[发明专利]有效抗落石冲击的棚洞结构

说明书

本发明公开了一种有效抗落石冲击的棚洞结构，包括：棚洞顶板，所述棚洞顶板的上表面周侧固设有顶板边框；防护网，以一定间距地设于所述棚洞顶板上方，所述防护网由多根铰绳交叉设置构成；多个弹性耗能组件，每个所述弹性耗能组件分别包括固定连接于所述铰绳的绳端的弹簧以及设于所述弹簧内供与所述弹簧内壁摩擦耗能的摩擦套筒；极限抗拉力小于所述弹簧极限抗拉力的多个延性耗能件，所述延性耗能件可拆卸地连接于所述顶板边框和所述弹性耗能组件之间。本发明落石碰撞防护网导致所有弹性耗能组件拉伸而储存能量，避免了落石动能在一个部位集中释放导致的棚洞冲击破坏，以软接触传递能量、避免了硬碰撞导致的强大冲击力。

技术领域

本发明涉及棚洞施工技术领域，尤其涉及一种有效抗落石冲击的棚洞结构。

背景技术

公路、铁路交通穿越削壁、峡谷等危险地段时，面临着滚石和落石的严重威胁，棚洞作为防护结构在工程中发挥着极其重要的作用。目前普遍采用的有传统的“防护垫层棚洞(棚洞板上铺设砂砾石垫层)”和新型的“耗能减震棚洞(支座处设置圆柱壳延性耗能件)”，二者虽然在一定程度上减轻了落石的冲击荷载，但并没有彻底解除滚石和落石的冲击危害，均存在着各自致命的缺陷。

对于防护垫层棚洞，砂砾石垫层虽然在一定程度可以起到吸能缓冲的作用，但仍然不能改变落石动能在一个“较小范围”剧烈释放的本质，这导致了抗冲击效能取决于垫层厚度这个关键指标。而通过增加过大永久荷载的方式来预防一个发生概率相对较小的偶然作用本就不经济不合理，垫层过厚(常大于1.5m～2.5m)建设成本显著增高，制约了其推广应用。

对于耗能减震棚洞，试图通过在棚洞支座处增设耗能减震器(SDR)代替砂石垫层吸收滚石落石的动能，从而达到减轻冲击的效果。但是，落点并不是减震器设置点，该方法并没有改变落点处“硬碰硬”的本质，落石动能在“落点”处剧烈释放必然形成冲击破坏，直观表现为支撑处的减震器来不及变形耗能，碰撞点处混凝土就已经被砸坏，因此，应用中冲击破坏仍然十分普遍。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种有效抗落石冲击的棚洞结构，避免了落石动能在一个部位集中释放导致的棚洞冲击破坏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有效抗落石冲击的棚洞结构，包括：

棚洞顶板，所述棚洞顶板的上表面周侧固设有顶板边框；

防护网，以一定间距地设于所述棚洞顶板上方，所述防护网由多根铰绳交叉设置构成；

多个弹性耗能组件，每个所述弹性耗能组件分别包括固定连接于所述铰绳的绳端的弹簧以及设于所述弹簧内供与所述弹簧内壁摩擦耗能的摩擦套筒；

极限抗拉力小于所述弹簧极限抗拉力的多个延性耗能件，所述延性耗能件可拆卸地连接于所述顶板边框和所述弹性耗能组件之间。

可选地，所述延性耗能件为由金属制成具有一定延性的波纹片，所述波纹片的两端通过螺栓与所述顶板边框固定连接。

可选地，所述顶板边框内埋设有预埋件，所述顶板边框内设有水平贯穿所述预埋件的钢筋，所述波纹片与所述预埋件通过所述螺栓连接。

可选地，所述波纹片的中段设有贯穿所述波纹片的螺杆，所述螺杆上螺接有位于所述波纹片两侧的锁紧螺母，所述螺杆的端部设有与所述弹性耗能组件连接的连接组件。

可选地，每个所述延性耗能件包括以一定间距排列的多块所述波纹片，所述螺杆以及所述螺栓上分别穿设有夹设于每相邻两所述波纹片之间的多个垫块。

可选地，所述摩擦套筒和所述弹簧均为靠近所述铰绳一端向远离所述铰绳一端直径逐渐减小的变直径构造，且所述弹簧紧密贴设于所述摩擦套筒的外侧绕设，所述摩擦套筒的外表面设有粗糙纹路。