CN212714609U - 一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构 - Google Patents

Abstract

一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，包括棚洞顶覆土层、隧道柱、隧道壁、钢筋混凝土板、EPS泡沫板、薄钢板碎石三明治结构、弹性扣件；钢筋混凝土板两端突出有梯形挡台，其内有横向钢筋，梯形挡台内部布置有上连接钢筋和下连接钢筋，且它们底端与横向钢筋连接成整体；EPS泡沫板设置于梯形挡台之间，底部与钢筋混凝土板贴合；薄钢板碎石三明治结构设置于梯形挡台之间，包括成U型结构的上薄钢板、下薄钢板和碎石体，上薄钢板和下薄钢板的侧面与梯形挡台贴合，下薄钢板与EPS泡沫板贴合，碎石体紧密压实均匀分布在上薄钢板和下薄钢板之间；弹性扣件分别连接上薄钢板和上连接钢筋以及下薄钢板和下连接钢筋；棚洞顶覆土层覆于整个结构上部。

Description

一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构

技术领域

本实用新型涉及铁路及公路隧道工程领域，尤其是隧道洞口及沿山的线路工程，具体涉及一种能有效缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构。

背景技术

我国西部山区岩质边坡较多，落石灾害频发，严重威胁山区公路及铁路交通安全。棚洞以其简单的结构形式和较高的经济性在山区线路工程建设中广泛使用。然而为了达到有效缓冲落石冲击，棚洞顶部常常回填至少1.5m的覆土，这极大的增加了结构的自重，显著降低了结构的抗震性能。尤其对于高陡岩质边坡而言，落石冲击速度较大，为了避免击穿洞顶，覆土厚度需要进一步增加，导致棚洞结构配筋过多，成本显著增加。因此需要设计一种新型高效的棚洞顶部缓冲结构，显著降低洞顶自重，并提高落石缓冲能力。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型目的是提供一种结构简单，自重轻，缓冲性能好，且成本较低的抗落石冲击的洞顶复合结构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，包括棚洞顶覆土层、隧道柱、隧道壁，还包括钢筋混凝土板、EPS泡沫板、薄钢板碎石三明治结构、弹性扣件；

所述钢筋混凝土板支撑于隧道柱和隧道壁上，其两端突出有梯形挡台，总体呈U型结构，所述钢筋混凝土板内布置有横向钢筋，所述梯形挡台内部布置有上连接钢筋和下连接钢筋，且上连接钢筋和下连接钢筋底端与横向钢筋连接成整体；

所述EPS泡沫板设置于梯形挡台之间，底部与钢筋混凝土板紧密贴合；

所述薄钢板碎石三明治结构设置于梯形挡台之间，EPS泡沫板之上，包括上薄钢板、下薄钢板和碎石体，上薄钢板和下薄钢板均成U型结构，所述上薄钢板和下薄钢板的侧面与梯形挡台紧密贴合，所述下薄钢板底部与EPS泡沫板紧密贴合，碎石体紧密压实均匀分布在上薄钢板和下薄钢板之间；

所述弹性扣件分别连接所述上薄钢板和上连接钢筋以及下薄钢板和下连接钢筋；

所述棚洞顶覆土层覆于整个结构上部。

进一步地，所述弹性扣件由包括钢底座、弹性压板、螺纹钢筋，螺纹钢筋连接钢底座和弹性压板，钢底座连接上连接钢筋或下连接钢筋，弹性压板连接上薄钢板或下薄钢板。

优选地，所述EPS泡沫板厚度为600mm～800mm。

优选地，所述洞顶覆土厚度为200mm～300mm，坡度为2度～4度。

本实用新型有益效果：

本实用新型能有显著降低棚洞顶板的覆土层厚度，减轻顶板自重，降低造价，提高结构抗震性能。薄钢板碎石三明治结构与EPS泡沫板协同作用，显著提高结构的缓冲能力。通过三明治结构的整体振动能够快速耗散落石冲击能量。薄钢板碎石三明治结构具有突出的防高速落石贯穿的能力，能有效保护EPS泡沫板，从而保持长期有效的缓冲能力。薄钢板碎石三明治结构与钢筋混凝土板的弹性连接，进一步提高三明治结构的缓冲能力。另外，本实用新型结构简单，成本较低，方便维修。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步地说明。

图1为新型棚洞顶部复合结构图；

图2为弹性扣件图；

图3为复合结构局部弹性扣件设置放大图；

图4为采用新型棚洞顶部复合结构的隧道剖面图；

图中：1—钢筋混凝土板；10—钢筋混凝土底板；11—横向钢筋；12—梯形挡台；13—上连接钢筋；14—下连接钢筋；2—EPS泡沫板；3—薄钢板碎石三明治结构；30—碎石体；31—上薄钢板；32—下薄钢板；4—弹性扣件；41—钢底座；42—弹性压板；43—螺纹钢筋；44—螺帽；5—棚洞顶覆土层；6—隧道柱；7—隧道壁；8—岩质边坡。

具体实施方式

请结合参照附图1至4，一种高效缓冲落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，包括钢筋混凝土板1、EPS泡沫板2、薄钢板碎石三明治结构3、弹性扣件4和棚洞顶覆土层5。

所述钢筋混凝土板1支撑于隧道柱6和隧道壁7上，构件两端突出有梯形挡台12，总体呈U型，梯形挡台12横截面直角边在内侧，长边与短边均平行于钢筋混凝土底板10的底边且短边在上。钢筋混凝土底板10内布置有横向钢筋11，梯形挡台12布置上连接钢筋13和下连接钢筋14与横向钢筋11焊接成整体。两侧梯形挡台12内的钢筋设置相同。

优选地，钢筋混凝土板1底宽与隧道宽相等，底部厚度为200mm～300mm，两侧梯形挡台高度为700mm～1000mm，下底边长400mm～600mm，上底边长150mm～250mm。

横向钢筋11通过上连接钢筋13和下连接钢筋14与弹性扣件4连接，上薄钢板31和下薄钢板32通过弹性扣件4与所有钢筋连接，构成整体缓冲受力结构。

所述EPS泡沫板2设置于钢筋混凝土板1梯形挡台之间，与钢筋混凝土底板10贴合。优选地，EPS泡沫板2厚度为600mm～800mm。

所述薄钢板碎石三明治结构3由上薄钢板31、下薄钢板32和碎石体30组成，均成U型。所述上薄钢板31与梯形挡台12贴合，厚度为2mm～5mm，缝隙小于等于5mm。所述下薄钢板32放置于EPS泡沫板2上，并与梯形挡台12贴合，厚度为3mm～6mm。

所述碎石体30位于上薄钢板31和下薄钢板32之间，均匀地分布在两块钢板之间，并且压缩密实，厚度为200mm～300mm。

根据隧道周围岩质边坡8的状况在上薄钢板31上设置一层棚洞顶覆土层5，厚度在200mm～300mm之间，坡度在2度～4度。

所述弹性扣件4由钢底座41、弹性压板42、螺纹钢筋43和螺帽44组成。钢底座41设置于钢筋混凝土板1之中，水平位置高于对应薄钢板50mm～100mm，并通过上连接钢筋13和下连接钢筋14分别与横向钢筋11相连。弹性压板42分别扣在上薄钢板31和下薄钢板32的内侧。螺纹钢筋43穿过薄钢板和弹性压板42，通过螺帽44压紧弹性压板42，使上薄钢板31和下薄钢板32贴合在梯形挡台12上。

当有落石冲击本保护在装置时，保护机制有：

一、棚洞顶覆土层5作为第一层缓冲，并保护上薄钢板31；

二、薄钢板碎石三明治结构3与EPS泡沫板2协同作用，显著降低落石冲击力；

三、通过薄钢板碎石三明治结构3的振动显著耗散落石冲击能；

四、利用薄钢板碎石三明治结构3防止高速落石贯穿棚洞，保护EPS泡沫板2及钢筋混凝土底板10，保持长期有效缓冲能力；

五、弹性扣件4将薄钢板碎石三明治结构3与钢筋混凝土板1连接成整体，提高了薄钢板碎石三明治结构3的缓冲能力，并保证结构的完整性，使上述缓冲机制长期发挥作用。

Claims (4)

1.一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，包括棚洞顶覆土层、隧道柱、隧道壁，其特征在于：还包括钢筋混凝土板、EPS泡沫板、薄钢板碎石三明治结构、弹性扣件；

所述钢筋混凝土板支撑于隧道柱和隧道壁上，其两端突出有梯形挡台，总体呈U型结构，所述钢筋混凝土板内布置有横向钢筋，所述梯形挡台内部布置有上连接钢筋和下连接钢筋，且上连接钢筋和下连接钢筋底端与横向钢筋连接成整体；

所述EPS泡沫板设置于梯形挡台之间，底部与钢筋混凝土板紧密贴合；

所述薄钢板碎石三明治结构设置于梯形挡台之间，EPS泡沫板之上，包括上薄钢板、下薄钢板和碎石体，上薄钢板和下薄钢板均成U型结构，所述上薄钢板和下薄钢板的侧面与梯形挡台紧密贴合，所述下薄钢板底部与EPS泡沫板紧密贴合，碎石体紧密压实均匀分布在上薄钢板和下薄钢板之间；

所述弹性扣件分别连接所述上薄钢板和上连接钢筋以及下薄钢板和下连接钢筋；

所述棚洞顶覆土层覆于整个结构上部。

2.根据权利要求1所述的一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，其特征在于：所述弹性扣件由包括钢底座、弹性压板、螺纹钢筋，螺纹钢筋连接钢底座和弹性压板，钢底座连接上连接钢筋或下连接钢筋，弹性压板连接上薄钢板或下薄钢板。

3.根据权利要求1或2所述的一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，其特征在于：所述EPS泡沫板厚度为600mm～800mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种缓冲高速落石冲击的新型棚洞顶部复合结构，其特征在于：所述洞顶覆土厚度为200mm～300mm，坡度为2度～4度。

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