CN220978063U - 拱形框架式边坡支挡结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种拱形框架式边坡支挡结构，属于岩土工程和结构工程技术领域。包括相对设置的迎土侧抗滑桩(1)和临空侧抗滑桩(5)，二者分别由横向框架梁(12)和拱形框架梁(7)固定连接，组成一个单榀单层的拱形框架，多个拱形框架沿道路延伸方向并列设置，且通过纵向连系梁相连固定，还包括桩间挡土板(2)、框架顶板(8)、顶部挡土板(10)和防落石冲击缓冲层(11)，共同组成单层多榀的拱形框架式边坡支挡结构。解决了大荷载作用下挖方路基边坡的支挡、山体落石问题，具有很强的施工安全性、结构稳定性、结构耐久性，其水平位移位移和内力也均有较大优化，更方便施工且合理经济。

Description

拱形框架式边坡支挡结构

技术领域

本实用新型属于岩土工程和结构工程技术领域，涉及一种拱形框架式边坡支挡结构。

背景技术

设置在山体斜坡上的道路一般容易形成较高的路基边坡，对于边坡稳定性较差或形成滑坡的情况，边坡的支挡结构会承受较大的水平荷载，传统的抗滑桩或预应力锚索支挡结构很难满足需要。其主要问题包括：大尺寸的矩形截面抗滑桩在不稳定坡体上施工困难；需要抑制边坡的变形，往往需要借助预应力锚索的作用；预应力锚索在破碎岩体或深厚土层中成孔困难，且耐久性较差；山体存在落石坠落可能时，没有防坠功能等。故框架式抗滑支挡结构是进行这类山体斜坡道路路基边坡支挡的优选方案。框架式抗滑支挡结构采用设置在道路两侧的多排抗滑桩和位于道路行车净高以上及路面以下的横梁连接成整体框架，为一个整体的矩形框架结构，其边坡支挡功能和抑制高边坡变形功能的实现可不依赖预应力锚索和大尺寸矩形截面抗滑桩。但框架式抗滑支挡结构依然存在如下问题：

一、矩形框架结构在承受水平力作用时，位于道路两侧的两排抗滑桩仅仅靠横梁传递荷载。特别是市政道路工程，可能因为道路下需布设市政管线而无法设置路面下方的横梁时，则两排桩之间的荷载传递全部依赖于上部的横梁，这样的传力效果不理想，抗滑桩的受力也不均；

二、矩形框架结构在顶部横梁与抗滑桩连接部位弯矩很大，造成横梁和抗滑桩的配筋很大，很不经济；

三、由于横梁和抗滑桩的配筋很大，节点部位配筋困难，其钢筋密集交错，给施工造成很大困难，也不利于混凝土的振捣密实。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种拱形框架式边坡支挡结构，通过改善矩形的框架式抗滑支挡结构的受力和构造，更好的实现路基边坡的支挡。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种拱形框架式边坡支挡结构，包括相对布置的迎土侧抗滑桩和临空侧抗滑桩，以及分别与所述迎土侧抗滑桩和临空侧抗滑桩相连的横向框架梁，所述迎土侧抗滑桩和临空侧抗滑桩远离所述横向框架梁的一端由拱形框架梁固定连接；所述迎土侧抗滑桩、临空侧抗滑桩与所述横向框架梁、所述拱形框架梁共同构成一个单榀单层的拱形框架。

可选的，迎土侧抗滑桩和临空侧抗滑桩分别设置在道路建筑限界两侧，且均嵌入完整基岩面以下至少1/2悬臂长度，以保证抗滑桩的嵌固牢固度，所述迎土侧抗滑桩的一侧紧靠山体斜坡，所述横向框架梁设置在完整基岩面上方。

可选的，所述拱形框架并列地设置有至少两个，且沿道路延伸方向间隔设置，还包括纵向连系梁组件以固定相邻的所述拱形框架。

可选的，所述纵向连系梁组件包括所述第一纵向连系梁、第二纵向连系梁和第三纵向连系梁，所述第一纵向连系梁固定设置在所述迎土侧抗滑桩远离所述横向框架梁的一端，所述第二纵向连系梁固定设置在所述临空侧抗滑桩远离所述横向框架梁的一端，所述第三纵向连系梁固定设置在所述拱形框架梁上。

可选的，所述拱形框架梁分为平直段和拱形段，平直段靠近所述所述迎土侧抗滑桩设置，拱形段靠近临空侧抗滑桩设置。

可选的，所述第一纵向连系梁设置在所述迎土侧抗滑桩与拱形框架梁相交处，所述第二纵向连系梁设置在所述临空侧抗滑桩与拱形框架梁相交处，所述第三纵向连系梁设置在所述拱形框架梁的平直段与拱形段相交处。

可选的，相邻两个所述拱形框架梁间固定设置有框架顶板，所述框架顶板设置在所述拱形框架梁的平直段。

可选的，所述第一纵向连系梁的顶部高于所述拱形框架梁的顶部，以方便施工，且也可以多阻挡一部分的山体斜坡土体。

可选的，所述框架顶板上铺设有防落石冲击缓冲层。

可选的，防落石冲击缓冲层优选为橡胶碎块与轻质沙的混合料，以减缓山体落石的滚落速度。

可选的，所述第三纵向连系梁上固定设置有顶部挡土板，所述顶部挡土板的顶部高于所述防落石冲击缓冲层的顶部，用于阻挡山体坡面上的落石滑落进入道路。

可选的，相邻两个所述迎土侧抗滑桩之间固定设置有桩间挡土板，所述桩间挡土板分别与所述迎土侧抗滑桩侧边及所述第一纵向连系梁底部固定连接，用于阻挡山体斜坡的土体。

可选的，所述桩间挡土板上设置有泄水孔，用于排出山体斜坡土体内的积水，减小作用在桩间挡土板上的压力。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的拱形框架式边坡支挡结构不仅具有传统矩形框架式抗滑支挡结构和预应力锚索支挡结构的优点，还避免了其施工过程中遇到的困难。本实用新型的拱形框架式边坡支挡结构横向刚度大，可有效抑制高边坡变形，并能承受较大侧向土压力、滑坡推力以及山坡落石的冲击力，可根据现场实际情况及施工便利性选择采用的抗滑桩尺寸大小。

(2)本实用新型的拱形框架式边坡支挡结构的顶部设置有防落石冲击缓冲层和顶部挡土板，可有效阻隔山坡落石，具有可靠的防落石坠落性能。

(3)本实用新型的拱形框架结构将横梁与临空侧抗滑桩连成一体，并做成拱形结构。类似于拱桥的受力机理，通过调整横梁和临空侧抗滑桩的压力中心线位置，降低弯矩、提高轴力、减小截面偏心距，起到优化框架结构受力的作用。

(4)本实用新型的拱形框架结构将横梁与临空侧抗滑桩连成一体，其结构配筋为通长的钢筋布置，避免了横梁与临空侧抗滑桩在侧面形成刚性连接节点时，梁钢筋与抗滑桩钢筋密集交错造成的实施困难问题。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为拱形框架式边坡支挡结构的单榀单层框架形式；

图2为拱形框架式边坡支挡结构的典型剖面布置图；

图3为拱形框架式边坡支挡结构的平面构造图；

图4为拱形框架式边坡支挡结构的立面构造图。

附图标记：1迎土侧抗滑桩，2桩间挡土板，3泄水孔，4第一纵向连系梁，5临空侧抗滑桩，6第二纵向连系梁，7拱形框架梁，8框架顶板，9第三纵向连系梁，10顶部挡土板，11防落石冲击缓冲层，12横向框架梁，13道路建筑限界，14完整基岩面，15山体斜坡。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图4，为一种拱形框架式边坡支挡结构，是一种具有抗滑和边坡支挡功能的道路棚洞结构，主要用于路基边坡的支挡和滑坡治理，可抑制高边坡变形，并承受较大侧向土压力、滑坡推力以及山坡落石的冲击力。

本实用新型在一些实施例中为单榀单层的拱形框架，包括迎土侧抗滑桩1、临空侧抗滑桩5与横向框架梁12、拱形框架梁7。

其中迎土侧抗滑桩1和临空侧抗滑桩5分别设置在道路建筑限界13两侧，二者均嵌入完整基岩面14以下，且嵌入深度至少为1/2悬臂长度，迎土侧抗滑桩1的一侧紧靠山体斜坡15；横向框架梁12设置在完整基岩面14上方及道路建筑限界13的下方，且横向框架梁12两端分别固定连接于迎土侧抗滑桩1和临空侧抗滑桩5的跨中部分；拱形框架梁7的两端分别固定连接在迎土侧抗滑桩1和临空侧抗滑桩5的顶部，且高于道路建筑限界13。拱形框架梁7分为平直段和拱形段，平直段靠近所述迎土侧抗滑桩1设置，拱形段靠近临空侧抗滑桩5设置。

本实用新型的一些实施例中，根据施工现场实际情况及现场需要，单榀单层的拱形框架并列设置若干个，且沿道路延伸方向均匀地间隔设置，布置的间隔距离根据实际计算结果进行确定，通过纵向连系梁组件对相邻的单榀单层拱形框架进行固定，形成沿着道路延伸方向的单层多榀拱形框架式结构。

所述纵向连系梁组件包括第一纵向连系梁4、第二纵向连系梁6和第三纵向连系梁9。第一纵向连系梁4固定设置在所述迎土侧抗滑桩1的顶部，即固定设置在迎土侧抗滑桩1与拱形框架梁7相交处，以固定连接相邻两个迎土侧抗滑桩1；第二纵向连系梁6固定设置在所述临空侧抗滑桩5的顶部，即固定设置在临空侧抗滑桩5与拱形框架梁7相交处，以固定连接相邻两个临空侧抗滑桩5；第三纵向连系梁9固定设置在所述拱形框架梁7的跨中位置，且固定设置在拱形框架梁7的平直段与拱形段相交处，以固定连接相邻两个拱形框架梁7。

相邻两个拱形框架梁7之间固定设置有框架顶板8，且框架顶板8设置在拱形框架梁7的平直段，框架顶板8的四周分别与所述第一纵向连系梁4、第三纵向连系梁9和所述拱形框架梁7固定连接。

为了方便施工，第一纵向连系梁4顶部略高于拱形框架梁7顶部设置，同时可起到阻挡迎土侧的土体及落石的作用。在迎土侧抗滑桩1固定连接设置有桩间挡土板2，同样用于阻挡迎土侧的土体及落石坠落，在桩间挡土板2均匀设置有泄水孔3，土体内的积水可由泄水孔3排出，进而减小土体自身重量，降低桩间挡土板2和迎土侧抗滑桩1所承载的土体压力。

为了阻隔山坡坡面上的落石，本实用新型的一些实施例中还设有防落石结构，即防落石冲击缓冲层11及顶部挡土板10，防落石冲击缓冲层11铺设在框架顶板8上方，顶部挡土板10固定设置在第三纵向连系梁9的上方，紧贴防落石冲击缓冲层11且略高于防落石冲击缓冲层11。防落石冲击缓冲层11及顶部挡土板10可根据现场实际情况进行选设，防落石冲击缓冲层11及顶部挡土板10的厚度、高度通过计算山体落石的冲击力进行确定设置，其中防落石冲击缓冲层11优选为橡胶碎块与轻质沙的混合料。山坡坡面上的落石滑落或滚落至防落石冲击缓冲层11进行缓冲减速，直至到达顶部挡土板10，由顶部挡土板10对落石进行阻挡防止落石滚落进道路上，避免对人、车的安全及行驶造成隐患。

本实用新型的上述实施例中各框架结构构件的截面构造尺寸可根据内力计算、承载力验算等相关计算进行确定，各榀框架可根据现场实际施工的需要自由组合，本实用新型的实施例中不指定具体的尺寸、型号和框架布置数量，如涉及到的相关尺寸、型号和框架布置数量，仅为对本实用新型的一些实施例进行详细说明，不作为限制条件。

山体斜坡15为顺层岩质边坡，道路开挖路堑后，道路上部边坡会发生下滑，滑坡下滑力折算到抗滑桩上，按矩形分布，每根桩承受的作用荷载约为2000KN/m。根据路幅布置采用迎土侧抗滑桩1、临空侧抗滑桩5结合上部拱形框架进行支挡，两种抗滑桩截面均采用2.5×2.5m的矩形桩，且均需嵌入完整基岩面14以下，嵌固段长6m，保证嵌固稳定性和牢固性。抗滑桩分别位于道路建筑限界13的两侧，跨度为16m，层高为12m，道路建筑限界13的顶部设置拱形框架梁7，拱形框架梁7的截面尺寸为2.5×2.5m。迎土侧抗滑桩1、临空侧抗滑桩5和拱形框架梁7构成的一榀框架沿道路延伸方向间隔设置，各榀框架之间连接纵向连系梁，各榀框架与纵向连系梁组合起来以构成拱形框架式边坡支挡结构，起到对山体斜坡15土体支挡的作用。

通过计算本实用新型的上述实施例和同等条件下的矩形框架结构的水平位移及内力，将二者计算结果进行比较，可以得到：一、矩形框架结构的最大水平位移为56mm，而本实施例拱形框架式结构的最大水平位移为33mm，拱形框架式结构的最大水平位移比矩形框架结构降低约41％，位移较小，在不设置预应力锚索的情况下，也满足了刚度要求；二、矩形框架结构内侧桩的最大负弯矩为57514KN·m，而本实施例拱形框架式结构的最大负弯矩为45873KN·m，降低约20％；三、矩形框架结构外侧桩的最大负弯矩为32957KN·m，而本实施例拱形框架式结构的最大负弯矩为23892KN·m，降低约28％；四、矩形框架结构外侧桩和横梁的最大正弯矩为34723KN·m，而本实施例拱形框架式结构的最大正弯矩为17589KN·m，降低约49％。

根据上述计算结果比较可得，本实施例拱形框架式结构比同等条件下的矩形框架结构存在着水平位移更小，最大正负弯矩更小的优势，进而若想要只达到同样的水平位移和最大正负弯矩，所需要的结构构件截面及配筋也会更小，方便现场施工的同时，也可以节省材料，降低经济成本，且在不设置预应力锚索的情况下，也可以满足刚度要求。

综上所述，本实用新型有效解决了大荷载作用下挖方路基边坡的支挡问题和山体落石问题，具有很强的施工安全性、结构稳定性、结构耐久性。与同等条件的矩形框架式路基支挡结构比较，其位移和内力均有较大的优化，具有更便于施工、合理经济的特点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种拱形框架式边坡支挡结构，包括相对布置的迎土侧抗滑桩(1)和临空侧抗滑桩(5)，以及分别与所述迎土侧抗滑桩(1)和临空侧抗滑桩(5)相连的横向框架梁(12)，其特征在于：所述迎土侧抗滑桩(1)和临空侧抗滑桩(5)远离所述横向框架梁(12)的一端由拱形框架梁(7)固定连接；所述迎土侧抗滑桩(1)、临空侧抗滑桩(5)与所述横向框架梁(12)、所述拱形框架梁(7)共同构成一个单榀单层的拱形框架。

2.根据权利要求1所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述拱形框架并列地设置有至少两个，还包括纵向连系梁组件以固定相邻的所述拱形框架。

3.根据权利要求2所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述纵向连系梁组件包括第一纵向连系梁(4)、第二纵向连系梁(6)和第三纵向连系梁(9)，所述第一纵向连系梁(4)固定设置在所述迎土侧抗滑桩(1)远离所述横向框架梁(12)的一端，所述第二纵向连系梁(6)固定设置在所述临空侧抗滑桩(5)远离所述横向框架梁(12)的一端，所述第三纵向连系梁(9)固定设置在所述拱形框架梁(7)上。

4.根据权利要求3所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：相邻两个所述拱形框架梁(7)间固定设置有框架顶板(8)。

5.根据权利要求3所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述第一纵向连系梁(4)的顶部高于所述拱形框架梁(7)的顶部。

6.根据权利要求4所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述框架顶板(8)上铺设有防落石冲击缓冲层(11)。

7.根据权利要求6所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述第三纵向连系梁(9)上固定设置有顶部挡土板(10)，所述顶部挡土板(10)的顶部高于所述防落石冲击缓冲层(11)的顶部。

8.根据权利要求1所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：相邻的两个所述迎土侧抗滑桩(1)之间均固定设置有桩间挡土板(2)。

9.根据权利要求8所述的拱形框架式边坡支挡结构，其特征在于：所述桩间挡土板(2)的板上设置有泄水孔(3)。