一种降低桥梁屏障风荷载方法及公铁同层桥梁屏障

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种降低桥梁屏障风荷载方法及公铁同层桥梁屏障。

背景技术

由于公铁合建桥梁公铁同层桥梁存在铁路上的眩光和抛物容易引发公路行车安全事故，公路上的抛物对铁路安全运行造成威胁。此外还需要考虑防止汽车冲向铁路的防撞问题，以及两侧的噪音相互影响的问题。因此需要在公铁之间设置桥梁屏障进行隔离，以满足公路侧的防抛物、防眩光、降噪和防撞功能，以及铁路侧的防抛物功能。

由于桥面的风大、而且风向不定，使得公铁同层桥梁屏障需要承受较大的水平风载荷所产生的交变风荷载弯矩。容易导致公铁同层桥梁屏障的立柱底部疲劳开裂，大幅度降低了公铁同层桥梁屏障的防撞功能，造成安全事故。另外公铁同层桥梁屏障的维修和更换也增加了公铁同层桥梁屏障投资。虽然可以通过在公铁同层桥梁屏障上设置通风孔的方式来降低风载荷，但这样会降低降噪效果。而通风孔的通风面积受限，其降低风载荷的作用有限。因此有必要对公铁同层桥梁屏障进行改进，在保证降噪效果的情况下，降低公铁同层桥梁屏障受到的水平荷载（F）和风荷载弯矩（M），延长公铁同层桥梁屏障的使用寿命。

经专利检索，与本申请有一定关系的主要有以下专利：

1、申请号为“202110223169.3”、申请日为“2021.03.01”、公开号为“CN112796240A”、公开日为“2021.05.14”、名称为“一种公路铁路两用桥梁的防眩屏障”、申请人为“四川睿铁科技有限责任公司”的中国发明专利。该发明专利公开了一种公路铁路两用桥梁的防眩屏障，包括多个沿着桥梁延伸方向间隔设置的立柱，每两个立柱之间沿着立柱高度从地面到远离地面的方向依次设置有支撑板、声屏障板和风屏障板，每个立柱包括分隔立板和对称设置在分隔立板高度方向两侧的固定板，分隔立板与固定板以分隔立板为对称面形成H型结构，支撑板沿着桥梁延伸方向布并与立柱固定连接，声屏障板为长方形板，声屏障板长度方向两端与间隔设置的立柱插接，风屏障板为长条形的波纹板，风屏障板长度方向两端与间隔设置的立柱螺栓连接，声屏障板之间通过接地线相连，声屏障板与立柱之间连接有防脱落绳，连接稳定，可以解决公路炫光、行车、人行道舒适度和安全隐患问题。该发明专利是在屏障板上设置通孔，并通过控制孔隙面积的方式使得屏障板具备挡风、透风、遮光功能，并没有公开可启闭通风窗。由于设置有通孔，其隔音效果不理想；同时孔隙面积有限导致其透风效果也不理想。

2、申请号为“201621181199.3”、申请日为“2016.10.27”、公开号为“CN206319265U”、公开日为“2017.07.11”、名称为“一种桥梁声屏障结构”、申请人为“中铁八局集团第四工程有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利公开了一种桥梁声屏障结构，包括基座、声屏障和防震装置，所述基座上均布着四个固定用锚孔，所述防震装置设于基座上端面上，所述基座上设有声屏障，所述声屏障前端面上均布着若干个由两块反射音板构成的“V”形反音块，在两个反音块之间设有吸音孔，声屏障内部为中空结构，内部充有双层高分子橡塑隔音毛毡和吸音棉组成的吸音腔，并通过吸音孔与外界相接触，吸音腔与吸音孔之间设有防雨密封层。该专利没有设置通风孔，风荷载作用在桥梁屏障上，使得桥梁屏障受到较大的交变风荷载弯矩作用，导致桥梁屏障疲劳断裂，缩短了桥梁屏障的使用寿命。

3、申请号为“201821799261.4”、申请日为“2018.11.01”、公开号为“CN208995902U”、公开日为“2019.06.18”、名称为“一种桥梁防抛屏”、申请人为“天津铁远工程管理有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利公开了一种桥梁防抛屏，解决了现有技术中跨铁路桥梁防抛屏结构强度低、使用时间短的技术问题。该桥梁防抛屏包括两侧的立柱，所述立柱固定在防撞墙上，所述立柱之间设置有防抛屏板，所述防抛屏板采用铝合金材质，所述防抛屏板设置有横向的折弯加强肋。该专利是在防抛屏上设置风孔，降低防抛屏板所受的风压。由于设置有风孔，其隔音效果不理想；同时风孔的通风面积有限，导致其透风效果也不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种降低桥梁屏障风荷载方法及公铁同层桥梁屏障。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种降低桥梁屏障风荷载的方法：通过在桥梁屏障上设置可启闭通风窗的方式，以降低桥梁屏障受到的风荷载、降低桥梁屏障受到的风荷载弯矩，延长桥梁屏障的使用寿命。在风力较小时，可启闭通风窗保持关闭状态，以保持良好的降噪效果；在风力增大时，可启闭通风窗处于开启状态。风穿过可启闭通风窗，以降低桥梁屏障受到的风荷载。

进一步地，所述可启闭通风窗能够根据风荷载大小而自动启闭，可启闭通风窗的通风面积随着随着风荷载的增大而增加。以进一步降低桥梁屏障受到最大风荷载。

进一步地，所述可启闭通风窗设置在桥梁屏障的上部。以增大可启闭通风窗与地面之间的风荷载力臂，在降低同等风荷载的情况下，降低风荷载力矩的效果更为显著。

一种根据所述降低桥梁屏障风荷载方法的公铁同层桥梁屏障，包括：立柱和隔音板，多个立柱垂向间隔固定在桥面，隔音板可拆卸安装在立柱上。在立柱之间还设置有可启闭通风窗。在风力较小时，可启闭通风窗保持关闭状态，以保持良好的降噪效果；在风力增大时，可启闭通风窗处于开启状态。风穿过可启闭通风窗，以降低公铁同层桥梁屏障受到的风荷载。

进一步地，可启闭通风窗转动设置在立柱远离桥面的上部。以增大可启闭通风窗与地面之间的风荷载力臂，在降低同等风荷载的情况下，降低风荷载力矩的效果更为显著。

进一步地，可启闭通风窗包括多排水平转动设置的窗体，窗体两端设置有偏离窗体对称轴的转轴，窗体通过转轴水平铰接在立柱之间，窗体在重力或弹簧作用下组成平整的声屏障；在风荷载的作用下，窗体沿转轴转动，相邻窗体之间形成通风的通道，通道的面积随着风荷载的增大而增加。以进一步降低公铁同层桥梁屏障受到最大风荷载。

进一步地，窗体为空心板，窗体内填充颗粒物，构成使窗体保持垂向关闭位置的配重。利用配重来实现通风的通道的自动启闭、及通风面积随着风荷载的增大而增加。

进一步地，相邻窗体之间设置有折叠网，当窗体转动时带动折叠钢丝网展开、遮盖通风的通道。在可启闭通风窗开启的时候，也能起到防抛物的作用。

进一步地，在窗体两端设置挡抛板。在可启闭通风窗开启的时候，避免窗体501两端产生空隙，起到防抛物的作用。

进一步地，在公铁同层桥梁屏障一侧设置有防护栏，防止汽车冲向铁路的，确保铁路行车安全。

本发明的有益效果为：在公铁同层桥梁屏障上部设置可启闭通风窗，在风力较小时，可启闭通风窗保持关闭状态，以保持良好的降噪效果。在风力增大时，可启闭通风窗处于开启状态，风穿过可启闭通风窗。在保证公铁同层桥梁屏障具有防抛物、防眩光、降噪和防撞效果的情况下，降低公铁同层桥梁屏障受到的风荷载和风荷载弯矩，延长公铁同层桥梁屏障的使用寿命。

附图说明

图1为实施例一立体结构示意图，

图2为实施例一正视示意图，

图3为实施例一侧视示意图，

图4为实施例一通风窗被吹开时立体结构示意图，

图5为实施例一通风窗被吹开时侧视示意图，

图6为实施例一通风窗立体结构示意图，

图7为实施例二通风窗立体结构示意图，

图8为实施例二通风窗正视示意图，

图9为实施例二通风窗侧视示意图，

图10为图9中A—A剖视示意图。

图中：1—底座、2—立柱、3—防护栏、4—隔音板、5—可启闭通风窗、501—窗体、502—转轴、503—窗体对称轴、504—百叶片、505—填充颗粒物、6—折叠网、7—挡抛板、F—风荷载、H—风荷载力臂、M—风荷载弯矩、d—偏心距。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：

所述公铁同层桥梁屏障包括：底座1、立柱2、防护栏3、隔音板4、可启闭通风窗5、折叠网6和挡抛板7。立柱2采用H型钢或方钢组成，多个立柱2垂向间隔固定底座1上，然后在固定桥面上。

隔音板4采用消音材料，隔音板4可拆卸安装在相邻立柱2的下部，以减少公铁同层桥梁屏障两侧的噪音相互影响。

防护栏3采用方钢、圆钢、波纹板等条形金属型材料，防护栏3可拆卸安装在立柱2靠公路一侧。防止汽车冲向铁路的，确保铁路行车安全。

可启闭通风窗5包括多排水平转动设置的窗体501，窗体501两端设置有转轴偏心距d的转轴502。窗体501通过转轴502水平铰接在立柱2之间，窗体501在重力或弹簧作用下组成平整的声屏障。

可启闭通风窗5实施例一的窗体501采用百叶片504，具有通风和防眩的效果，但隔音效果不理想。

可启闭通风窗5实施例二的窗体501是为空心板，窗体501内填充颗粒物505。由于转轴502存在偏心距d，窗体501及填充颗粒物505的重量会形成重力力矩，使窗体501保持垂向关闭位置。在风荷载F较小时，作用在窗体501上的风荷载F形成的力矩小于窗体501重力力矩，可启闭通风窗5保持关闭状态，以保持良好的降噪效果。在风荷载F增大时，作用在窗体501上的风荷载F形成的力矩大于窗体501重力力矩时，窗体501将会被吹开，风穿过可启闭通风窗5，可启闭通风窗5自动开启。而且窗体501摆动角度随着风荷载F的增大而增加，与此同时通风面积也随着风荷载F的增大而增加，以降低公铁同层桥梁屏障受到的风荷载F。通过改变转轴502的偏心距d，以及改变窗体501内填充颗粒物505的重量，以控制窗体501重力力矩的大小，用来设定可启闭通风窗5自动开启时风荷载F大小。

折叠网6类似于折叠纱窗，采用可折叠的不锈钢钢丝网制造。相邻窗体501之间设置有折叠网6，当窗体501转动时带动折叠钢丝网6展开，遮盖相邻窗体501之间形成的通风通道。防止公铁同层桥梁屏障一侧的抛弃物通过开启的可启闭通风窗5进入另一侧，造成安全事故，确保公铁同层桥梁屏障两侧的行车安全。

挡抛板7为扇形薄板，设置在窗体501两端。在可启闭通风窗5开启的时候，挡抛板7可以遮挡窗体501两端形成的空隙，起到防抛物的作用。

本发明的公铁同层桥梁屏障下部设有隔音板4和防护栏3，具有隔音和防撞功能。上部设有可启闭通风窗5、折叠网6和挡抛板7，当风荷载F较小时，风力不足以吹开窗体501，可启闭通风窗5在重力或弹簧作用下，保持关闭状态。多个窗体501组成平整的声屏障，以保持良好的降噪效果。在风荷载F增大时，窗体501被风吹开，窗体501平面与垂向平面形成夹角，可启闭通风窗5处于开启状态。风穿过窗体501之间形成的空隙穿过公铁同层桥梁屏障，以降低公铁同层桥梁屏障受到的风荷载F和风荷载力矩M。而且可启闭通风窗5的通风面积随着随着风荷载F的增大而增加，以进一步降低公铁同层桥梁屏障受到最大风荷载。但即使窗体501在最大风力作用下、与垂向平面的夹角形成最大夹角时，公铁同层桥梁屏障一侧的灯光也不会穿过可启闭通风窗5、传到另一侧，公铁同层桥梁屏障仍具有较好的防眩光效果。

由于可启闭通风窗5设置在公铁同层桥梁屏障的上部，可启闭通风窗5与地面之间的距离H较大，在降低同等风荷载F的情况下，降低风荷载力矩M的效果更为显著。

综上所述，本发明的有益效果为：在公铁同层桥梁屏障上部设置可启闭通风窗，在风力较小时，可启闭通风窗保持关闭状态，以保持良好的降噪效果。在风力增大时，可启闭通风窗处于开启状态，风穿过可启闭通风窗。在保证公铁同层桥梁屏障具有防抛物、防眩光、降噪和防撞效果的情况下，降低公铁同层桥梁屏障受到的风荷载和风荷载弯矩，延长公铁同层桥梁屏障的使用寿命。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。