大跨度棚洞結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，以使棚洞結(jié)構(gòu)跨度更大和承受更大的沖擊荷載，并有效地降低棚洞工程造價。包括橫向間隔設(shè)置的立柱及柱下基礎(chǔ)，以及采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縱梁、T梁，縱梁固結(jié)于同側(cè)立柱頂端，T梁設(shè)置于兩側(cè)縱梁上。所述T梁內(nèi)在其受拉區(qū)布設(shè)有橫向間隔、縱向間隔的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對T梁施加預(yù)應(yīng)力。
【專利說明】大跨度棚洞結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路、公路隧道進出口設(shè)棚洞段，適用于隧道洞口因卸荷裂隙帶造成危巖落石發(fā)育，而影響洞口結(jié)構(gòu)及運營安全的棚洞結(jié)構(gòu)，特別對跨度在12m以上的大跨度棚洞結(jié)構(gòu)更為適合。

【背景技術(shù)】
[0002]山區(qū)鐵路、公路受地形限制，線路常常在崇山峻嶺中穿行，不可避免的會跨越山嶺中的溝谷，河流。因受線路曲線半徑的限制，線路需以隧道工程穿越崇山峻嶺，以橋梁工程跨越溝谷、河流，特別是在隧道洞口地形陡峻、峽谷深切地段，還常以橋隧相連的形式出現(xiàn)。
[0003]由于橋隧相連地段受地形及施工場地的限制，隧道進出口的邊、仰坡高陡，地質(zhì)條件惡劣，在雨水及地震等自然災(zāi)害的作用下，會形成危巖、落石、崩塌等，極易對隧道洞口及緊鄰的橋梁工程造成巨大危害，嚴重威脅運營安全。為避免或降低隧道洞口危巖、落石等一系列不良地質(zhì)對緊鄰的橋梁工程的危害，保證隧道洞口、橋梁結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定及行車安全，有必要在橋隧緊鄰地段采取防護措施，以確保緊鄰的橋隧銜接地段的結(jié)構(gòu)安全。
[0004]現(xiàn)有的防落石方法很多，最常用的方法是洞口增設(shè)棚洞。棚洞結(jié)構(gòu)從上到下主要包含回填緩沖層、防水層、頂板T梁及橫隔梁、縱梁、立柱及柱下基礎(chǔ)。目前T梁主要采用工廠化預(yù)制鋼筋混凝土梁；橫隔梁、縱梁及柱下基礎(chǔ)采用現(xiàn)場澆筑法施工。
[0005]T梁、縱梁作為結(jié)構(gòu)承載主體，結(jié)構(gòu)尺寸受回填緩沖層、危巖落石及棚洞跨度等外部荷載因素制約。隨著棚洞結(jié)構(gòu)跨度逐漸向雙線、三線車站發(fā)展，T梁、縱梁采用常規(guī)一般設(shè)計尺寸過于龐大，結(jié)構(gòu)本身自重荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計來說又變?yōu)橐粋€主要荷載。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，以使棚洞結(jié)構(gòu)跨度更大和承受更大的沖擊荷載，并有效地降低棚洞工程造價。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明的大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，包括橫向間隔設(shè)置的立柱及柱下基礎(chǔ)，以及采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縱梁、T梁，縱梁固結(jié)于同側(cè)立柱頂端，T梁設(shè)置于兩側(cè)縱梁上，其特征是:所述T梁內(nèi)在其受拉區(qū)布設(shè)有橫向間隔、縱向間隔的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對T梁施加預(yù)應(yīng)力。
[0009]所述縱梁內(nèi)在其受拉區(qū)橫向間隔布有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對縱梁施加預(yù)應(yīng)力。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，由設(shè)置在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的T梁、縱梁受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)承載的主體，抵消部分由回填緩沖層荷載和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的襯砌內(nèi)部拉應(yīng)力，使T梁、縱梁結(jié)構(gòu)承載力大為提高，改變了普通鋼筋混凝土 T梁、縱梁單一受力方式，可使棚洞跨度更大和承受更大的沖擊荷載；能有效地控制T梁、縱梁的設(shè)計厚度，和有效地控制裂縫開展，使棚洞結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量易于控制，為大跨度、高強度地下工程的發(fā)展提供了一種新的結(jié)構(gòu)形式；易施工，易于推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本說明書包括如下三幅附圖:
[0012]圖1是本發(fā)明大跨度棚洞結(jié)構(gòu)的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明大跨度棚洞結(jié)構(gòu)T梁的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明大跨度棚洞結(jié)構(gòu)的平面示意圖；
[0015]圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記:立柱11、縱梁12、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件12a、T梁13、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件13a、柱下基礎(chǔ)14、洞口端墻21、防水層22、回填緩沖層23。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0017]參照圖2和圖3，本發(fā)明的大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，包括橫向間隔設(shè)置的立柱11及柱下基礎(chǔ)14，以及采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縱梁12、T梁13，縱梁12固結(jié)于同側(cè)立柱11頂端，T梁13設(shè)置于兩側(cè)縱梁12上。所述T梁13內(nèi)在其受拉區(qū)布設(shè)有橫向間隔、縱向間隔的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件13a，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件13a對T梁13施加預(yù)應(yīng)力。參照圖1和圖2，所述縱梁12內(nèi)在其受拉區(qū)橫向間隔布有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件12a，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件12a對縱梁12施加預(yù)應(yīng)力。通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對縱梁12、T梁13施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)承載的主體，抵消部分由外部回填荷載和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的襯砌內(nèi)部拉應(yīng)力，使縱梁、T梁結(jié)構(gòu)承載力大為提高，改變了普通鋼筋混凝土縱梁、T梁單一受力方式，可使棚洞跨度更大和承受更大的沖擊荷載；能有效地控制縱梁、T梁的設(shè)計厚度，和用效地控制裂縫開展，使棚洞結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量易于控制。
[0018]所述預(yù)應(yīng)力構(gòu)件12a、13a可采用預(yù)應(yīng)力鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼索，其兩端的錨具、錨頭設(shè)置于縱梁12、T梁13的外緣上。預(yù)應(yīng)力鋼筋或者預(yù)應(yīng)力鋼索的直徑、強度等級、間距。距縱梁12、T梁13邊緣的距離根據(jù)結(jié)構(gòu)計算需要確定，通常不小于15cm，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋或者預(yù)應(yīng)力鋼索施加在縱梁12、T梁13上產(chǎn)生的反向彎矩為由附加荷載和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生彎矩的 70%?80%。
[0019]以時速200公里雙線鐵路標(biāo)準(zhǔn)線間距棚洞為例，棚洞內(nèi)凈空12.0m，設(shè)計考慮棚洞頂部采用輕質(zhì)礦渣回填時，采用現(xiàn)有鋼筋混凝土 T梁時，T梁截面尺寸為0.745.m寬X 1.0m高，單片T梁C35鋼筋混凝土 6.86m3，鋼筋用量約1955kg。采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 T梁時，T梁截面尺寸可設(shè)計為0.9m寬X0.7m高，單片T梁C35鋼筋混凝土 6.32m3，鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋用量約1428kg ;轉(zhuǎn)換為延米指標(biāo)時每延米可節(jié)省C35鋼筋混凝土 2.2m3，鋼筋1036kg，節(jié)省混凝土 24%、鋼筋40%。延米節(jié)約工程造價約5762元。若采用時速200公里雙線標(biāo)準(zhǔn)線間距棚洞結(jié)構(gòu)，鋼筋用量相當(dāng)?shù)那闆r下，棚洞結(jié)構(gòu)跨度可達16.6m。
[0020]以上所述只是用圖解說明本發(fā)明大跨度棚洞結(jié)構(gòu)的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，包括橫向間隔設(shè)置的立柱(11)及柱下基礎(chǔ)(14)，以及采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的縱梁(12)3梁(13),縱梁(12)固結(jié)于同側(cè)立柱(11)頂端，I梁(13)設(shè)置于兩側(cè)縱梁(12)上，其特征是:所述I梁(13)內(nèi)在其受拉區(qū)布設(shè)有橫向間隔、縱向間隔的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件(134,且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件(134對I'梁(13)施加預(yù)應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1的大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述縱梁(12)內(nèi)在其受拉區(qū)橫向間隔布有預(yù)應(yīng)力構(gòu)件(124，且通過預(yù)應(yīng)力構(gòu)件(123)對縱梁(12)施加預(yù)應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的的大跨度棚洞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述預(yù)應(yīng)力構(gòu)件(124、(13?)為預(yù)應(yīng)力鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼索。
【文檔編號】E21D9/14GK104500089SQ201410798662
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】琚國全, 熊祥雪, 趙萬強, 馬青, 譚永杰, 曹彧, 何昌國, 鄭宗溪, 鄭長青, 吳林, 凌燕婷, 匡亮, 袁偉, 孫其清, 肖輝, 岳建楠, 唐思聰 申請人:中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司