[发明专利]铁路桥梁可更换式落石防护棚洞及其施工方法

权利要求书

1.铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

所述铁路桥梁可更换式落石防护棚洞（1）顺桥向包括多榀独立的棚洞节段，每个节段为独立的一个单榀棚洞（3）；

所述单榀棚洞（3）包括顶部多片弧形的空心管片（4）、两侧竖直的立柱（5）以及立柱（5）下方的连接板（6），各相邻构件彼此连接，连接板（6）内侧伸入铁路箱梁（12）翼板下方并与其连接。

2.根据权利要求1所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

纵向相邻的棚洞节段之间设置有榀间伸缩缝（2），缝间填塞沥青木板。

3.根据权利要求2所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

单榀棚洞（3）顶部包括3个60°角的空心管片（4），为UHPC构件，内部具有环向的通孔。

4.根据权利要求3所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

相邻空心管片（4）通过端面的管片连接器（7）相连接，拼装成180°角的棚顶结构。

5.根据权利要求4所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

棚顶结构上方敷设有缓冲层（11），为单层缓冲层，采用单一的砂土或单一的高分子聚合物材料。

6.根据权利要求4所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

棚顶结构上方敷设有缓冲层（11），为多层缓冲层，底层为高分子聚合物，顶层为砂土，高分子聚合物与砂土之间夹设空心RC板、空心橡胶、钢格栅、型钢梁或板作为中间缓冲层。

7.根据权利要求5或6所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

立柱（5）为π型UHPC空心柱构件，顶部通过管片立柱连接器（8）与空心管片（4）连接，底部通过立柱连接板连接器（9）与连接板（6）外侧顶面连接。

8.根据权利要求7所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞，其特征在于：

连接板（6）为UHPC构件，内侧伸入铁路箱梁（12）翼板下方，通过连接板箱梁连接器（10）连接。

9.铁路桥梁可更换式落石防护棚洞的施工方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：根据落石防护棚洞所需要设防的最大冲击能量，设计空心管片（4）、立柱（5）、连接板（6）细部结构尺寸；

步骤2：空心管片（4）、立柱（5）、连接板（6）制作采用超高性能混凝土，其配合比中钢纤维含量不小于2%；

步骤3：空心管片（4）、立柱（5）、连接板（6）在工厂浇筑后进行高温蒸养，蒸养温度为90±5℃，蒸养时间不低于72h；

步骤4：将工厂养护完成的空心管片（4）、立柱（5）、连接板（6）成品运输至需要安装的铁路桥梁桥位处，同时将与空心管片（4）及立柱（5）匹配的管片连接器（7）、管片立柱连接器（8）、立柱连接板连接器（9）、连接板箱梁连接器（10）运输至桥位，并在铁路箱梁（12）顶部搭设施工支架；

步骤5：在铁路箱梁（12）顶部通过管片连接器（7）、管片立柱连接器（8）、立柱连接板连接器（9）、连接板箱梁连接器（10）将空心管片（4）、立柱（5）、连接板（6）拼装成1榀落石防护棚洞；

步骤6：重复步骤5完成落石防护范围内多榀落石防护棚洞的施工，两榀棚洞之间的榀间伸缩缝（2）填塞沥青木板；

步骤7：在棚顶上部敷设缓冲层（11），铁路桥梁可更换式落石防护棚洞施工完毕；

步骤8：铁路箱梁（12）顶部施工桥面附属设施，通车运营。

10.根据权利要求9所述的铁路桥梁可更换式落石防护棚洞的施工方法，其特征在于：

更换施工包括以下步骤：

步骤1：列车运营期间承受较小落石冲击时，只及时恢复或更换缓冲层（11）；

步骤2：极端自然条件下较大落石冲击铁路桥梁时，及时更换损伤严重且难以恢复的空心管片（4），释放管片连接器（7），将损伤的单榀棚洞空心管片拆卸，之后更换；

步骤3：列车运营期间立柱（5）和连接板（6）在落石冲击作用下损伤严重时，释放管片立柱连接器（8）、立柱连接板连接器（9）、连接板箱梁连接器（10），将损伤的单榀棚洞立柱或连接板拆卸，之后更换；

步骤4：在更换步骤2和更换步骤3之后，恢复缓冲层（11）结构。