著优势，成为了落石防护的主流方法。

但仍存在以下问题：

(1)在被动柔性防护网设计时，通常不考虑落石直接冲击钢柱的可能性，但是这种可能性依然存在，当落石直接冲击钢柱时，很可能引起钢柱直接破坏，大大减小防护网的安全性。

(2)传统的被动柔性防护网未设置监测系统，落石灾害的发现往往依靠人工巡检，灾害发现和系统修复不及时，应急防灾韧性较差。

发明内容

本发明的内容是提供一种旋转式智能防冲击钢柱及灾害评估方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

本发明提供了一种旋转式智能防冲击钢柱，其包括圆管截面钢柱，圆管截面钢柱上套接有旋转筒，旋转筒用于引导和缓冲落石；旋转筒包括两个半圆柱状体的筒身，筒身上设有耳板，耳板上穿设有高强螺栓；筒身为空心结构且筒身内设有多个缓冲折板，筒身外侧设有多个纵肋，纵肋和缓冲折板均在圆管截面钢柱径向上；圆管截面钢柱上部连接有带孔柱顶板，下部连接有柱脚耗能节点，圆管截面钢柱和旋转筒上分别装有倾角仪，带孔柱顶板连接有拉锚绳，拉锚绳上连接有耗能器；柱脚耗能节点包括顶板和底板，顶板和底板上分别设有多个柱脚耳板，底板上的柱脚耳板通过一螺杆和一螺母固定并预紧，顶板的柱脚耳板转动套接在螺杆上。

作为优选，柱脚耗能节点为一带摩擦阻尼的单向铰支座。

作为优选，两个半圆柱状体的筒身预紧前间距d＝10mm。

作为优选，底板上的柱脚耳板侧面设有加劲肋。

作为优选，倾角仪分别安装在圆管截面钢柱底部和旋转筒内部。

落石能够在旋转筒的引导和缓冲作用下保护圆管截面钢柱；旋转筒的两个半圆柱体筒身焊接有耳板，并通过高强螺栓预紧连成整体，增大筒体与钢柱摩擦耗能能力，并提高钢柱承载力；两个半圆柱状体的筒身预紧前间距d＝10mm，以提供预紧变形空间。一旦存在落石冲击系统并导致圆管截面钢柱或旋转筒转动，倾角仪内部的压敏电阻变化并产生电压变化，转化输出为转角。倾角仪转角超过阈值0.5°时即刻传输信号至数据中心，报告落石灾害发生的时空位置，并根据基于能量的评价方法预判灾害规模和防护系统状态。

本发明还提供了一种灾害评估方法，其采用上述的一种旋转式智能防冲击钢柱，并包括以下步骤：

一、当落石冲击防护系统，圆管截面钢柱和旋转筒上的倾角仪监测到转动；

二、倾角仪倾角小于阈值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：