本發(fā)明涉及到一種用于公路建設(shè)中高陡邊坡防滾落石危害的棚架結(jié)構(gòu)，尤其適用于地震區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害防治及災(zāi)后重建工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國公路建設(shè)正處于快速發(fā)展階段，近年來，國家對西部地區(qū)的投入越來越大，然而由于我國西部地區(qū)地形地貌極為復(fù)雜，許多交通路線不可避免的行走于山谷、丘陵之間，而高陡地形下的危巖落石對道路的行駛存在著嚴(yán)重的安全隱患。同時，我國是一個地震多發(fā)的國家，地震造成的邊坡巖土體失穩(wěn)、崩塌、滑坡等現(xiàn)象頻頻發(fā)生，對交通運輸和生命財產(chǎn)造成了極大的破壞。

為了保證行車安全，工程建設(shè)中多采用鋼筋混凝土棚洞結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土棚洞結(jié)構(gòu)施工工期長、造價高，施工對交通運輸干擾較大，且常采用沙土作為緩沖材料，事情證明：沙土墊層不僅消能作用差，并且由于自重較大，嚴(yán)重影響了棚洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在地震區(qū)高陡邊坡的地質(zhì)條件下，既能防止危巖落石對公路建設(shè)造成破壞，又能有效地保證棚架穩(wěn)定，又能快速架設(shè)保通的組合式消能結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種用于地震區(qū)高陡邊坡防落石的組合式消能棚架結(jié)構(gòu)，包括頂面抗沖擊系統(tǒng)、頂面支撐系統(tǒng)、棚架主體結(jié)構(gòu)、靠山側(cè)錨固系統(tǒng)和錨入式鋼板混凝土組合基礎(chǔ)；

頂面抗沖擊系統(tǒng)包括上層鋼板、下層鋼板和EPE抗沖減震層，上層鋼板采用鋼波紋板，下層采用平板鋼板，上層鋼板和下層鋼板間填筑EPEExpanded Polyethylene抗沖減震層，并采用高強螺栓連接；根據(jù)試驗結(jié)果：同等指標(biāo)下鋼波紋板的抗沖能力大大高于平板，從而頂面上層迎沖擊面采用的鋼波紋板更有利于提高棚架抗災(zāi)能力。

頂面支撐系統(tǒng)由橫向、豎向、斜向和縱向組合形成三維立體鋼架體系，頂面支撐系統(tǒng)分別與頂面抗沖擊系統(tǒng)、棚架主體結(jié)構(gòu)焊接，從而提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、增大了結(jié)構(gòu)的承載能力。

棚架主體結(jié)構(gòu)由工字鋼橫梁與兩側(cè)支撐鋼管立柱組成，在鋼管立柱中下部澆筑1/3～1/2高度的混凝土以提高立柱穩(wěn)定性，一方面盡量降低其重心，另一方面是減小其由于地震荷載作用下產(chǎn)生的慣性力。棚架主體結(jié)構(gòu)靠山側(cè)的鋼管立柱上部設(shè)置防沖鋼板，下部設(shè)置可移動鋼板，以便于定期清理靠山側(cè)的落石、碎石，防沖鋼板通過橫向錨桿錨固在邊坡上，從而對鋼管立柱進(jìn)行加固，以確保棚架主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。工字鋼橫梁與兩側(cè)鋼管立柱通過減震支座相連接，從而配合頂面抗沖系統(tǒng)中的EPE抗沖減震層實現(xiàn)本發(fā)明的減震消能功能。

靠山側(cè)錨固系統(tǒng)通過設(shè)置鎖腳錨桿，角度與巖體節(jié)理結(jié)構(gòu)面垂直，鎖腳錨桿分別與頂面抗沖擊系統(tǒng)及棚架主體結(jié)構(gòu)相連接；一方面能夠防止靠山側(cè)巖土體的滑移、塌落；另一方面使頂面抗沖擊系統(tǒng)、棚架主體結(jié)構(gòu)整體性增強，穩(wěn)定性提高。

錨入式鋼板混凝土組合基礎(chǔ)視現(xiàn)場地質(zhì)地形條件采用人工或機械開挖基坑，通過固定基座與棚架主體結(jié)構(gòu)連接，其中基座采用鋼板與鋼管立柱焊接，并且鋼板利用錨桿與混凝土基礎(chǔ)相連接，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過設(shè)置一種組合式棚架結(jié)構(gòu)，既防止了地震區(qū)高陡邊坡危巖落石對公路建設(shè)、車輛行駛造成的安全隱患，又有效地提高了棚架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗震能力，其結(jié)構(gòu)整體性、安全性和耐久性都得到顯著提高。

附圖說明

圖1是鋼棚架橫斷面圖。

圖2是I-I側(cè)視圖。

圖3是鋼管底部鋼板圖。

圖4是減震支座圖。

圖中：1頂面抗沖系統(tǒng)；2頂面支撐系統(tǒng)；3棚架主體結(jié)構(gòu)；

4錨入式鋼板混凝土組合基礎(chǔ)；5靠山側(cè)錨固系統(tǒng)；6現(xiàn)有坡面；

7上層鋼板；8下層鋼板；9EPE防沖減震層；10高強螺栓；11工字鋼橫梁；

12減震支座；13鋼管立柱；14防沖鋼板；15可移動鋼板；16橫向錨桿；

17既有路面；18開挖基坑；19固定基座；20錨桿；21上支座板；

22不銹鋼板；23聚乙烯四氟板圓平板；24支座球芯；

25聚乙烯四氟板球型板；26橡膠密封圈；27下支座板。

具體實施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施方式。

實施例

1.頂面抗沖系統(tǒng)

頂面抗沖擊系統(tǒng)1由兩層鋼板及Expanded Polyethylene發(fā)泡聚乙烯抗沖減震層組成，其中上層鋼板7采用板厚為10mm，波高55mm，波距200mm的鋼波紋板，下層鋼板8采用厚5mm的普通平板鋼板，兩層鋼板之間填筑厚30cm的EPE抗沖減震層9，其密度大于23kg/m³，兩層鋼板采用高強螺栓10連接，其間排距為2×2m?？可絺?cè)棚頂鋼波紋板需延伸至現(xiàn)有坡面，使波紋鋼管與坡面交接緊密，波紋鋼板按照波槽順頂面斜坡鋪設(shè)。

2.頂面支撐系統(tǒng)

頂面支撐系統(tǒng)2通過工字鋼及槽鋼由不同角度組成鋼架支撐系統(tǒng)，各部件之間采用焊接方式，并需進(jìn)行防腐除銹處理。頂面支撐系統(tǒng)2與頂面抗沖擊系統(tǒng)1之間順頂面斜坡架設(shè)槽鋼，間距為50cm，頂面支撐系統(tǒng)2通過高強螺栓10與頂面沖擊系統(tǒng)1連接，頂面傾斜角度根據(jù)落石沖擊能量大小綜合確定。

3.靠山錨固系統(tǒng)

靠山錨固系統(tǒng)3通過5根鎖腳錨桿分別連接頂面沖擊系統(tǒng)1及棚架主體結(jié)構(gòu)4，且其需與巖體節(jié)理結(jié)構(gòu)面垂直。上側(cè)2根鎖腳錨桿連接頂面沖擊系統(tǒng)1，其長度為4m，采用螺紋鋼筋；下側(cè)3根錨桿連接棚架主體結(jié)構(gòu)4，其長度為4.5m，采用螺紋鋼筋。

4.棚架主體結(jié)構(gòu)

棚架主體結(jié)構(gòu)4以4m一個單元可根據(jù)現(xiàn)場情況做靈活調(diào)整，采取場外加工在運至現(xiàn)場進(jìn)行安裝，各單元之間需采用型鋼雙面焊接成整體。主體結(jié)構(gòu)橫截面由25b工字鋼橫梁11和鋼管立柱13組成，工字鋼橫梁11與鋼管立柱13之間設(shè)置減震支座12，其中鋼管立柱底部3.5m灌注C15混凝土，頂部采用0.6×0.6m鋼板封頂，厚度為16mm。鋼管立柱13縱向間距2.5m兩鋼管中心線距離，采用縱向及斜向45°槽鋼21相連接?？可絺?cè)鋼管立柱上部設(shè)置厚度為5mm的防沖鋼板14，底部1.45m處設(shè)置可移動鋼板15，兩者通過螺栓連接，以便于清理，在支撐鋼柱緊貼現(xiàn)有坡面段，設(shè)置橫向錨桿16對支撐鋼柱進(jìn)行加固。

5.錨入式鋼板砼組合基礎(chǔ)

棚架基礎(chǔ)5人工開挖1×1×1m基坑18，鋼管立柱底部固定基座19采用0.8×0.8m，厚度為20mm的鋼板，與鋼柱連接采用焊接，并采用4根長度為3m的錨桿20打入地基，其中錨桿采用螺紋鋼筋，M30水泥砂漿錨固。最后基坑澆筑混凝土，完成棚架基礎(chǔ)施工。