一种防落石棚洞结构制造技术

本发明专利技术公开了一种防落石棚洞结构，包括棚洞本体以及用于承受落石头冲击的缓冲板；所述棚洞本体包括第一支撑结构，所述第一支撑结构设置在远离斜坡侧；所述缓冲板一端连接斜坡；所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面与第一支撑结构活动接触，所述接触位置靠近所述缓冲板的另一端，通过结构设计，能够达到抗连续落石冲击的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种防落石棚洞结构
本专利技术涉及公路隧道防护
，尤其是一种防落石棚洞结构。
技术介绍
山区公路设置棚洞是应对斜坡崩塌落石地质灾害的有效措施，如何提高棚洞防落石冲击能力是棚洞设计研究的重点。棚洞防落石冲击结构设计主要表现为洞顶结构设计和回填设计，常采用的措施包括简支结构顶梁采用耗能支座、洞顶回填采用特殊缓冲材料或结构、洞顶采用厚层回填等方式。耗能支座为一次性材料，一次冲击吸能受损后需及时更换以便应对下次冲击，无法应对连续落石冲击。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种防落石棚洞结构，通过结构设计，能够达到抗连续落石冲击的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：一种防落石棚洞结构，包括棚洞本体以及用于承受落石头冲击的缓冲板；所述棚洞本体包括第一支撑结构，所述第一支撑结构设置在远离斜坡侧；所述缓冲板一端连接斜坡；所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面与第一支撑结构相接触，所述接触位置靠近所述缓冲板的另一端。本方案中，棚洞本体包括洞顶以及两个支撑结构，所述两个支撑结构支撑洞顶，第一支撑结构相较于第二支撑结构远离斜坡；缓冲板的一端为连接端，该连接端与斜坡连接，缓冲板的另一端为自由端，该自由端靠近棚洞的侧面与第一支撑结构相接触；在斜坡上的落石落在该防落石棚洞结构上时，所述缓冲板直接承受落石，缓冲板在承受落石冲击力后，缓冲板的自由端与第一支撑结构的接触位置发生相对移动，缓冲板发生弹性形变用以消耗落石的冲击力，通过缓冲板的结构以及连接设计，显著的增加落石与棚洞的作用时间，减小作用于棚洞的冲击力，能够达到抗连续落石冲击的目的，且缓冲板的自由端与第一支撑结构活动连接，可随着落石的增多不断变化伸出的长度，相较于固定的连接方式，该活动接触方式避免了缓冲板在承受落石时，缓冲板与第一支撑结构的连接位置承受过大的冲击力造成损坏，提高棚洞的使用寿命。优选的，所述缓冲板为拱板，通过将缓冲板设计为拱形结构，所述缓冲板承受落石的侧面的斜率逐渐减小，进一步扩大了缓冲板的弹性形变的范围，有效的增加棚洞结构的抗冲击效果。优选的，还包括用于连接缓冲板以及斜坡的锚杆，所述锚杆与所述缓冲板铰接，通过锚杆以及铰接的结构设计，在落石落于缓冲板上时，缓冲板的连接端可绕铰接位置发生旋转，保证缓冲板与锚杆的连接强度，避免因为缓冲板承受的冲击力影响缓冲板与锚杆的连接，进一步保证该棚洞结构的使用寿命。作为本专利技术的进一步技术方案，还包括用于支撑缓冲板的变刚度拉杆组件，所述变刚度拉杆组件的两端分别连接所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面的两端，所述变刚度拉杆组件与所述缓冲板的连接端一端靠近斜坡，另一端靠近第一支撑结构；变刚度拉杆组件包括拉杆以及变刚度弹簧，所述拉杆以及变刚度弹簧)相互串联呈杆状结构，所述杆状结构的两端分别连接所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面的两端。。优选的，所述变刚度弹簧的刚度曲线为下凹曲线，所述下凹曲线的斜率逐渐增大。在本方案中，所述变刚度拉杆组件用于支撑缓冲板，在落石落于缓冲板上时，缓冲板发生弹性形变，所述变刚度拉杆组件拉伸，在冲击力较小时，缓冲板形变较小，变刚度拉杆组件的拉伸长度较小，变刚度拉杆组件提供的拉力较小，该状态下时，主要由缓冲板直接承受落石的冲击力；在冲击力较大时，缓冲板形变较大，变刚度拉杆组件的拉伸长度较大，变刚度拉杆组件提供的拉力较大，该状态下时，由缓冲板以及变刚度拉杆组件共同承受落石的冲击力；通过采用刚度曲线为下凹曲线的变刚度弹簧，所述变刚度弹簧的刚度由小变大，在随着弹性形变逐渐增大的，所述变刚度弹簧提供的抗冲击力的变化逐渐增大；在弹性形变较大时，变刚度拉杆组件发生同等形变大小提供的抗冲击力的变化相较于在弹性形变较小时，变化更加明显，进一步保证了防落石棚洞结构在承受连续落石冲击的抗冲击效果。作为本专利技术的进一步技术方案，还包括用于支撑缓冲板的变刚度拉杆组件，所述变刚度拉杆组件的一端连接所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面，所述连接位置靠近第一支撑结构；所述变刚度拉杆组件的另一端连接斜坡；变刚度拉杆组件包括拉杆以及变刚度弹簧，所述拉杆以及变刚度弹簧相互串联呈杆状结构，所述杆状结构的两端分别连接所述缓冲板靠近棚洞本体的侧面的两端。在本方案中，通过变刚度拉杆组件的位置设计，将变刚度拉杆组件的一端直接顶端锚固于边坡之上，如此，拱形板材具有更大的变形空间可承受更大的落石冲击。优选的，所述缓冲板包括至少一个第一缓冲单元以及至少一个第二缓冲单元，所述第一缓冲单元与第二缓冲单元相互配合实现缓冲板的延长；所述第一缓冲单元的配合侧设有呈“L”状的第一搭接部，所述第一搭接部包括上臂以及与第一缓冲单元的配合侧连接的第一侧臂；所述第二缓冲单元的配合侧设有呈“L”状的第二搭接部，所述第二搭接部包括下臂以及与第二缓冲单元的配合侧连接的第二侧臂，所述第一侧臂的下表面与第二侧壁的上表面相互配合，通过缓冲板的结构设计，在缓冲板承受落石时，缓冲单元间的搭接位置错开，落石碎屑坠落冲击由洞顶回填层承受，提升棚洞结构的抗冲击能力。优选的，所述第一支撑结构与所述缓冲板的接触端设置弧形钢板，在所述缓冲板承受落石时，缓冲板发生弹性形变，缓冲板与第一支撑结构发生相对移动，通过设置弧形钢板，在避免钢板对缓冲板与第一支撑结构的相对移动发生阻碍的前提下，保证第一支撑结构的结构强度，避免缓冲板与第一支撑结构相对移动对接触位置造成影响。优选的，所述弧形钢板与所述缓冲板的接触表面为光滑表面，降低缓冲板与弧形钢板的摩擦系数，保证缓冲板的抗冲击力。优选的，还包括回填结构，所述回填结构设置于所述棚洞本体与斜坡的交界侧以及棚洞本体上侧，通过回填结构的结构设计，避免落石的冲击力直接由棚洞本体的洞顶承受，进一步保证了棚洞的使用寿命。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术涉及一种防落石棚洞结构，通过结构设计，达到解决连续落石冲击问题的目的，且提升抗冲击结构的使用寿命；2、本专利技术涉及一种防落石棚洞结构，通过将缓冲板设计为拱形结构，进一步扩大了缓冲板的弹性形变的范围，有效的增加棚洞结构的抗冲击效果；3、本专利技术涉及一种防落石棚洞结构，通过变刚度拉伸组件的结构设计，进一步保证了防落石棚洞结构在承受连续落石冲击的抗冲击效果；4、本专利技术涉及一种防落石棚洞结构，通过多个缓冲单元的结构设计，在缓冲板承受落石时，缓冲单元间的搭接位置错开，落石碎屑坠落冲击由洞顶回填层承受，提升棚洞结构的抗冲击能力；5、本专利技术涉及一种防落石棚洞结构，通过设置弧形钢板，在避免钢板对缓冲板与第一支撑结构的相对移动发生阻碍的前提下，保证第一支撑结构的结构强度，避免缓冲板与第一支撑结构相对移动对接触位置造成影响。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术实施例结构示意图；图2为图1A区域局部放大图；图3为图1B区域局部放大图；图4为本专利技术另一个实施例结构示意图；图5为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防落石棚洞结构，其特征在于，/n包括棚洞本体(1)以及用于承受落石头冲击的缓冲板(2)；/n所述棚洞本体(1)包括第一支撑结构(11)，所述第一支撑结构(11)设置在远离斜坡侧；/n所述缓冲板(2)一端连接斜坡；/n所述缓冲板(2)靠近棚洞本体(1)的侧面与第一支撑结构(11)活动接触，所述接触位置靠近所述缓冲板(2)的另一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种防落石棚洞结构，其特征在于，
包括棚洞本体(1)以及用于承受落石头冲击的缓冲板(2)；
所述棚洞本体(1)包括第一支撑结构(11)，所述第一支撑结构(11)设置在远离斜坡侧；
所述缓冲板(2)一端连接斜坡；
所述缓冲板(2)靠近棚洞本体(1)的侧面与第一支撑结构(11)活动接触，所述接触位置靠近所述缓冲板(2)的另一端。


2.根据权利要求1所述的一种防落石棚洞结构，其特征在于，所述缓冲板(2)为拱板，所述缓冲板(2)承受落石的侧面的斜率逐渐减小。


3.根据权利要求1所述的一种防落石棚洞结构，其特征在于，还包括用于连接缓冲板(2)以及斜坡的锚杆(3)，所述锚杆(3)与所述缓冲板(2)铰接。


4.根据权利要求1所述的一种防落石棚洞结构，其特征在于，还包括用于支撑缓冲板的变刚度拉杆组件(4)，所述变刚度拉杆组件(4)的两端分别连接所述缓冲板(2)靠近棚洞本体(1)的侧面的两端，所述变刚度拉杆组件(4)与所述缓冲板(2)的连接端一端靠近斜坡，另一端靠近第一支撑结构(11)。


5.根据权利要求1所述的一种防落石棚洞结构，其特征在于，还包括用于支撑缓冲板的变刚度拉杆组件(4)，所述变刚度拉杆组件(4)的一端连接所述缓冲板(2)靠近棚洞本体(1)的侧面，所述连接位置靠近第一支撑结构(11)；所述变刚度拉杆组件(4)的另一端连接斜坡。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁松，王峥峥，王希宝，黎良仆，杨文浩，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51