设于桥梁上方的新型棚洞研究

研究目的:结合内昆线喇叭溪棚洞地形、地质条件及既有构筑物现状对棚洞的结构方案进行研究比选,优化棚洞结构型式。研究方法:通过结构计算分析棚洞结构设计的控制因素,针对控制因素对棚洞结构方案进行研究比选,确定棚洞的结构方案。研究结果:通过系统的方案研究,最终选定了独立钢筋混凝土框架与简支梁组合的结构型式。本棚洞已于2002年6月修建完成,使用情况良好。研究结论:对于喇叭溪棚洞这种多次超静定结构,混凝土收缩徐变及降温引起的温度应力对结构设计起控制作用。通过采用本棚洞设计采用的独立钢筋混凝土框架与简支梁组合的结构型式,既可以保证棚洞结构的整体稳定性,又可以大大降低温度附加应力。     

落石冲击作用下柔性棚洞结构灵敏度分析

研究目的:柔性棚洞是一种拦截边坡落石的被动防护结构,凭借施工方便、经济环保等特点广泛运用于落石灾害防护领域,但是目前没有规范指导柔性棚洞结构进行设计.本文基于能量法建立落石冲击柔性棚洞结构失效模型等三个模型,采用Sobol'全局灵敏度分析法得到柔性棚洞结构参数一阶、全局灵敏度,提出柔性棚洞结构优化设计思路.研究结论:(...     

高速铁路棚洞设计

研究目的:通过对棚洞净空断面、跨度、跨数、荷载以及细部尺寸的研究,探索影响棚洞内力的控制因素及棚洞受力、配筋特点,获取最优设计参数,达到安全、适用、经济的目的.研究结论:将棚洞简化成平面结构计算且考虑横顶梁抗扭构造作用具有可行性,棚洞设计参数主要由降温25 ℃控制;棚洞构件配筋除立柱以承载力控制外其余由抗裂控制,局部横顶梁尚需考虑扭矩的影响;设计回填土坡度是内墙检算的决定因素;基底应力由3 m埋深控制;跨度为6 m的两跨一联棚洞工程量最小.建议采用跨度为6 m的两跨一联棚洞设计参数.     

山区桥梁柔性防护棚洞抗冲击性能研究

我国西部山区崩塌落石灾害频发，柔性棚洞是一种常见的被动防护措施，凭借结构轻巧、安装方便等特点，适用于桥梁结构的落石防护。为研究桥梁钢结构柔性防护棚洞在落石冲击下的响应，本文运用LS-DYNA显式动力学分析软件对落石冲击桥梁柔性防护棚洞进行仿真模拟，分析不同冲击速度、不同冲击位置等对柔性棚洞以及桥梁结构冲击响应的影响，得到棚洞结构中高强钢丝网、钢拱圈和钢横梁3种主要构件及T梁结构本身在冲击作用下的响应规律。研究结果表明：落石冲击柔性防护棚洞结构的不同位置，产生的冲击响应均随着落石速度的增加而增大；其中落石冲击防护网时桥梁受到的冲击效应最小，在防护网未被冲破的情况下不会对桥梁结构造成太大损伤；而落石直接冲击钢拱圈时桥梁受到的冲击效应最大，钢基座下方混凝土在较低能级冲击下就会破坏。另外还对多落石冲击工况进行初步尝试，为桥梁落石防护的工程设计提供参考依据。     

铁路防治危岩落石桥梁-棚洞一体化结构设计研究

危岩落石灾害是世界范围内高山峡谷地区一种常见的地质灾害类型，具有分布范围广、破坏力强、发生突然等特点，对其危害范围内的构筑物和人类活动构成了严重威胁。当受种种条件限制，考虑空间、地形和投资等因素，桥梁-棚洞一体化结构在提高山区铁路危岩落石防治技术综合水平、保障铁路运营安全方面优势明显。基于RocFall等软件，探讨了危岩落石的冲击计算参数、冲击能量、影响范围、桥梁-棚洞一体化结构的防护能级与防护范围等，提出适用于高速铁路常用跨度32 m简支箱梁的钢筋混凝土刚架式桥梁-棚洞一体化结构设计方案。结果表明：钢筋混凝土刚架式桥梁-棚洞一体化结构在500 kJ的防护能级及以下是可行的；主力(单线活载)+落石冲击荷载为最不利荷载组合，也是结构设计的荷载控制组合，此时结构响应和各项指标满足规范要求。     

基于能量法的柔性棚洞防护结构可靠性分析

为提供一种落石冲击作用下柔性棚洞防护结构的可靠性设计方法,基于能量法根据柔性棚洞结构耗能构件主要是钢绳索和钢丝网的特点建立了抗力函数,将落石的重力势能作为效应函数与抗力函数联立得到结构的功能函数。根据所建立的功能函数,利用MATLAB软件,一次二阶矩法计算一实际工程在不同落石规模下的可靠度。参照国内相近规范选定3.7作为目标可靠指标,对其防护能力进行评估,分析随机变量对结构可靠性的影响程度,提出柔性棚洞可靠性的设计流程。可靠度计算表明:柔性棚洞结构的可靠度随着落石重力和下落高度的增加而减少,灵敏度分析表明钢丝绳截面面积、屈服强度的大小及波动对结构可靠性的影响大于其他因素。     

隧道洞口柔性棚洞防护结构可靠性分析及应用

为了解决山区高速铁路隧道洞口的落石问题,结合工程实例建立柔性棚洞数值模型,模拟了落石冲击过程,从能量、变形、应力3方面对柔性棚洞防护结构可靠性进行了分析。结果表明:柔性棚洞能够对初始动能为100 kJ的落石进行有效拦截,受落石冲击柔性棚洞防护结构没有出现支撑绳和环形网破断。与传统的钢筋混凝土棚洞相比,柔性棚洞在结构受力、施工速度、环保、经济性等方面均有显著优势,适用于隧道洞口落石防护,尤其是快速抢修抢建工程。     

地震区遮拦危岩落石的框架棚洞设计

内昆铁路沿横江两岸行进，地形陡峻，危岩落石的出露形式以红砂坪隧道出口段为代表，该处地震动峰加速度为0．2g，为防止危岩落石，保证河道顺畅，选用合理的结构型式，接长框架棚洞。     

消能棚洞的落石冲击计算及消能效果研究

基于结构动力学基本原理,根据落石冲击棚洞时的动力特性,并考虑棚洞和消能支座的弹性和黏滞性,推导落石冲击力随时间变化的计算公式。根据消能棚洞的结构特性和受力条件,建立消能棚洞的振动模型,推导消能棚洞刚度系数的计算公式,进而得到消能棚洞的落石冲击力计算公式。以国道G319武隆境内的某棚洞和铁路丰沙线的某棚洞为例,对消能棚洞的消能效果进行分析。结果表明,采用消能棚洞形式后,落石冲击力可消减50%左右,横梁最大弯矩以及纵梁上、下侧最大弯矩可分别降低15%以上,17.3%和6.9%,说明消能棚洞对落石冲击力和棚洞内力的消减效果明显,较大地提高了棚洞的承载能力。     

艰险山区高速铁路隧道洞口新型棚洞结构研究

研究目的:艰险山区高速铁路隧道洞口坡面落石防护问题是制约安全运营的重要因素,本文以西安至成都高速铁路项目为依托,结合地形特点,提出两种新型棚洞结构:桥隧一体化柔性钢网棚洞及柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞,分析各自特点,并提出适用条件。研究结论:(1)柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞的上部结构自重大,需单独设置基础,工序复杂,施工难度大,投资大,但耐久性好,后期维护成本低,在轨面标高与地面高差较大、高地震区采用时,务必进行详细检算分析;(2)桥隧一体化柔性钢网棚洞可以与桥设为一体,不需单独设置基础,具有制作安装方便、经济美观等优点,但钢材耐久性差,需定期防锈处理,后期维护成本高;(3)轨面距沟心地面高差是影响两种新型棚洞型式选取的重要因素,一般高差小于15 m时优先选用柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞;(4)该研究成果可在铁路隧道洞口落石防护中推广使用。     

橡胶缓冲垫层保护下棚洞结构落石冲击力学响应研究

采用以橡胶为原料的废弃轮胎作为垫层材料,利用有限元软件建立落石冲击棚洞结构模型,研究落石冲击速度、橡胶缓冲垫层厚度对棚洞结构最大等效应力、结构动能、节点位移等的影响。结果表明:在竖向落石冲击作用下,棚洞结构中间跨的横梁端部为受力不利位置;落石的冲击速度越高、橡胶缓冲垫层越厚,橡胶垫层的缓冲作用越显著;在冲击荷载作用下,棚洞结构横梁下部会承受较大的拉应力,应加强横梁底部的钢筋布置。     

浅谈双边墙矩形顶梁式棚洞的设计

结合多年的工程设计经验和对多种棚洞应用体会,首先说明了双边墙矩形顶梁式棚洞的优点,然后以具体工程为设计案例,对棚洞顶部缓冲层、限界、基础的变更、地基的处理做了较详细的阐述。     

铁路水害地段增建明洞棚洞时接触网改建方案

我国山区的老旧电气化铁路由于建设时间较早,技术标准较低,施工材料性能较差,在出现水害时铁路两侧山体成为铁路的重大安全隐患,因此增建明洞棚洞是十分必要的。针对在增建明洞棚洞时,已有接触网设备对施工产生的干扰,对明洞棚洞增建时接触网改建实施方案中的关键点,即接触网锚段关节及中锚的处理、接触网定位装置的选择和接触网工程定位支柱的选择进行详细论述,对施工过程中如何处理出现的问题作了介绍,提出过渡支柱基础采用在棚洞立柱内预埋底座的形式、在悬臂梁上安装吊柱并用弓形腕臂进行定位以及利用边墙的过渡立柱结构形式等建议,为既有电气化铁路增建明洞棚洞提供重要技术支持,为后续大批量水害整治工程奠定技术基础。     

简易龙门吊在棚洞施工中的利用

本文通过施工实践，对棚洞施工工艺进行了改进和优化，总结了新的施工方法，对施工安全质量、工期及成本控制具有积极的意义。     

落石冲击UHPC棚洞板砂土层缓冲性能研究

砂土作为常用的缓冲材料,广泛用于山区落石防护结构.为评估其对落石冲击UHPC棚洞板的缓冲性能,运用LS-DYNA软件建立UHPC棚洞板及不同厚度砂土层的有限元模型,分别模拟50,100,150,200 kJ能级下的落石冲击作用,在此基础上从落石冲击力、砂土层耗能比例、板的动力响应等多方面对比不同厚度砂土层的缓冲性能.结...     

落石冲击作用下棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应

以黔张常铁路（黔江—张家界—常德）为例，采用离散元软件PFC3D与有限差分软件FLAC 3D进行耦合计算，研究落石冲击棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应，优化棚洞-拦石墙顶板及缓冲层设计，并对掺有轮胎颗粒的缓冲层进行研究。结果表明：可适当减小棚顶厚度，达到减轻结构自重与节省原料的目的，但棚顶厚度不宜小于0.4 m；适当增加缓冲层厚度可以减小落石冲击力，从而减小顶板挠度与应力，且缓冲层厚度不宜低于0.50 m；缓冲层添加20%～30%轮胎颗粒能有效提升缓冲层防护效果。     

基于落石模型试验的棚洞垫层力学响应及优化设计

结合边坡落石灾害现状,基于落石模型试验,系统分析落石质量、下落高度、垫层厚度、加筋位置、加筋材料等因素对落石冲击力及其动态演化的影响,揭示落石冲击棚洞的动力响应规律,结合垫层自重与落石冲击作用双因素影响确定垫层最优厚度,并对垫层设计提出优化建议。结果表明：随着垫层厚度增加,棚洞所受落石冲击力呈非线性减小,减小幅度先大后小而后趋于稳定;在同一垫层厚度下,棚洞所受落石冲击力随落石高度和落石质量近似呈线性增大;当复合垫层设计为“5 cm河砂+聚苯乙烯泡沫(EPS)+10 cm河砂”时,落石中心处土压力峰值相较于纯河砂垫层降低约60%,缓冲耗能效果最佳;通过多元回归分析得到了落石冲击力计算公式,且计算结果与实验数据吻合良好。     

武昌铁路客整所整备棚工程设计

在武昌铁路客整所整备棚工程的设计实践中，成功地探索出一种超大型棚库设计的新结构形式，并详细介绍了此种结构的设计思想和设计方法。     

3种隧道洞口落石防护方案对比分析

为解决既有隧道洞口落石防护问题,比较了钢桁架棚洞、柔性棚洞以及波纹钢板棚洞3种落石防护结构的优缺点,并采用有限元软件对其可靠性进行数值模拟。研究结果表明:3种防护结构均能对能级为100 kJ的落石进行有效拦截;钢桁架棚洞为刚性结构,不利于落石的缓冲及能量吸收,会发生局部变形损伤,适用于洞口坡面陡峭、桥面与地面高差不大、围岩条件较好地段;柔性棚洞以柔克刚能充分吸收落石的冲击能量,适用于洞口场地施工条件差的隧道以及既有工程改造项目;波纹钢板棚洞施工速度快、强度高,更适用于洞口抢修工程。     

地铁王府井车站正洞横通道立体交叉结构方案选择与实施

介绍北京地铁王府井车站正洞横通道立体交叉结构采用无梁板方墩高承台桥式结构的施工情况,内容包括方案的提出、比选、实施、效果.