特開 2024-70243 高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造及びその施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024070243

(43)【公開日】2024-05-22

(54)【発明の名称】高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02B 7/02 20060101AFI20240515BHJP

【ＦＩ】

E02B7/02 B

E02B7/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023187970

(22)【出願日】2023-11-01

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-03-07

(31)【優先権主張番号】202211408549.5

(32)【優先日】2022-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】523415486

【氏名又は名称】中国鉄道科学研究院集団有限公司鉄道建築研究所

【氏名又は名称原語表記】Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｄａｌｉｕｓｈｕ Ｒｏａｄ， Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， １０００８１， Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】519461901

【氏名又は名称】中国▲鉄▼道科学研究院集▲団▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＮＡ ＡＣＡＤＥＭＹ ＯＦ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＣＩＥＮＣＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＬＩＭＩＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ３０３， Ｂｌｏｃｋ ２， Ｎｏ． ２ Ｄａｌｉｕｓｈｕ Ｒｏａｄ， Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】張 玉芳

(72)【発明者】

【氏名】李 彦軍

(72)【発明者】

【氏名】袁 坤

(72)【発明者】

【氏名】李 健

(72)【発明者】

【氏名】高 旭

(72)【発明者】

【氏名】劉 夢佳

(72)【発明者】

【氏名】楊 忠民

(72)【発明者】

【氏名】尹 振華

(72)【発明者】

【氏名】宋 国壯

(72)【発明者】

【氏名】軒 亞飛

(72)【発明者】

【氏名】張 鵬

(72)【発明者】

【氏名】陳 恭明

(72)【発明者】

【氏名】陳 昌恒

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造及びその施工方法。
【解決手段】対向する二つの山体斜面の間に敷設された支持杭アレイを含み、支持杭アレイは一字状で配置され、少なくとも二本の支持杭を含み、隣接する二つの支持杭の間に特定の間隔が予め設定される。支持杭は山体の下方に固定され、支持杭の間にバリアネットが接続され、かつバリアネットは支持杭アレイを貫通して両側の山体斜面に延伸して固定される。山体斜面に複数の引っ張り板が配置され、引っ張り板の一側は設けられた逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体斜面に固定され、引っ張り板の他側はバリアネットに接続され、バリアネットをアンカー固定するために用いられる。バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０．２％以上であり、破断伸び率は２０％以上である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造であって、対向する二つの山体斜面の間に敷設された支持杭アレイを含み、支持杭アレイは一文字状で配置され、少なくとも二本の支持杭を含み、隣接する二つの支持杭の間に特定の間隔が予め設定され、
全ての前記支持杭はいずれも山体の下方に固定され、支持杭の間にバリアネットが接続され、かつバリアネットは支持杭アレイを貫通して両側の山体斜面に延伸して固定され、
山体斜面に複数の引っ張り板が配置され、引っ張り板の一側は設けられた逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体斜面に固定され、引っ張り板の他側はバリアネットに接続され、バリアネットをアンカー固定するために用いられ、
バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０．２％以上であり、破断伸び率は２０％以上であり、
バリアネットは複数束の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を含む井字形構造であり、横方向鋼撚線は引っ張り板に接続され、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は０．３ｍ以下であり、
隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は以下の関係を満たし：

【数1】

ここで、ｈは隣接する横方向鋼撚線の間の間隔であり、ｎはバリア防護構造における横方向鋼撚線の数であり、Ｖは落石の相当体積であり、
バリア保護構造における横方向鋼撚線の数ｎは以下の関係を満たし：

【数2】

ここで、Ｍは落石の質量であり、Ｈは落石崩落位置から衝突衝撃バリアネット接触位置までの段差であり、Ｗ_１は単束の横方向鋼撚線の弾性段階仕事であり、Ｗ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性段階仕事であり、Ｆ_１は単束の横方向鋼撚線に印加される予張力であり、Ｆ_２は単束の横方向鋼撚線の降伏臨界力であり、Ｌは単束の横方向鋼撚線の長さであり、Δ_０は単束の横方向鋼撚線の予張伸び率であり、Δ_１は単束の横方向鋼撚線の降伏伸び率であり、Δ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性変形伸び率であることを、
特徴とする高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造。

【請求項2】

各引っ張り板両側の逆方向プレストレスアンカーケーブル数と横方向鋼撚線の数との比の値は０．３以上であり、各引っ張り板が地面以上に位置する高さと地面以下に位置する高さとの比の値は７．４以下であることを、
特徴とする請求項１に記載のバリア保護構造。

【請求項3】

バリアネットの頂部と底部はＴ型ファスナーによって少なくとも二つの束の横方向鋼撚線を束ねて頂部横方向鋼撚線と底部横方向鋼撚線を形成し、且つ交差する単束の縦方向鋼撚線と固定され、バリアネットの他の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線は各束が１つ１つ交差しており、且つ交差箇所は十字ファスナーで固定されることを、
特徴とする請求項１に記載のバリア保護構造。

【請求項4】

Ｔ型ファスナーの一端は頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線を束ねるカードジャケットであり、カードジャケットは頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線の両側に位置するボルトによって締め付けられており、他端はＵ型接続ラグであり、Ｕ型接続ラグの前側はカードジャケットとヒンジで接続され、Ｕ型接続ラグの後側は楔形モジュールによって単束縦方向鋼撚線と固定され、
ここで、楔形モジュールはロックナット、押さえナット、楔形カード及び楔形カードジャケットを含み、楔形カードは単束縦方向鋼撚線と係合して固定され、ロックナット及び押さえナットは楔形カードジャケットに楔形カードと単束縦方向鋼撚線との係合部を固定被覆させることを、
特徴とする請求項３に記載のバリア保護構造。

【請求項5】

各支持杭に複数本のプレストレスアンカーケーブルが設けられ、各プレストレスアンカーケーブルの一端は支持杭の側壁に固定接続され、他端は山体の下方にアンカー固定され、同一の支持杭における全てのプレストレスアンカーケーブルは同一平面内に位置し、且つバリアネットに垂直であり、
各支持杭に複数本の縦方向配筋が設けられ、縦方向配筋は支持杭内に等間隔に配置され、
支持杭は上段、中段及び底部段を含み、上段、中段と底部段の高さ比の値は（０ ．８～１ ．２）：（４ ．８～ ５ ．２）：（２ ．８～３ ．２）であり、隣接する二つのプレストレスアンカーケーブルの間隔はそれぞれ上段、中段及び底部段における比の値が（０ ．９～１ ．１）：（１．４～１．６）：（２．９～３．１）であることを、
特徴とする請求項１に記載のバリア保護構造。

【請求項6】

縦方向配筋の数の計算式は以下のとおりである：

【数3】

ここで、ｍは縦方向配筋の数であり、τは各支持杭の曲げモーメントであり、ｆ_ｙは縦方向配筋の降伏強度であり、Ｂ_ｓは一本の縦方向配筋の断面積であり、ｈ_０は各支持杭の断面高さであり、ａ’_Ｓは各支持杭の保護層の厚さであることを、
特徴とする請求項５に記載のバリア保護構造。

【請求項7】

各支持杭の曲げモーメントの計算式は以下の方式である：

【数4】

ここで、支持杭を頂端から底端まで各段の長さｈ_１に応じてｎ等分に分け、τは支持杭の曲げモーメントであり、Ｅは支持杭の弾性率であり、Ｉは支持杭の断面慣性モーメントであり、ｘは支持杭の水平撓みであることを、
特徴とする請求項６に記載のバリア保護構造。

【請求項8】

高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造を施工する方法であって、具体的なステップは、
支持杭アレイの配置に基づき、山体の下方に支持杭の杭井戸を掘削し、支持杭の打設を完了することと、
山体斜面に孔を穿設し、且つ逆方向プレストレスアンカーケーブルを置き、引っ張り板を山体斜面に固定することと、
バリアネット、バリアネット接続支持杭、及び両側山体斜面の引っ張り板を製造し、高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造の施工を完了することと、を含むことを、
特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造を施工する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は山体防護技術分野に関し、特に高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造及びその施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

道路、鉄道、鉱山、市政等の大型地質災害に対する防護工事において、防御、ブロッキング、防護等の面から着手し、対応する治理措置を与える。そのうち、主受動のバリアネット構造は応用される。

【0003】

特許ＣＮ２０７７１４３４４Ｕは、複雑な山間部におけるカットスロープ用の受動防護ネットを提供し、カットスロープの底部に敷設され、鋼柱コンクリート基礎、工字鋼柱、アンカーロープ、アンカーロッド、ワイヤーメッシュ、ワイヤグリッド、上支持ロープ及び下支持ロープを含む。ワイヤーメッシュは上支持ロープと下支持ロープとの間に敷設される。 ワイヤグリルはワイヤーメッシュの内側に掛けられる。利点は以下のとおりである：提供する複雑な山間部のカットスロープに用いられる受動防護ネットは、建造費が低く、施工しやすく、施工安全性が高く、作製及び輸送しやすいなどの特徴を有し、工期及び資金を低減させ、高効率で経済的な目的を達成する。

【0004】

同時に、研究者はさらにワイヤーメッシュの設計に対して対応する研究及び開発を行った。特許ＣＮ１０２２６１０７８Ａはワイヤーメッシュ及びワイヤーメッシュを含む主動防護網と落石防護柵を提供し、ワイヤーメッシュはワイヤロープで編成された格子状部材であり、ワイヤロープが交差するノード箇所にガルファンめっき防腐処理された低炭素鋼線で緊密に巻き付けた後、ワイヤーメッシュの網面ノード接続部材を形成する。該発明のワイヤーメッシュは手間と材料を節約し、長持ちし、耐用年数が長く、強度が高く、それは主動防護網と落石防護柵の製造に応用でき、主動防護網と落石防護柵の強度と耐用年数を大幅に向上させることができる。

【0005】

しかし、前の研究は一般的なエネルギーレベル衝撃のシーンに適用することができ、高位崩壊落石地質災害体に対し、衝撃エネルギーが大きく、危害が深刻であり、現在中国の国内外で衝撃エネルギーが５０００ｋＪ以上に達する防護バリアネット構造に対する研究は相対的に乏しい。

【0006】

道路、鉄道建設が大規模に厳しく複雑な山間部へ延伸し、極端な気候、地震が頻繁に発生することに伴い、線形工事建設及び運営過程における地質災害問題がますます顕著になる。 厳しい複雑な環境では、高位崩壊落石が頻発し、衝撃エネルギーが大きく、従来の主受動防護ネットの防護レベルは現在の防護需要を満たすことが困難であり、高エネルギー衝撃に適用し、劣悪な環境に適用するバリアネット防護構造を研究設計する必要がある。

【0007】

そのため、高エネルギー衝撃に適用するバリアネット防護構造を研究開発し、高位崩壊落石が頻発し、衝撃エネルギーが大きい劣悪な環境での応用を実現することは当業者の早急に解決すべき問題である。

【発明の概要】

【0008】

上記従来技術に存在する欠陥に対し、本発明は高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造及びその施工方法を提供する。二つの山体斜面の間に適用し、一字状に配置された支持杭アレイを配置し、各支持杭の間にバリアネットを接続し、且つバリアネットの両側は引っ張り板によって山体斜面とアンカー固定される。バリアネットの高さ、材質の降伏伸び率及び破断伸び率を設定し、従来の可撓性バリアネットの防護レベルを突破することができ、且つメンテナンスしやすく、高エネルギー衝撃に適用し、高度が高く、メンテナンスしやすく且つ可撓性の機能を有する。

【0009】

第一態様では、本発明は高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造を提供し、対向する二つの山体斜面の間に敷設された支持杭アレイを含み、支持杭アレイは一文字状で配置され、少なくとも二本の支持杭を含み、隣接する二つの支持杭の間に特定の間隔が予め設定される。

【0010】

全ての支持杭はいずれも山体の下方に固定され、支持杭の間にバリアネットが接続され、かつバリアネットは支持杭アレイを貫通して両側の山体斜面に延伸して固定される。

【0011】

山体斜面に複数の引っ張り板が配置され、引っ張り板の一側は設けられた逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体斜面に固定され、引っ張り板の他側はバリアネットに接続され、バリアネットをアンカー固定するために用いられる。

【0012】

バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０．２％以上であり、破断伸び率は２０％以上である。

【0013】

支持杭アレイは全体のバリアネット構造を固定する役割を果たし、バリアネットは落石衝撃を受ける時に高降伏強度と高均一伸び率を有し、落石がバリアネットに衝突して停止する過程全体における主なエネルギー変換は以下のとおりである：崩壊落石の重力ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換し、バリアネットに衝撃し、バリアネット材質は良好な延伸率性を有し、延伸が作動して衝撃エネルギーを吸収して落石が停止する。バリアネットは支持杭アレイを貫通して引っ張り板にアンカー固定され、引っ張り板の設置はバリアネット構造全体が高エネルギー衝撃を受けて性能が弱くなり又は破壊される時に取り外し及び交換しやすい。

【0014】

さらに、バリアネットは複数本の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を含む井字形構造であり、横方向鋼撚線は引っ張り板に接続され、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は０．３ｍ以下である。

【0015】

さらに、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は以下の関係を満たす：

【数1】

ここで、ｈは隣接する横方向鋼撚線の間の間隔であり、ｎはバリア防護構造における横方向鋼撚線の数であり、Ｖは落石の相当体積である。

【0016】

バリア保護構造における横方向鋼撚線の数ｎは以下の関係を満たす：

【数2】

ここで、Ｍは落石の質量であり、Ｈは山体斜面の垂直高さ相当値であり、Ｗ_１は単束の横方向鋼撚線の弾性段階仕事であり、Ｗ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性段階仕事であり、Ｆ_１は単束の横方向鋼撚線に印加される予張力であり、Ｆ_２は単束の横方向鋼撚線の降伏臨界力であり、Ｌは単束の横方向鋼撚線の長さであり、Δ_０は単束の横方向鋼撚線の予張伸び率であり、Δ_１は単束の横方向鋼撚線の降伏伸び率であり、Δ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性変形伸び率である。

【0017】

崩壊落石の重力ポテンシャルエネルギーは運動エネルギーに変換され、バリアネットに衝突する。バリアネット材質の自体属性に基づき、隣接する横方向鋼撚線の間隔を設計し、それにより高エネルギー衝撃に適用することができる。

【0018】

さらに、各引っ張り板両側の逆方向プレストレスアンカーケーブル数と横方向鋼撚線の数との比の値は０．３以上であり、各引っ張り板が地面以上に位置する高さと地面以下に位置する高さとの比の値は７．４以下である。

【0019】

さらに、バリアネットの頂部と底部はＴ型ファスナーによって少なくとも二つの束の横方向鋼撚線を束ねて頂部横方向鋼撚線と底部横方向鋼撚線を形成し、且つ交差する単束の縦方向鋼撚線と固定され、バリアネットの他の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線は各束が１つ１つ交差しており、且つ交差箇所は十字ファスナーで固定される。

【0020】

さらに、Ｔ型ファスナーの一端は頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線を束ねるカードジャケットであり、カードジャケットは頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線の両側に位置するボルトによって締め付けられる。他端はＵ型接続ラグであり、Ｕ型接続ラグの前側はカードジャケットとヒンジで接続され、Ｕ型接続ラグの後側は楔形モジュールによって単束縦方向鋼撚線と固定される。
ここで、楔形モジュールはロックナット、押さえナット、楔形カード及び楔形カードジャケットを含み、楔形カードは単束縦方向鋼撚線と係合して固定され、ロックナット及び押さえナットは楔形カードジャケットに楔形カードと単束縦方向鋼撚線との係合部を固定被覆させる。

【0021】

十字ファスナーとＴ型ファスナーはいずれも高降伏強度と高均一伸び率の材質で作製され、且つ頂部と底部の衝撃を考慮し、横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を固定し、それによりバリアネット全体が高エネルギー衝撃に耐える。

【0022】

さらに、各支持杭に複数本のプレストレスアンカーケーブルが設けられ、各プレストレスアンカーケーブルの一端は支持杭の側壁に固定接続され、他端は山体の下方にアンカー固定され、同一の支持杭における全てのプレストレスアンカーケーブルは同一平面内に位置し、且つバリアネットに垂直である。
各支持杭に複数本の縦方向配筋が設けられ、縦方向配筋は支持杭内に等間隔に配置される。
支持杭は上段、中段及び底部段を含み、上段、中段と底部段の高さ比の値は（０ ．８～１ ．２）：（４ ．８～ ５ ．２）：（２ ．８～３ ．２）である。隣接する二つのプレストレスアンカーケーブルの間隔はそれぞれ上段、中段及び底部段における比の値が（０ ．９～１ ．１）：（１．４～１．６）：（２．９～３．１）である。

【0023】

さらに、縦方向配筋の数の計算式は以下のとおりである：

【数3】

ここで、ｍは縦方向配筋の数であり、τは各支持杭の曲げモーメントであり、ｆ_ｙは縦方向配筋の降伏強度であり、Ｂ_ｓは一本の縦方向配筋の断面積であり、ｈ_０は各支持杭の断面高さであり、ａ’_Ｓは各支持杭の保護層の厚さである。

【0024】

さらに、各支持杭の曲げモーメント計算式は以下のとおりである：

【数4】

ここで、支持杭を頂端から底端まで各段の長さｈ_１に応じてｎ等分に分け、τは支持杭の曲げモーメントであり、Ｅは支持杭の弾性率であり、Ｉは支持杭の断面慣性モーメント（moment of inertia）であり、ｘは支持杭の水平撓みである。

【0025】

支持杭の安定はバリアネット構造全体の安定性に重要な役割を果たす。落石衝撃特徴に対する分析に基づき、異なる間隔で配置されたプレストレスアンカーケーブルを設置し、且つプレストレスアンカーケーブルの数を予め設計し、それにより支持杭全体の安定性を確保する。

【0026】

第二態様では、本発明はさらに上記高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造を施工する方法を提供し、具体的なステップは以下のとおりである：
支持杭アレイの配置に基づき、山体の下方に支持杭の杭井戸を掘削し、支持杭の打設を完了する。
山体斜面に孔を穿設し、且つ逆方向プレストレスアンカーケーブルを置き、引っ張り板を山体斜面に固定する。
バリアネット、バリアネット接続支持杭、及び両側山体斜面の引っ張り板を製造し、高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造の施工を完了する。

【0027】

本発明の提供する高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造及びその施工方法は、少なくとも以下の有益な効果を含む：
（１）二つの山体斜面の間に適用し、一字状に配置された支持杭アレイを配置し、各支持杭の間にバリアネットを接続し、且つバリアネットの両側は引っ張り板によって山体斜面とアンカー固定される。バリアネットの高さ、材質の降伏伸び率及び破断伸び率を設定し、従来の可撓性バリアネットの防護レベルを突破することができ、且つメンテナンスしやすく、高エネルギー衝撃に適用し、高度が高く、メンテナンスしやすく且つ可撓性の機能を有する。
（２）支持杭、引っ張り板及びバリアネットの設置により、従来の受動防護網の耐衝撃エネルギーを突破することができる。バリアネットの高さを少なくとも６ｍに設定し、防護高さを従来の一般的な受動防護網の３～５倍にすることができる。引っ張り板を採用してバリネットに対する接続を実現するため、それにより崩壊落石衝撃後のバリアネットシートの交換機能を実現することができる。
（３）横方向鋼撚線の間隔と数量を合理的に計算することにより、バリア保護構造はバリアネットの高さが６ｍ以上、バリネット材質の降伏伸び率が０．２％以上、及び破断伸び率が２０％以上の条件で、高エネルギー衝撃の保護を実現することができる。
（４）落石衝撃特徴に対する分析に基づき、異なる間隔で配置されたプレストレスアンカーケーブルを設置し、且つプレストレスアンカーケーブルの数を予め設計し、それにより支持杭全体の安定性を確保する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の提供する高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造の概略図である。

【図2】本発明の提供するある実施例のＴ型ファスナーの構造概略図である。

【図3】本発明が提供するある実施例の十字ファスナーの構造概略図である。

【図4】本発明の提供するある実施例の支持杭及び支持杭付属品の構造概略図である。

【図5】本発明の提供する高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造を施工する方法である。

【0029】

上述の技術方案をより良く理解するために、以下に明細書の添付図面及び具体的な実施形態と合わせて上述の技術方案について詳細に説明する。説明された実施例は、本発明の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を行わずに取得した他のすべての実施例は、発明の保護の範囲に属する。

【0030】

本発明の実施例において使用される用語は、単に特定の実施例を説明する目的のためにのみ使用されるものであって、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の実施例および添付の特許請求の範囲において使用される単数形の「１種」、「前記」および「該」は、文脈が他の意味を明確に示す場合を除き、一般に「多種」が少なくとも2種類を含み、多くの形を含むことが意図される。

【0031】

用語「包含する」、「含む」、またはその他の任意の変形は、非排他的包含をカバーすることを意図しており、それにより、一連の要素を含む商品または装置は、それらの要素だけでなく、明示的に列挙されていない他の要素も含むか、またはそのような商品または装置に固有の要素も含む。これ以上の制限がない場合、「～を１つ含む」という語句によって限定される要素は、当該要素を含む商品又は装置の中にさらに同一の要素が存在することを排除するものではない。

【0032】

図１に示すように、本発明の実施例は高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造を提供し、対向する二つの山体斜面の間に敷設された支持杭アレイを含み、支持杭アレイは一字状で配置され、少なくとも二本の支持杭を含み、隣接する二つの支持杭の間に特定の間隔が予め設定される。
全ての支持杭はいずれも山体の下方に固定され、支持杭の間にバリアネットが接続され、かつバリアネットは支持杭アレイを貫通して両側の山体斜面に延伸して固定される。
山体斜面に複数の引っ張り板が配置され、引っ張り板の一側は設けられた逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体斜面に固定され、引っ張り板の他側はバリアネットに接続され、バリアネットをアンカー固定するために用いられる。
バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０．２％以上であり、破断伸び率は２０％以上である。

【0033】

本実施例は山体の下方に設けられた支持杭、及び支持杭を貫通し且つ山体の引っ張り板に固定されるバリアネットにより、山体の高位崩壊落石に対する防護を実現する。そのうち、バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０、２％以上であり、破断伸び率は２０％以上であり、従来の受動防護ネットの耐衝撃エネルギーを突破することができ、本実施例のバリア防護構造は高エネルギー衝撃の防護に適用することができ、全体の防護高さも一般的な受動防護ネットの３～５倍であり、山体に対する防護効果を大幅に向上させる。

【0034】

高エネルギー衝撃の防護に適用する場合、バリアネットの構造及びパラメータは実際の効果に基づいて設置され、バリアネットは複数束の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を含む井字形構造であり、横方向鋼撚線は引っ張り板に接続され、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は０．３ｍ以下である。

【0035】

バリアネットは高降伏強度と高均一伸び率を両立する新型鋼撚線で作製され、バリアネットの横方向鋼撚線の配置間隔は設計衝撃エネルギー計算に基づいて確定され、縦方向鋼撚線の配置間隔は横方向鋼撚線の配置間隔に基づいて確定される。横方向鋼撚線の間の間隔を規定することにより、間隔が大きいため山崩壊落石が撚線間の隙間を通過する状況を回避することができる。また、横方向鋼撚線の間の間隔と落石の対応関係を十分に考慮するために、それを計算して分析することができ、本実施例に配置された隣接する横方向鋼撚線の間の間隔が対応する設置シーンでの落石防護を満たすようにする。具体的には、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は以下の関係を満たす：

【数1】

ここで、ｈは隣接する横方向鋼撚線の間の間隔であり、ｎはバリア防護構造における横方向鋼撚線の数であり、Ｖは落石の相当体積である。
落石が山体斜面から斜めに落ちる（転がり落ち、滑り落ち及びバウンドなどを含む）時のエネルギーを研究する時に、一般的には予め計算して実際のシーンのテスト経験値に基づき、落石が自由落下する場合のエネルギーに換算し、すなわち山体斜面の垂直高さ相当値に換算し、それにより山体斜面の高さの数値を代替する。

【0036】

新型鋼撚線は高降伏強度と高均一伸び率を両立し、応力変形過程は主に、弾性段階、塑性段階および破壊段階という三つの段階に分けられる。横方向鋼撚線は初期に予張力Ｆ_１を印加し、この時のバリアネット横方向鋼撚線は弾性段階にある。バリアネットの横方向鋼撚線が崩壊落石衝撃を受けた後、バリアネットの横方向鋼撚線は弾性段階から塑性段階に移行し始め、すなわち開始時に印加した予張力Ｆ_１から降伏臨界力Ｆ_２段階に達する。バリアネットの横方向鋼撚線は崩壊落石衝撃を受けた後に降伏臨界力Ｆ_２に達する時、バリアネットの横方向鋼撚線に塑性変形が発生する。本発明の高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造は落石の衝撃が最大にバリアネットの横方向鋼撚線の塑性変形段階に達することを保証する。

【0037】

落石がバリアネットに衝突して停止する過程全体における主なエネルギー変換は以下のとおりである：崩壊落石の重力ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換し、バリアネットに衝撃し、バリアネット材質は良好な延伸率性を有し、延伸が作動して衝撃エネルギーを吸収して落石が停止する。

【0038】

本実施例のバリアネットは使用過程において、それを可能な限り弾性段階と塑性段階に位置させる必要があり、バリア防護構造における横方向鋼撚線の数ｎは以下の関係を満たす：

【数2】

ここで、Ｍは落石の質量であり、ｇは重力加速度であり、Ｈは山体斜面の垂直高さ相当値であり、Ｗ_１は単束の横方向鋼撚線の弾性段階仕事であり、Ｗ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性段階仕事であり、Ｆ_１は単束の横方向鋼撚線に印加される予張力であり、Ｆ_２は単束の横方向鋼撚線の降伏臨界力であり、Ｌは単束の横方向鋼撚線の長さであり、Δ_０は単束の横方向鋼撚線の予張伸び率であり、Δ_１は単束の横方向鋼撚線の降伏伸び率であり、Δ_２は単束の横方向鋼撚線の塑性変形伸び率である。

【0039】

Ｆ_１予張力の数値は異なる応用シーンにおいて、異なる数値を選択することができ、一般的に、予張力数値の適切な調整は横方向鋼撚線の布設間隔を大きく調整しない。Ｖ、Ｍ等の落石の相当体積及び落石の質量具体的な数値は、応用シーンでの履歴データに基づいて設定することができ、もちろんバリア構造が受ける閾値程度を考慮して積極的又は保守的な計算を行う必要がある。

【0040】

バリア防護構造の設置位置の落石、山体状況を十分に考慮することにより、且つ横方向鋼撚線自体の特徴に基づき、その弾性段階と塑性段階の異なるパラメータを考慮し、最終的に設置すべき横方向鋼撚線の数を得て、且つ設置すべき横方向鋼撚線の数と落石状況に基づき、最終的に隣接する横方向鋼撚線の間の間隔を得る。対応する横方向鋼撚線の間の間隔に基づいて配置されたバリアネットは、予め設定された落石及び山体の場合の高エネルギー防護を完了することができる。

【0041】

縦方向鋼撚線の数及び隣接する縦方向鋼撚線の間の間隔は、横方向鋼撚線の間隔及び応用シーンにおける落石の履歴データサイズに応じて対応する設定を行うことができる。

【0042】

隣接する横方向鋼撚線の間の間隔を確定した後、横方向鋼撚線を支持杭に貫通し且つ山体に固定する必要があり、本実施例は横方向鋼撚線を山体に固定する時、引っ張り板を設置することによって横方向鋼撚線に対する固定を完了する。

【0043】

本実施例の引っ張り板は逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体に固定され、且つ各引っ張り板に複数の横方向鋼撚線をアンカー固定することができる。引っ張り板に複数の横方向鋼撚線を固定する時に横方向鋼撚線に対する固定及び引っ張り効果を実現するために、逆方向プレストレスアンカーケーブルの数量を設置することができる。実際の応用シーンにおいて、各引っ張り板両側の逆方向プレストレスアンカーケーブル数と横方向鋼撚線の数との比の値は０．３以上であり、各引っ張り板が地面以上に位置する高さと地面以下に位置する高さとの比の値は７．４以下である。

【0044】

逆方向プレストレスアンカーケーブルの数量及び横方向鋼撚線の数量、並びに引っ張り板の厚さを限定することにより、引っ張り板が横方向鋼撚線に対して常に良好な固定及び引張効果を有することを保証することができる。引っ張り板の作用は横方向鋼撚線が崩壊落石衝撃を受けた後に交換することを実現し、引っ張り板の構造寸法はバリアネットの受力及び山体を逆方向にアンカー固定するアンカー固定力に基づいて鉄筋配置及び断面寸法設計を行う。

【0045】

横方向鋼撚線を山体における引っ張り板に固定した後、横方向鋼撚線に縦方向鋼撚線を固定する。縦方向鋼撚線を固定する過程において、対応する構造によって固定を完了することができる。実際の応用シーンにおいて、縦方向鋼撚線と横方向鋼撚線が固定される状況は二種類に分けられ、一つは縦方向鋼撚線と、バリアネット頂部及び底部の横方向鋼撚線とが固定される構造であり、もう一つは縦方向鋼撚線と、バリアネットの頂部及び底部以外の他の横方向鋼撚線とが固定される構造である。

【0046】

具体的には、図２－３に示すように、本実施例のバリアネットの頂部と底部はＴ型ファスナーによって少なくとも二つの束の横方向鋼撚線を束ねて頂部横方向鋼撚線と底部横方向鋼撚線を形成し、且つ交差する単束の縦方向鋼撚線と固定され、バリアネットの他の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線は各束が１つ１つ交差しており、且つ交差箇所は十字ファスナーで固定される。好ましくは、バリアネットの頂部と底部はＴ型ファスナーによって七つの束の横方向鋼撚線を束ねて頂部横方向鋼撚線と底部横方向鋼撚線を形成する。

【0047】

そのうち、Ｔ型ファスナーの一端は頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線を束ねるカードジャケットであり、カードジャケットは頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線の両側に位置するボルトによって締め付けられる。他端はＵ型接続ラグであり、Ｕ型接続ラグの前側はカードジャケットとヒンジで接続され、Ｕ型接続ラグの後側は楔形モジュールによって単束縦方向鋼撚線と固定される。楔形モジュールはロックナット、押さえナット、楔形カード及び楔形カードジャケットを含み、楔形カードは単束縦方向鋼撚線と係合して固定され、ロックナット及び押さえナットは楔形カードジャケットに楔形カードと単束縦方向鋼撚線との係合部を固定被覆させる。

【0048】

本実施例はバリアネットの防護効果を向上させるために、バリアネットの頂部と底部を複数束の横方向鋼撚線によってカードジャケット内にバンドルして縦方向鋼撚線に対する固定を行うことができる。且つヒンジ接続されたカードジャケットとＵ型接続ラグによって横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を固定した後に一定の回転空間を有することができる。

【0049】

楔形モジュールを用いて縦方向鋼撚線を固定する時、押さえナットによって縦方向鋼撚線の一端に対してある程度の固定を行って、またロックナットによって楔形カードジャケットと協働し、楔形カードへの押圧を実現し、それにより楔形カードと縦方向鋼撚線との間に係合固定を行う。

【0050】

本実施例の十字ファスナーも高降伏強度及び高均一伸び率の新型材料で作製され、十字ファスナーはファスナー基体及びファスナー基体の両側にそれぞれ固定された二つのファスナー蓋板を含むことができる。ファスナー基体の両側にそれぞれ互いに垂直な第一溝が設けられ、ファスナー蓋板に第二溝が設けられ、第一溝及び第二溝は鏡像対称構造であり、それは協働して横方向鋼撚線及び縦方向鋼撚線を収容する通路を形成する。

【0051】

十字ファスナーによって横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を固定する時に、横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線をそれぞれファスナー基体両側の第一溝内に配置し、続いて二つのファスナー蓋板をファスナー基体の両側にカバーし、第一溝と第二溝を協働させ、且つボルトによってファスナー蓋板とファスナー基体を固定し、それにより横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線の固定を完了する。

【0052】

十字ファスナーとＴ型ファスナーはいずれも高降伏強度と高均一伸び率の材質で作製され、且つ頂部と底部の衝撃を考慮し、横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を固定し、それによりバリアネット全体が高エネルギー衝撃に耐える。

【0053】

図４に示すように、本実施例において支持杭は鉄筋コンクリートを用いて打設し、支持杭の断面寸法は横方向鋼撚線が支持杭に伝達する衝撃力に基づいて計算して確定する。

【0054】

そのうち、バリア防護構造の防護効果を向上させるために、各支持杭に複数本のプレストレスアンカーケーブルを設けることができ、各プレストレスアンカーケーブルの一端は支持杭の側壁に固定接続され、他端は山体の下方にアンカー固定され、同一の支持杭における全てのプレストレスアンカーケーブルは同一平面内に位置し、且つバリアネットに垂直である。各支持杭に複数本の縦方向配筋が設けられ、縦方向配筋は支持杭内に等間隔に配置される。プレストレスアンカーケーブルの設置及び対応する縦方向配筋の設置により、支持杭の支持効果を向上させることができる。

【0055】

支持杭は異なる高さの受力効果が異なるため、支持杭を上段、中段及び底部段に分けることができる。上段、中段と底部段の高さ比の値は（０ ．８～１ ．２）：（４ ．８～ ５ ．２）：（２ ．８～３ ．２）である。隣接する二つのプレストレスアンカーケーブルの間隔はそれぞれ上段、中段及び底部段における比の値が（０ ．９～１ ．１）：（１．４～１．６）：（２．９～３．１）である。

【0056】

上段、中段、底部段における隣接するプレストレスアンカーケーブルの間隔を相応に設計することにより、本実施例の支持杭はより良好な支持効果を有し、それによりバリア防護構造はより良好な防護効果を有する。上段、中段及び底部段に対する設計分割は弾性地盤梁の有限差分を用いて計算することができる。上段が衝撃荷重の最も不利な位置であることを考慮し、設置されたプレストレスアンカーケーブルの間隔が最も小さく、中段のプレストレスアンカーケーブルの間隔が次に小さく、底部段のプレストレスアンカーケーブルの間隔が最も大きい。ある具体的な実施例において、支持杭の全長は４３ｍであり、１６本のプレストレスアンカーロープを配置し、上段の高さは２ｍであり、中段の高さは１０ｍであり、底部段の高さは６ｍであり、上段のプレストレスアンカーロープの間隔は１ｍであり、中段のプレストレスアンカーロープの間隔は１．５ｍであり、底部段のプレストレスアンカーロープの間隔は３ｍである。

【0057】

そのうち、プレストレスアンカーケーブルは地梁に固定され、地梁は逆方向に山体内にアンカー固定され、地梁の主な役割は鋼撚線が崩壊落石の衝撃を受けた後に交換することを実現することである。地梁の断面寸法及び配筋も同様に衝撃荷重及びアンカー固定力に基づいて算出する。

【0058】

支持杭内に縦方向配筋を設置し支持杭が十分な安定性を有することを保証し引張曲げの変形に抵抗する。
本実施例は支持杭に対応する構造設計を行う時、その縦方向配筋の数の計算式は以下のとおりである：

【数3】

ここで、ｍは縦方向配筋の数であり、τは各支持杭の曲げモーメントであり、ｆ_ｙは縦方向配筋の降伏強度であり、Ｂ_ｓは一本の縦方向配筋の断面積であり、ｈ_０は各支持杭の断面高さであり、ａ’_Ｓは各支持杭の保護層の厚さである。

【0059】

各支持杭の曲げモーメントは有限要素を用いてシミュレーションして得ることができ、また計算の方式により、各支持杭の曲げモーメントの計算式は以下の方式である：

【数4】

ここで、支持杭を頂端から底端まで各段の長さｈ_１に応じてｎ等分に分け、τは支持杭の曲げモーメントであり、Ｅは支持杭の弾性率であり、Ｉは支持杭の断面慣性モーメント（moment of inertia）であり、ＥＩは支持杭の曲げ剛性であり、ｘは支持杭の水平撓みである。

【0060】

支持杭の高さ、曲げ剛性及び撓みを予め設定することにより、支持杭の曲げモーメントを得て、続いて支持杭の曲げモーメント、断面高さ、保護層の厚さ、及び設置された縦配筋の降伏強度、断面積に基づいてバリア防護構造を得て所定の防護効果を達成する時、支持杭の縦配筋の最小数を得て、それにより本実施例は計算結果に基づいて対応する縦配筋を設置する時に対応する防護効果を満たすことができ且つ達成する。

【0061】

図５に示すように、本発明の実施例はさらに上記高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造を施工する方法を提供し、具体的なステップは以下のとおりである：
支持杭アレイの配置に基づき、山体の下方に支持杭の杭井戸を掘削し、支持杭の打設を完了する。
山体斜面に孔を穿設し、且つ逆方向プレストレスアンカーケーブルを置き、引っ張り板を山体斜面に固定する。
バリアネット、バリアネット接続支持杭、及び両側山体斜面の引っ張り板を製造し、高エネルギー衝撃に適用するバリア防護構造の施工を完了する。

【0062】

該施工方法によって提供された高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造は、二つの山体斜面の間に適用し、一字状に配置された支持杭アレイを配置し、各支持杭の間にバリアネットを接続し、且つバリアネットの両側は引っ張り板によって山体斜面とアンカー固定し、バリアネットの高さ、材質の降伏伸び率と破断伸び率を設定し、従来の可撓性バリアネットの保護エネルギーレベルを突破でき、且つメンテナンスしやすく、高エネルギー衝撃に適用し、高度が高く、メンテナンスしやすく且つ可撓性の機能を有する。

【0063】

本発明の好ましい実施例を説明したが、当業者であれば基本的な創造性概念を知っていれば、これらの実施例に対して他の変更及び修正を行うことができる。したがって、添付の特許請求の範囲は好ましい実施例及び本発明の範囲に属する全ての変更及び修正を含むと解釈することを意図する。明らかに、当業者は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明に対して様々な変更及び変形を行うことができる。このように、本発明のこれらの修正及び変形は本発明の請求項及びその同等技術の範囲内に属する場合、本発明はこれらの変更及び変形を含むことを意図する。

【符号の説明】

【0064】

１－支持杭、２－バリアネット、３－引っ張り板、３１－逆方向プレストレスアンカーケーブル、４－Ｔ型ファスナー、４１－カードジャケット、４２－Ｕ型接続ラグ、４３－楔形モジュール、４３１－ロックナット、４３２－押さえナット、４３３－楔形カード、４３４－楔形カードジャケット、５－十字ファスナー、６－プレストレスアンカーケーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造であって、対向する二つの山体斜面の間に敷設された支持杭アレイを含み、支持杭アレイは一文字状で配置され、少なくとも二本の支持杭を含み、隣接する二つの支持杭の間に特定の間隔が予め設定され、
全ての前記支持杭はいずれも山体の下方に固定され、支持杭の間にバリアネットが接続され、かつバリアネットは支持杭アレイを貫通して両側の山体斜面に延伸して固定され、
山体斜面に複数の引っ張り板が配置され、引っ張り板の一側は設けられた逆方向プレストレスアンカーケーブルによって山体斜面に固定され、引っ張り板の他側はバリアネットに接続され、バリアネットをアンカー固定するために用いられ、
バリアネットの高さは６ｍ以上であり、バリアネット材質の降伏伸び率は０．２％以上であり、破断伸び率は２０％以上であり、
バリアネットは複数束の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線を含む井字形構造であり、横方向鋼撚線は引っ張り板に接続され、隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は０．３ｍ以下であり、
隣接する横方向鋼撚線の間の間隔は以下の関係を満たし：

【数1】

ここで、ｈは隣接する横方向鋼撚線の間の間隔であり、ｎはバリア防護構造における横方向鋼撚線の数であり、Ｖは落石の相当体積であり、
バリア保護構造における横方向鋼撚線の数ｎは以下の関係を満たし：

【数2】

ここで、Ｍは落石の質量であり、Ｈは落石崩落位置から衝突衝撃バリアネット接触位置までの段差であり、Ｗ₁は単束の横方向鋼撚線の弾性段階仕事であり、Ｗ₂は単束の横方向鋼撚線の塑性段階仕事であり、Ｆ₁は単束の横方向鋼撚線に印加される予張力であり、Ｆ₂は単束の横方向鋼撚線の降伏臨界力であり、Ｌは単束の横方向鋼撚線の長さであり、Δ₀は単束の横方向鋼撚線の予張伸び率であり、Δ₁は単束の横方向鋼撚線の降伏伸び率であり、Δ₂は単束の横方向鋼撚線の塑性変形伸び率であることを、
特徴とする高エネルギー衝撃に適用するバリア保護構造。

【請求項2】

バリアネットの頂部と底部はＴ型ファスナーによって少なくとも二つの束の横方向鋼撚線を束ねて頂部横方向鋼撚線と底部横方向鋼撚線を形成し、且つ交差する単束の縦方向鋼撚線と固定され、バリアネットの他の横方向鋼撚線と縦方向鋼撚線は各束が１つ１つ交差しており、且つ交差箇所は十字ファスナーで固定されることを、
特徴とする請求項１に記載のバリア保護構造。

【請求項3】

Ｔ型ファスナーの一端は頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線を束ねるカードジャケットであり、カードジャケットは頂部横方向鋼撚線又は底部横方向鋼撚線の両側に位置するボルトによって締め付けられており、他端はＵ型接続ラグであり、Ｕ型接続ラグの前側
はカードジャケットとヒンジで接続され、Ｕ型接続ラグの後側は楔形モジュールによって単束縦方向鋼撚線と固定され、
ここで、楔形モジュールはロックナット、押さえナット、楔形カード及び楔形カードジャケットを含み、楔形カードは単束縦方向鋼撚線と係合して固定され、ロックナット及び押さえナットは楔形カードジャケットに楔形カードと単束縦方向鋼撚線との係合部を固定被覆させることを、
特徴とする請求項２に記載のバリア保護構造。

【請求項4】

各支持杭に複数本のプレストレスアンカーケーブルが設けられ、各プレストレスアンカーケーブルの一端は支持杭の側壁に固定接続され、他端は山体の下方にアンカー固定され、同一の支持杭における全てのプレストレスアンカーケーブルは同一平面内に位置し、且つバリアネットに垂直であり、
各支持杭に複数本の縦方向配筋が設けられ、縦方向配筋は支持杭内に等間隔に配置され、
支持杭は上段、中段及び底部段を含み、上段、中段と底部段の高さ比の値は（０ ．８～１ ．２）：（４ ．８～ ５ ．２）：（２ ．８～３ ．２）であり、隣接する二つのプレストレスアンカーケーブルの間隔はそれぞれ上段、中段及び底部段における比の値が（０ ．９～１ ．１）：（１．４～１．６）：（２．９～３．１）であることを、
特徴とする請求項１に記載のバリア保護構造。