[發明專利]用于落石防護的拋擲式韌性緩沖網單元及其臨界拋擲角的設計方法

在審

• 申請號: 202110415490.1
• 申請日: 2021-04-18
• 公開（公告）號: CN113737672A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 余志祥;張麗君;駱麗茹;金云濤;趙雷;齊欣;趙世春
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E01F7/04
• 分類號: E01F7/04
• 代理公司: 北京大地智谷知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11957
• 代理人: 周文謙

1.一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，包括：

托索柱(3)，所述托索柱(3)頂端設置有滑移裝置(6)，所述托索柱(3)底端通過鉸接支座(7)連接于基礎結構上；

支撐繩(2)，所述支撐繩(2)滑動連接于托索柱(3)的滑移裝置(6)上，支撐繩(2)的端部設置有簧式緩沖器(4)，所述簧式緩沖器(4)錨固于防護結構附近的巖體基面；

防護網(1)，所述防護網(1)通過連接件(8)傾斜系掛于支撐繩(2)上；

通過調整各個托索柱(3)之間的高差，從而調整防護網(1)的鋪裝傾角至網片臨界拋擲角θ_min，進而控制落石拋擲軌跡。

2.根據權利要求1所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，相鄰兩根托索柱(3)之間設置有柔性支撐(5)。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，所述滑移裝置(6)為互不干擾的橫向滑槽和縱向滑槽，所述支撐繩(2)置于所述橫向滑槽和縱向滑槽內，構成“井”字形支撐結構。

4.根據權利要求1或2所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，所述托索柱(3)選用韌性托索柱，在結構上，托索柱(3)采用分段式的可伸縮活塞桿柱身，腰部具有法蘭，法蘭上支撐有韌性的受壓彈簧。

5.根據權利要求1或2所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，所述鉸接支座(7)具有多維度轉動能力，可根據需求調整托索柱(3)設置的方向。

6.根據權利要求1或2所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，所述防護網(1)通過連接件(8)連接于支撐繩(2)上。

7.根據權利要求1或2所述的一種用于落石防護棚洞的拋擲式韌性緩沖網單元，其特征在于，多個所述韌性緩沖網單元并排設置，相互間組合使用構成拋擲式韌性緩沖網單元的組合。

8.一種如權利要求1-7之一所述的一種用于落石防護的拋擲式韌性緩沖網單元的臨界拋擲角θ_min的設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)估算垂直作用下網片的極限變形量Δ_max；

(2)計算極限變形處與鋼柱高差Δh；

(3)計算回彈至系統邊緣時回彈的高度h_g；

(4)校核是否滿足拋出條件；

(5)循環步驟(1)-(4)獲得臨界拋擲角度θ_min。

9.根據權利要求8所述的設計方法，其特征在于，已知鋪裝網片長度為l₀，假設緩沖單元網面拋擲角度為θ，步驟(1)中的所述極限變形量Δ_max的計算方法如下：

式中：l_i為最大沖擊變形時，非接觸區網片長度；w_s為落石的外包直徑；h_R為殘余攔截高度；h_c為落石與網片的接觸高度；l_i0為網片初始攔截高度，理論值取l₀；n_y為y方向網環行數；n_c為接觸區網環行數；n_ydiag為y方向網環行數理論值；γ為網片松緊程度系數，取值按經驗統計為1.1～1.3；n_cdiag為接觸區網環行數理論值；D為網環直徑；為撓度系數，其取值按經驗統計為0.55～0.9。