一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，包括顶梁、棚洞板、复合缓冲垫层和耗能减震器，所述顶梁设于待防护区域的地面两侧，所述棚洞板通过耗能减震器支撑在顶梁的顶部形成抗滑坡崩塌体冲击的棚洞结构，所述复合缓冲垫层包括泡沫垫层、钢板层以及土工格室加筋土层，由下往上依次铺设于棚洞板顶面上。所述耗能减震器设置于棚洞板与顶梁之间。本实用新型专利技术减轻了棚洞结构的自重，提高了棚洞结构的抗滑坡崩塌体冲击能力和吸能减震性能，提高了棚洞结构的安全性和稳定性。该组合结构的施工简便，使用寿命长，尤其适用于滑坡灾害频发路段的棚洞结构建设。

【技术实现步骤摘要】
一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构
本技术涉及边坡防护和灾害治理
，涉及一种棚洞结构，特别涉及一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构。
技术介绍
在我国的西南部，由于青藏高原的强烈隆升和河流的快速深切，导致斜坡高陡、卸荷强烈、岩体结构复杂。在降雨渗流、地震扰动等自然因素和开山凿壁、乱砍滥伐的人为因素共同作用下，容易引发边坡失稳，落石和泥石流灾害频发。落石和泥石流等滑坡崩塌体对我国西南部交通建设和运输安全造成了严重威胁。钢筋混凝土棚洞是道路交通工程中常用的防护结构，棚洞利用顶部的缓冲层吸收能量，保护棚洞结构安全。传统的棚洞缓冲垫层为土层，土层可以有效的吸收能量，降低作用在棚洞结构上的冲击力。增加土层的厚度可以有效提高棚洞的耗能减震能力，但同时增加了结构自重，提高了棚洞的结构设计要求，使得施工成本增加。较薄的缓冲垫层厚度又不能有效的吸收冲击能量，不利于保护棚洞结构。这种矛盾限制了土层作为缓冲垫层在棚洞结构防护领域的应用。为降低棚洞的自重，越来越多的轻质缓冲材料被应用于缓冲层设计中。如中国技术专利(公开号CN106194212A)公开的一种抗泥石流和落石冲击的棚洞顶部结构及施工方法，利用钢丝格栅拦截落石，并利用黏土和聚苯乙烯泡沫(EPS)作为缓冲层吸收能量。然而，一旦落石能量较大，钢丝格栅和聚苯乙烯泡沫(EPS)都容易发生塑性破坏，后期维护成本高。因此研制一种吸能减震性能强、结构自重小、耐久性好且施工经济的耗能减震组合棚洞结构对保护滑坡灾害频发地区的公路交通安全具有重要的工程意义。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，以减轻棚洞自重，并提高棚洞的抗滑坡崩塌体冲击和吸能减震性能。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，其特征在于：包括顶梁、棚洞板、复合缓冲垫层和耗能减震器，所述顶梁设于待防护区域的地面两侧，所述棚洞板通过耗能减震器支撑在顶梁的顶部形成抗滑坡崩塌体冲击的棚洞结构，所述复合缓冲垫层包括由下往上依次铺设于棚洞板顶面的泡沫垫层、钢板层以及土工格室加筋土层，所述土工格室加筋土层由土工格室填充土层组成，所述耗能减震器包括嵌套的内钢管和外钢管，所述内钢管和外钢管的顶部和底部均焊接有钢垫板，形成双层金属圆柱筒结构。作为改进，所述棚洞板远离山体一侧设有侧墙，在侧墙与山体之间形成用于安装复合缓冲垫层的槽型结构。作为改进，所述棚洞板顶部设有防水层，所述泡沫垫层铺设于棚洞板顶部的防水层上。作为改进，所述泡沫垫层为可发性聚乙烯泡沫，泡沫垫层厚度应小于缓冲垫层总厚度的一半。作为改进，所述土工格室为带有侧向透水孔的土工格室，所述棚洞板顶部的侧墙上设有相应的排水孔。作为改进，所述排水孔分两种，分别设于土工格室层底部和泡沫层底部。进一步地，所述耗能减震器上下的钢垫板与棚洞板和顶梁之间分别设有用于二级减震的橡胶垫圈，橡胶垫圈不仅能起到二级减震作用，还能够增加耗能减震器与棚洞板、顶梁之间的静摩擦力，减少山体崩塌冲击过程中的侧向位移，另外还能减少耗能减震器与棚洞板、顶梁之间的刚性接触，有效的保护接触面不受损伤。作为改进，所述泡沫垫层由一层或者多层泡沫块铺叠组成，当为多层时，泡沫块之间错缝搭接。作为改进，所述土工格室在钢板层上拉伸平铺展，并在端部通过销钉固定。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：(1)土工格室利用三维蜂窝结构限制土层的侧向位移，有效分散冲击力的集中效应，从而提高了土层的吸能减震效果。同等的抗冲击性能设计条件下，土工格室加筋土层的厚度低于传统土层，可以有效减轻缓冲层自重。同时，带排水孔的土工格室，不影响土体排水。(2)可发性聚乙烯(EPE)泡沫垫层柔软、轻巧、柔韧，能弯曲吸收和分散外部冲击力，克服了普通泡沫塑料易碎、变形、回弹性差的缺点。替换传统缓冲层的一部分厚度的土层时，既可减轻结构自重，又可以利用弹性变形吸收能量，缓冲效果良好。(3)钢板层的设置可以保护泡沫垫层，钢板层将集中力分散，缓解泡沫垫层的塑性损伤，提高泡沫垫层的使用寿命。(4)双层金属圆柱筒由钢垫板、橡胶垫圈、钢管焊接而成，通过高强膨胀螺栓与棚洞板和顶梁连接。制作简单，便于现场施工。双层金属圆柱筒依靠自身叠缩变形吸收冲击能量，与复合缓冲垫层共同作用提高棚洞结构的抗冲击性能。(5)本技术耗能减震组合结构自重小、施工简便、成本低，且缓冲效果良好。附图说明图1为本技术公开的一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构示意图。图2是本技术耗能减震器结构示意图。图3是本技术耗能减震器局部结构示意图。图中：1-防水层，2-泡沫垫层，3-钢板层，4-土工格室，5-土层，6-耗能减震器，7-棚洞侧墙排水孔，8-内钢管，9-外钢管，10-钢垫板。具体实施方式下面结合附图和较佳实例对本技术耗能减震组合结构及施工方法详细说明如下：如图1至图3所示，为抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构的一种具体结构，顶梁、棚洞板、复合缓冲垫层和耗能减震器，所述顶梁设于待防护区域的地面两侧(即靠近山体一侧和远离山体一侧)，所述棚洞板通过耗能减震器支撑在顶梁的顶部形成抗滑坡崩塌体冲击的棚洞结构。复合缓冲垫层包括泡沫垫层2、钢板层3、土工格室4以及土层5，由下往上依次铺设于棚洞板顶面的防水层1上，其中土工格室4和土层5混合形成土工格室加筋土层。耗能减震器6为金属双层圆柱筒，设置于棚洞板与顶梁之间，耗能减震器6的具体一种结构包括嵌套的内钢管8和外钢管9，所述内钢管8和外钢管9的顶部及底部均焊接有钢垫板10，形成双层金属圆柱筒结构，安装时，在钢垫板10与棚洞板和顶梁之间分别设有用于二级减震的橡胶垫圈，然后将钢垫板10通过高强膨胀螺栓与棚洞板和顶梁连接。可发性聚乙烯泡沫(EPE)制成的泡沫垫层2铺设于防水层1上。钢板层3为薄钢板层，表面做防锈处理。土工格室4为带有侧向透水孔的土工格室，降水可通过土工格室4的透水孔和棚洞侧墙排水孔7排出。所述棚洞板远离山体一侧设有侧墙，在侧墙与山体之间形成用于安装复合缓冲垫层的槽型结构，棚洞侧墙排水孔7设置于土工格室加筋土层底部和泡沫层底部的侧墙上。下将提供抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构的施工方法。某道路侧方山坡坡顶垮塌，经现场查勘：变形范围内地表拉裂缝众多，前缘时有小规模垮塌，后缘已向下挫滑动，山坡表面物质松散，稳定性很差。变形体山脊上游侧不断发生小规模垮塌，部分块石已经滚落，严重威胁下方道路通行安全。第一步：棚洞施工时，首先在待施工区域预制或者现浇施工顶梁和棚洞板，在棚洞板和顶梁之间设置金属双层圆柱筒耗能减震器6。金属双层圆柱筒的内层壳直径为180mm，外层壳直径为250mm，壁厚6mm，长度400mm。并通过高强膨胀螺栓与棚洞板和顶梁连接。第二步：棚洞板施工完成后，清理棚洞板顶面，做防水层1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，其特征在于：包括顶梁、棚洞板、复合缓冲垫层和耗能减震器，所述顶梁设于待防护区域的地面两侧，所述棚洞板通过耗能减震器支撑在顶梁的顶部形成抗滑坡崩塌体冲击的棚洞结构，所述复合缓冲垫层包括由下往上依次铺设于棚洞板顶面的泡沫垫层、钢板层以及土工格室加筋土层，所述土工格室加筋土层由土工格室填充土层组成，所述耗能减震器包括嵌套的内钢管和外钢管，所述内钢管和外钢管的底部焊接有钢垫板，形成双层金属圆柱筒结构。/n

【技术特征摘要】
20200310 CN 20202028294771.一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，其特征在于：包括顶梁、棚洞板、复合缓冲垫层和耗能减震器，所述顶梁设于待防护区域的地面两侧，所述棚洞板通过耗能减震器支撑在顶梁的顶部形成抗滑坡崩塌体冲击的棚洞结构，所述复合缓冲垫层包括由下往上依次铺设于棚洞板顶面的泡沫垫层、钢板层以及土工格室加筋土层，所述土工格室加筋土层由土工格室填充土层组成，所述耗能减震器包括嵌套的内钢管和外钢管，所述内钢管和外钢管的底部焊接有钢垫板，形成双层金属圆柱筒结构。


2.如权利要求1所述的一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，其特征在于：所述棚洞板远离山体一侧设有侧墙，在侧墙与山体之间形成用于安装复合缓冲垫层的槽型结构。


3.如权利要求2所述的一种抗滑坡崩塌体冲击的耗能减震组合棚洞结构，其特征在于：所述棚洞板顶部设有防水层，所述泡沫垫层铺设于棚洞板顶部的防水层上。


4.如权利要求3所述的一种抗滑坡崩塌体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜云，姜清辉，孟晓宇，田志敏，吴华杰，位伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院，武汉大学，
类型：新型
国别省市：北京;11