CN110820610A - 一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，包括钢筋混凝土棚洞本体，所述棚洞本体连接于桥的主梁上，所述棚洞本体的顶板上沿桥纵向间隔设有若干个钢骨架，每个所述钢骨架的两侧分别通过减振部件连接于所述顶板，相邻两个所述钢骨架通过若干个钢横联连接，所有所述钢骨架连接柔性防护网。该钢混组合双层危岩落石防护棚洞结构简单，充分发挥上层结构的抗冲击能力和重量轻的特点，下层结构耐久性好，免维护的特点，使得结构整体具有抗冲击性能好、易于维护、维护不影响行车。

Description

一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞

技术领域

本发明涉及一种棚洞，特别涉及一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞。

背景技术

危岩落石灾害是世界范围内高山峡谷地区(特别是高烈度区)一种常见的地质灾害类型，具有分布范围广，发生突然、频率高，防不胜防等显著特点，对其危害范围内的构筑物(如路面、桥梁、隧道进出口等)和人类活动(行驶车辆、过往人群等)构成了严重威胁。

棚洞是一种应用于铁路、公路上方，防止危岩落石危害的最后一道防线。传统的防护棚洞主要是钢筋混凝土棚洞，有明洞式、框架式、悬臂式等类型，除此之外还有钢架棚洞，轻钢柔性棚洞等新型棚洞。其中钢筋混凝土棚洞应用最广，其基础一般设置在地面，以填土层作为落石的缓冲层以减少对结构的冲击力。其具有结构简单、免于维护的特点，在我国山区大量使用。

近年来，随着我国国民经济的快速发展，高速铁路、高速公路在我国山区也大量修建。因其速度快、线路半径大，选线不可避免要穿越危岩陡坡地域，所以受危岩落石的威胁和侵害也越来越大。艰险山区山体陡峻，隧道洞口直接连接桥梁结构，且桥梁墩高较高，很多高达50m以上，采用传统棚洞时基础施工困难且基础体量巨大，结构风险倍增，经济性较差。如采用钢制棚洞，在受到危岩落石的冲击后，如何及时修复棚洞并保证道路运营的畅通，如何在不影响行车时对棚洞进行维护，这些都成为棚洞设计的需要面对的问题。

在艰险山区，隧道洞口桥梁梁部距地面高度常常超过50m以上，且坡面陡峭不利于人员和机具设备作业，在此条件下修建传统钢筋混凝土棚洞，对施工机具设备的要求也大幅提高，施工人员安全风险、工期较长，还要修建临时道路，工程费用极具增加。

因而，亟需一种新型棚洞结构解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的山区桥梁采用传统棚洞时基础施工困难且基础体量巨大，结构风险倍增，不利于人员和机具设备作业，对施工机具设备的要求也大幅提高，施工人员安全风险、工期较长，还要修建临时道路，经济性较差的上述不足，提供一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，包括钢筋混凝土棚洞本体，所述棚洞本体连接于桥的主梁上，所述棚洞本体的顶板上沿桥纵向间隔设有若干个钢骨架，每个所述钢骨架的两侧分别通过减振部件连接于所述顶板，相邻两个所述钢骨架通过若干个钢横联连接，所有所述钢骨架连接柔性防护网，所述柔性防护网的宽度大于或者等于所述棚洞本体的宽度。

采用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述棚洞本体直接连接于所述主梁上，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述棚洞本体顶部设有所述柔性防护网、所述钢骨架和所述减振部件形成三位一体抗冲击结构，抗冲击结构采用了极限承载力设计理念，同时引入耗能机制，结构抗冲击能力强，结构经济性好；外层所述棚洞本体或上述抗冲击结构损伤后，可以利用内层所述顶板作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被抗冲击结构阻挡后难以击穿所述顶板，不影响线路的正常运行；该钢混组合双层危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好。

优选地，所述棚洞本体连接于所述主梁两侧边缘。

优选地，所述棚洞本体还包括立柱、纵梁和横梁，沿桥横向设有两个所述立柱，沿桥纵向间隔设有若干个所述立柱，纵向相邻两个所述立柱顶部之间通过一个所述纵梁连接，横向相邻两个所述立柱顶部之间通过一个所述横梁连接，所述棚洞本体形成框架结构，所述立柱底部设于所述主梁上，所述立柱顶部连接所述顶板。

优选地，所述顶板、所述纵梁和所述横梁为一体浇筑成型结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能。

优选地，所述棚洞本体为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重。

优选地，所述钢骨架为弧形结构件，所述钢骨架的凹面朝向所述棚洞本体，使得所述钢骨架具有良好的抗弯能力，能够抵抗危岩落石的冲击。

优选地，所述钢骨架的长度大于或者等于所述棚洞本体的宽度。

优选地，所述减振部件为金属耗能器。

优选地，所述主梁为混凝土箱梁，所述棚洞本体连接于所述箱梁的翼缘。

优选地，所述柔性防护网包括至少一层网状结构件。

优选地，所有所述钢骨架两侧底部分别连接有限位支挡，所述限位支挡用于限制所述钢骨架受冲击力时上下移动，即保护所述减振部件正常运行，避免所述钢骨架相对所述棚洞本体横移或者侧翻。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述棚洞本体直接连接于所述主梁上，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述棚洞本体顶部设有所述柔性防护网、所述钢骨架和所述减振部件形成三位一体抗冲击结构，抗冲击结构采用了极限承载力设计理念，同时引入耗能机制，结构抗冲击能力强，结构经济性好；外层所述棚洞本体或上述抗冲击结构损伤后，可以利用内层所述顶板作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被抗冲击结构阻挡后难以击穿所述顶板，不影响线路的正常运行；该钢混组合双层危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好；

2、运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述顶板、所述纵梁和所述横梁为一体浇筑成型结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能；

3、运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述棚洞本体为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重；

4、运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述钢骨架为弧形结构件，所述钢骨架的凹面朝向所述棚洞本体，使得所述钢骨架具有良好的抗弯能力，能够抵抗危岩落石的冲击；

5、运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所有所述钢骨架两侧底部分别连接有限位支挡，所述限位支挡用于限制所述钢骨架受冲击力时上下移动，即保护所述减振部件正常运行，避免所述钢骨架相对所述棚洞本体横移或者侧翻。

附图说明

图1为实施例1中所述钢混组合双层危岩落石防护棚洞的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图2的俯视图；

图4为实施例2中所述钢混组合双层危岩落石防护棚洞的结构示意图。

图中标记：1-棚洞本体，11-顶板，12-立柱，13-纵梁，14-横梁，2-主梁，3-钢骨架，4-减振部件，5-钢横联，6-柔性防护网，7-限位支挡。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-3所示，本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，用于山区高墩桥梁危岩落石防护，包括钢筋混凝土棚洞本体1，所述棚洞本体1连接于桥的主梁2上。

所述棚洞本体1包括顶板11、立柱12、纵梁13和横梁14，沿桥横向设有两个所述立柱12，沿桥纵向间隔设有若干个所述立柱12，纵向相邻两个所述立柱12顶部之间通过一个所述纵梁13连接，横向相邻两个所述立柱12顶部之间通过一个所述横梁14连接，所述棚洞本体1形成框架结构，所述立柱12顶部连接所述顶板11。

所述顶板11上沿桥纵向间隔设有若干个钢骨架3，每个所述钢骨架3的两侧分别通过减振部件4连接于所述顶板11，相邻两个所述钢骨架3通过若干个钢横联5连接，所有所述钢骨架3连接柔性防护网6，所述柔性防护网6的宽度大于所述棚洞本体1的宽度，所有所述钢骨架3两侧底部分别连接有限位支挡7，所述限位支挡7用于限制所述钢骨架3受冲击力时上下移动，即保护所述减振部件4正常运行，避免所述钢骨架3相对所述棚洞本体1横移或者侧翻。

具体地，所述钢骨架3为工厂预制、现场拼装的弧形钢结构件，所述钢骨架3的凹面朝向所述棚洞本体1，使得所述钢骨架3具有良好的抗弯能力，能够抵抗危岩落石的冲击，所述钢骨架3的长度大于所述棚洞本体1的宽度，所述减振部件4为金属耗能器，所述柔性防护网6包括至少一层网状结构件。

施工时，如图1-2所示，所述主梁2采用宽体双室现浇混凝土箱梁，所述箱梁两侧翼缘顶面预留所述立柱12连接钢筋，所述箱梁施工完成后，施工所述立柱12，以所述主梁2为基础搭设支架施工所述纵梁13、所述横梁14和所述顶板11，所述顶板11、所述纵梁13和所述横梁14为一体浇筑成型结构件，形成顶部封闭结构，整体受力，具有良好的抗冲击性能，所述棚洞本体1为高性能混凝土结构件，达到同等结构性能的前提下减少混凝土浇筑量，减轻结构自重；如图1-3所示，所述顶板11施工完成后，以所述顶板11为平台拼装上部钢结构，在所述顶板11上设置所述减振部件4，所述减振部件4连接所述钢骨架3，所述钢骨架3连接所述柔性防护网6；同时，所述顶板11施工完成后即可进行梁部其他附属及铺轨作业。

运用本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，所述棚洞本体1直接连接于所述主梁2上，可以解决隧道洞口高陡边坡棚洞设置难题，桥棚一体结构节约了常规棚洞超高立柱和基础，棚洞以梁体为基础，把落石冲击荷载作为偶然荷载施加于梁部，充分利用梁部的强度储备，梁体数量增加不多，在墩高50m情况下，可以综合节约造价2万元/m以上，所述棚洞本体1采用钢筋混凝土结构，耐久性好，可以做到日常免维护，不影响车辆的正常行驶，尤其是对高速铁路的运营非常有利；所述棚洞本体1顶部设有所述柔性防护网6、所述钢骨架3和所述减振部件4形成三位一体抗冲击结构，抗冲击结构采用了极限承载力设计理念，同时引入耗能机制，结构抗冲击能力强，结构经济性好；外层所述棚洞本体1或上述抗冲击结构损伤后，可以利用内层所述顶板11作为施工平台对损害部分进行快速修复，使结构又具有模块化、易修复的优点；危岩落石在被抗冲击结构阻挡后难以击穿所述顶板11，不影响线路的正常运行；该钢混组合双层危岩落石防护棚洞结构简单，维护方便，效果良好。

实施例2

如图4所示，本发明所述的一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，用于山区高墩桥梁危岩落石防护，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，所述主梁2采用单室箱梁，所述箱梁预制运架，翼缘板部分后浇施工，同时翼缘板处设置加强横梁，所述立柱12连接于所述加强横梁上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢混组合双层危岩落石防护棚洞，包括钢筋混凝土棚洞本体(1)，其特征在于，所述棚洞本体(1)连接于桥的主梁(2)上，所述棚洞本体(1)的顶板(11)上沿桥纵向间隔设有若干个钢骨架(3)，每个所述钢骨架(3)的两侧分别通过减振部件(4)连接于所述顶板(11)，相邻两个所述钢骨架(3)通过若干个钢横联(5)连接，所有所述钢骨架(3)连接柔性防护网(6)，所述柔性防护网(6)的宽度大于或者等于所述棚洞本体(1)的宽度。

2.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述棚洞本体(1)连接于所述主梁(2)两侧边缘。

3.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述棚洞本体(1)还包括立柱(12)、纵梁(13)和横梁(14)，沿桥横向设有两个所述立柱(12)，沿桥纵向间隔设有若干个所述立柱(12)，纵向相邻两个所述立柱(12)顶部之间通过一个所述纵梁(13)连接，横向相邻两个所述立柱(12)顶部之间通过一个所述横梁(14)连接，所述棚洞本体(1)形成框架结构，所述立柱(12)底部设于所述主梁(2)上，所述立柱(12)顶部连接所述顶板(11)。

4.根据权利要求3所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述顶板(11)、所述纵梁(13)和所述横梁(14)为一体浇筑成型结构件。

5.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述棚洞本体(1)为高性能混凝土结构件。

6.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述钢骨架(3)为弧形结构件，所述钢骨架(3)的凹面朝向所述棚洞本体(1)。

7.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述钢骨架(3)的长度大于或者等于所述棚洞本体(1)的宽度。

8.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述减振部件(4)为金属耗能器。

9.根据权利要求1所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所述主梁(2)为混凝土箱梁。

10.根据权利要求1-9任一项所述的钢混组合双层危岩落石防护棚洞，其特征在于，所有所述钢骨架(3)两侧底部分别连接有限位支挡(7)，所述限位支挡(7)用于限制所述钢骨架(3)受冲击力时上下移动。

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