CN115217127A - 一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种桩‑梁‑板弹性组合拦石结构及其构造方法，包括若干竖向设置的受力桩、支撑梁、多个弹性体、受力板、两个消能层和两个保护层，本结构采用的受力桩、支撑梁、受力板为钢筋混凝土结构，弹性体为封闭结构，故整个组合结构的耐久性好，使用寿命长，特别适用于钢筋混凝土材料运输条件较好的落石拦挡工程，桩、梁、板结构均为规则结构，施工方便、快速。同时受力桩之间的组合受力结构布置充分利用了受力桩之间的空间，不占据受力与边坡之间的落石堆积有效空间，并利于落石堆积和滚出，边坡越陡，这种功能更加显著。本发明的构造方法具有操作简单、快速、质量可控、步骤清晰的优点。

Description

一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法。

背景技术

艰险山区峡谷高陡地形为其主要地貌结构，峡谷高陡边坡通常危岩落石十分发育、落石冲击能量巨大，传统落石防护主要采用重力式拦石墙、被动防护网、帘式引导网等，传统的防护结构存在以下问题：(1)高陡边坡重力式拦石墙施工困难、防护高度低、防护能级不高、冲击破坏后墙体也成为危险源；(2)被动防护网落石拦挡后难以清除、过大落石堆积量会导致防护网破坏、防护网设置高度有限；(3)帘式引导网投资大、坡面植被发育时无法施工、引导后的落石需要拦墙，设置拦石墙、被动防护网拦挡导流后的落石时会存在(1)和(2)出现的问题。当落石的来源量越多、能级越大、弹跳高度越大、冲击能越高，传统方法存在的问题会变得更加显著，甚至传统措施完成失效，无法适用。因此，提出一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法具有重要意义，并具有防护高度大、防护能级强、静动态稳定性好、施工简单、经济性好、环保和利于推广等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，旨在解决高陡边坡大能级落石防护技术难题。

为实现上述目的，本发明提供了一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，包括多个受力桩、支撑梁、多个弹性体、受力板、两个消能层和两个保护层；

所述支撑梁分别与多个所述受力桩固定连接，并位于多个所述受力桩之间，多个所述弹性体分别与所述支撑梁连接，并分别位于所述支撑梁的一侧，所述受力板分别与多个所述弹性体连接，并位于所述弹性体远离所述支撑梁的一侧，两个所述消能层分别与多个所述受力桩固定连接，并分别位于所述两个所述受力桩的一侧，两个所述保护层分别与两个所述消能层固定连接，且与所述受力板固定连接。

其中，所述弹性体包括张拉绳、弹簧和柔性保护套管，所述张拉绳分别与所述支撑梁和所述受力板连接，并位于所述支撑梁和所述受力板之间，所述弹簧与所述张拉绳连接，并位于张拉绳的一侧，所述柔性保护套管与所述弹簧连接，并位于所述弹簧的一侧。

其中，相邻所述受力桩桩间距为5-10m。

其中，所述支撑梁的截面尺寸不小于0.3*0.3m，且竖向间距为0.8-1.5m。

其中，所述受力板的厚度不小于0.2m，受力板两端与受力桩的空隙间距5-10cm。

其中，所述消能层的材料采用弹性材料制作，且厚度为0.3-0.5m，弹性模量为5-10MPa。

其中，所述保护层可采用抗冲切能力强的水泥毯浇水固化形成，且厚度不小于1cm。

本发明的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构构造方法，包括：受力桩平面定位，开挖受力桩桩井，绑扎受力桩钢筋和支撑梁钢筋，立模浇筑受力桩和支撑梁混凝土，受力桩靠山侧预埋连接钢筋、支撑梁在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔；

绑扎受力板钢筋，立模浇筑受力板混凝土，受力板靠山侧的浇筑模板采用保护层替代，在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔，穿过孔贯穿受力板和保护层；

安装受力板和支撑梁之间最上一层弹性体，弹性体两侧的张拉绳分别穿过受力板和支撑梁的预留穿过孔；

在受力板的靠山侧采用固定夹固定张拉绳内侧，在支撑梁外侧采用固定夹张拉锁定张拉绳外侧，锁定时的张拉力3-5N；

在受力桩的靠山侧安装消能层和保护层，消能层和保护层通过受力桩上的预埋连接钢筋固定。

本发明的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，由所述受力桩、所述消能层和保护层组成桩位受力结构，用于承担落石冲击能，消能层缓冲了落石对所述受力桩的直接冲击破坏，所述保护层提高了所述消能层使用寿命、降低了所述消能层的材料高要求和成本；由所述支撑梁、所述弹性体、所述受力板和所述保护层组成所述受力桩之间的拦挡落石弹性组合受力结构，落石冲击能通过组合结构传递给所述受力桩，组合受力结构具有变形量大、缓冲能力强、拦挡能力强、安装方便、经济性好等优点，既能有效拦挡大能量落石，又能很好地缓冲受力后把落石冲击能传递给所述受力桩，且其变形后具有较好的自恢复能力，从而可以大幅改善所述受力桩的承载能力，通过采用的所述受力桩、所述支撑梁和所述受力板为钢筋混凝土结构，弹性体为封闭结构，故整个组合结构的耐久性非常好，使用寿命长，特别适用于钢筋混凝土材料运输条件较好的落石拦挡工程，桩、梁、板结构均为规则结构，施工方便、快速。同时所述受力桩之间的组合受力结构布置位置，充分利用所述受力桩之间的空间，不占据受力与边坡之间的有效空间，利于落石堆积和滚出，边坡越陡，这种功能更加显著，从而解决高陡边坡落石防护的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构整体的正视图。

图2是本发明提供的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构受力桩、消能层、保护层和加固组件的剖视图。

图3是本发明提供的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构I-I剖面示意图。

图4是本发明提供的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构II-II剖面示意图。

图5是本发明提供的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构弹性体结构示意图。

图6是本发明的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法的流程图。

1-受力桩、2-支撑梁、3-弹性体、4-受力板、5-消能层、6-保护层、7-加固组件、31-张拉绳、32-弹簧、33-柔性保护套管、71-底座、72-肋板、73-防护壳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一方面：

请参阅图1～图6，第一方面：本发明提供一种桩-梁-板弹性组合拦石结构:包括多个受力桩1、支撑梁2、多个弹性体3、受力板4、两个消能层5和两个保护层6；

所述支撑梁2分别与多个所述受力桩1固定连接，并位于多个所述受力桩1之间，多个所述弹性体3分别与所述支撑梁2连接，并分别位于所述支撑梁2的一侧，所述受力板4分别与多个所述弹性体3连接，并位于所述弹性体3远离所述支撑梁2的一侧，两个所述消能层5分别与多个所述受力桩1固定连接，并分别位于所述两个所述受力桩1的一侧，两个所述保护层6分别与两个所述消能层5固定连接，且与所述受力板4固定连接。

在本实施方式中，所述受力桩1采用钢筋混凝土结构，用于承担落石冲击能，桩间距5-10m、出露地面以上的高度可以自由调整，用于防护不同高度的落石。

所述支撑梁2采用钢筋混凝土结构，两端与相邻受力桩1浇筑为一个整体，截面尺寸不小于0.3m*0.3m，竖向间距0.8-1.5m，承担所述受力桩1之间的落石冲击能，并把冲击能传递给相邻的所述受力桩1，只在关键位置设置所述支撑梁2结构，较采用支撑板结构可大幅节省钢筋混凝土用量，从而节省工程投资。

所述受力板4采用钢筋混凝土结构，板厚度不小于0.2m，用于拦挡所述受力桩1之间的落石，承载所述受力桩1之间的落石冲击力，所述受力板4两端与所述受力桩1的空隙间距5-10cm，在落石冲击作用下所述受力板4向外产生变形不受到所述受力桩1的约束。

所述弹性体3可由弹簧32、柔性保护套管33、张拉绳31组成，所述弹性体3长度0.5-1.0m，可以满足有效的变形空间，在每道所述支撑梁2上的设置间距1-2m，所述弹性体3在所述受力板4受到落石冲击作用时，可以产生较大的收缩变形，所述受力板4受到的冲击作用会得到良好的缓冲，故受力板4在靠山侧可以不设置消能层5，大幅节约投资，落石下落后，所述弹性体3变形自动恢复，同时所述弹性体3能把缓冲后的力传递至所述支撑梁2上，再由所述支撑梁2转移至所述受力桩1上；通过所述弹性体3与所述受力板4的张拉作用以稳定所述受力板4；所述弹簧32线刚度3-5N/mm，可以满足弹簧32具有较好的变形收缩性及变形恢复性，所述张拉绳31便于所述弹性体3与两端的所述支撑梁2和所述受力板4连接，并能有效限制所述弹性体3变形恢复时产生过大的伸长量变形从而影响所述受力板4的稳定状态。

所述消能层5可采用橡胶或其他弹性材料制作形成，厚度0.3-0.5m，弹性模量5-10MPa，从而消能层5具有有效的变形量空间和适宜的回弹性能，其可以在落石冲击作用下避免落石直接冲击所述受力桩1。

所述保护层6可可采用抗冲切能力强的水泥毯浇水固化形成，其厚度不小于1cm，所述保护层6具有较强的抗冲击(冲切)作用，所述受力板4外侧的所述保护层6避免过大落石冲击作用破坏所述受力板4，从而减小所述受力板4的设置厚度，大幅节省工程投资；所述受力桩1外的所述保护层6能有效提高所述消能层5的使用寿命，从而节省所述消能层5的成本、降低对材料的特殊高要求。

由所述受力桩1、所述消能层5和保护层6组成桩位受力结构，用于承担落石冲击能，消能层5缓冲了落石对所述受力桩1的直接冲击破坏，所述保护层6提高了所述消能层5使用寿命、降低了所述消能层5的材料高要求和成本；由所述支撑梁2、所述弹性体3、所述受力板4和所述保护层6组成所述受力桩1之间的拦挡落石弹性组合受力结构，落石冲击能通过组合结构传递给所述受力桩1，组合受力结构具有变形量大、缓冲能力强、拦挡能力强、安装方便、经济性好等优点，既能有效拦挡大能量落石，又能很好地缓冲受力后把落石冲击能传递给所述受力桩1，且其变形后具有较好的自恢复能力，从而可以大幅改善所述受力桩1的承载能力，从而解决高陡边坡落石防护的问题。

进一步的，所述弹性体3包括张拉绳31、弹簧32和柔性保护套管33，所述张拉绳31分别与所述支撑梁2和所述受力板4连接，并位于所述支撑梁2和所述受力板4之间，所述弹簧32与所述张拉绳31连接，并位于张拉绳31的一侧，所述柔性保护套管33与所述弹簧32连接，并位于所述弹簧32的一侧。

在本实施方式中，在所述受力板4受到落石冲击作用时，带动所述弹簧32产生收缩变形，使得所述受力板4受到落石冲击作用下会得到良好的缓冲，落石落下后，所述弹簧32变形自动回复，并能够将缓冲后的力传递至所述支撑梁2上，再通过所述支撑梁2将力转移至受力桩1上，通过所述弹簧32的与所述受力板4的张拉作用，使得所述受力板4能够稳定，所述张拉绳31便于所述弹簧32与两端的所述支撑梁2和所述受力板4连接，并能有效限制所述弹簧32变形恢复时产生过大的伸长量变形从而影响所述受力板4的稳定状态。

进一步的，相邻所述受力桩1桩间距为5-10m。

在本实施方式中，所述受力桩1采用钢筋混凝土结构，用于承担落石冲击能。

进一步的，所述支撑梁2的截面尺寸不小于0.3*0.3m，且竖向间距为0.8-1.5m。

在本实施方式中，所述支撑梁2采用钢筋混凝土结构，两端与相邻所述受力桩1浇筑为一个整体，承担所述受力桩1之间的落石冲击能，并把冲击能传递给相邻的所述受力桩1，只在关键位置设置所述支撑梁2结构，较采用支撑板结构可大幅节省钢筋混凝土用量。

进一步的，所述受力板4的厚度不小于0.2m，受力板4两端与受力桩1的空隙间距5-10cm。

在本实施方式中，所述受力板4采用钢筋混凝土结构，用于拦挡所述受力桩1之间的落石，承载所述受力桩1之间的落石冲击力，在落石冲击作用下所述受力板4向外产生变形不受到所述受力桩1的约束。

进一步的，所述消能层5的材料采用弹性材料制作，且厚度为0.3-0.5m，弹性模量为5-10MPa。

在本实施方式中，所述消能层5可以在落石冲击作用下避免落石直接冲击所述受力桩1。

进一步的，所述保护层6可采用抗冲切能力强的水泥毯浇水固化形成，且厚度不小于1cm。

在本实施方式中，所述保护层6具有较强的抗冲击作用，所述受力板4外侧的所述保护层6能够避免过大落石冲击作用破坏所述受力板4，从而减小所述受力板4的设置厚度，大幅节省工程投资；所述受力桩1外的所述保护层6能有效提高消能层5的使用寿命从而节省消能层5的成本、降低对材料的特殊高要求。

进一步的，所述桩-梁-板弹性组合拦石结构还包括加固组件7，所述加固组件7包括底座71和肋板72，所述底座71与所述受力桩1固定连接，并位于所述受力桩1的一侧，所述肋板72与所述底座71固定连接，且与所述受力桩1固定连接。

在本实施方式中，通过所述底座71上的所述肋板72可以提高所述受力桩1的强度，避免所述受力桩1在长时间使用后发生损坏。

进一步的，所述加固组件7还包括防护壳73，所述防护壳73与所述底座71固定连接，并位于所述底座71的一侧。

在本实施方式中，所述防护壳73可以保护所述肋板72，避免所述肋板72被落石损坏。

第二方面：

S1受力桩平面定位，开挖受力桩桩井，绑扎受力桩钢筋和支撑梁钢筋，立模浇筑受力桩和支撑梁混凝土，受力桩靠山侧预埋连接钢筋、支撑梁在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔；

受力桩和支撑梁成型后，为受力板安装施工模板提供支撑，提高其施工过程中和施工完成后的临时稳定支撑，受力桩和支撑梁钢筋连接固定可增强结构的整体性和强度，受力桩靠山侧预埋连接钢筋、支撑梁在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔，便于后期结构的施工，避免二次开孔施工困难、效率低，影响受力桩和支撑梁的强度。

S2绑扎受力板钢筋，立模浇筑受力板混凝土，受力板靠山侧的浇筑模板采用保护层替代，在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔，穿过孔贯穿受力板和保护层；

受力板靠山侧的浇筑模板采用保护层替代既解决了模板应用问题，又解决了保护层的二次安装的问题，预留张拉绳穿过孔避免二次开孔存在的问题

S3安装受力板和支撑梁之间最上一层弹性体，弹性体两侧的张拉绳分别穿过受力板和支撑梁的预留穿过孔；

先安装上一层弹性体更有利于抗力板的稳定性控制，可以最快最有效解决抗力板最易发生的倾覆倒下事故，弹性体两侧采用张拉绳与受力板和支撑梁连接固定，利于快速施工和柔性连接不易破坏。

S4在受力板的靠山侧采用固定夹固定张拉绳内侧，在支撑梁外侧采用固定夹张拉锁定张拉绳外侧，锁定时的张拉力3-5N；

锁定张拉力3-5N用于保证抗力板在拆除临时支撑后具有较好的稳定性，但又不使弹性体产生较大的预收缩变形，为后期留有足够的收缩变形空间。

S5在受力桩的靠山侧安装消能层和保护层，消能层和保护层通过受力桩上的预埋连接钢筋固定；

通过受力桩、消能层和保护层组成桩位受力结构，用于承担落石冲击能，消能层缓冲了落石对受力桩的直接冲击破坏，保护层提高了消能层使用寿命、降低了消能层的材料高要求和成本。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述桩-梁-板弹性组合拦石结构，包括若干竖向设置的受力桩、支撑梁、多个弹性体、受力板、两个消能层和两个保护层。支撑梁位于受力桩之间并与受力桩固定连接；弹性体位于所述支撑梁的一侧并与支撑梁连接；所述受力板与弹性体连接，并位于所述弹性体远离所述支撑梁的一侧；两个所述消能层位于受力桩内侧并与受力桩固定连接，两个所述保护层位于受力桩内侧并与受力桩固定连接。

2.如权利要求1所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述弹性体包括张拉绳、弹簧和柔性保护套管，张拉绳分别与所述支撑梁和所述受力板连接，并位于所述支撑梁和所述受力板之间；所述弹簧与所述张拉绳连接，并位于张拉绳的一侧；所述柔性保护套管与所述弹簧连接，并位于所述弹簧的一侧。

3.如权利要求2所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述受力桩未钢筋混凝土结构，相邻所述受力桩间距为5-10m。

4.如权利要求3所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述支撑梁的截面尺寸不小于0.3*0.3m，且竖向间距为0.8-1.5m。

5.如权利要求4所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述受力板的厚度不小于0.2m，受力板两端与受力桩1的空隙间距5-10cm。

6.如权利要求5所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述消能层的材料采用弹性材料制作，且厚度为0.3-0.5m，弹性模量为5-10MPa。

7.如权利要求6所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构，其特征在于，

所述保护层采用抗冲切能力强的水泥毯浇水固化形成，且厚度不小于1cm。

8.一种桩-梁-板弹性组合拦石结构构造方法，应用于如权利要求1～7任意一项所述的一种桩-梁-板弹性组合拦石结构及其构造方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据受力桩平面定位，开挖受力桩桩井，绑扎受力桩钢筋和支撑梁钢筋，立模浇筑受力桩和支撑梁混凝土，受力桩靠山侧预埋连接钢筋、支撑梁在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔；

S2、绑扎受力板钢筋，立模浇筑受力板混凝土，受力板靠山侧的浇筑模板采用保护层替代，在设置弹性体的位置预留弹性体张拉绳穿过孔，穿过孔贯穿受力板和保护层；

S3、安装受力板和支撑梁之间最上一层弹性体，弹性体两侧的张拉绳分别穿过受力板和支撑梁的预留穿过孔；

S4、在受力板的靠山侧采用固定夹固定张拉绳内侧，在支撑梁外侧采用固定夹张拉锁定张拉绳外侧，锁定时的张拉力3-5N；

S5、在受力桩的靠山侧安装消能层和保护层，消能层和保护层通过受力桩上的预埋连接钢筋固定。

Images