[发明专利]一种拱形T梁棚洞结构

说明书

技术领域

本发明涉及铁路、公路隧道进出口设棚洞段，适用于隧道洞口因卸荷裂隙带造成危岩落石发育，而影响洞口结构及运营安全的棚洞结构。

背景技术

山区铁路、公路受地形限制，线路常常在崇山峻岭中穿行，不可避免的会跨越山岭中的沟谷，河流。因受线路曲线半径的限制，线路需以隧道工程穿越崇山峻岭，以桥梁工程跨越沟谷、河流，特别是在隧道洞口地形陡峻、峡谷深切地段，还常以桥隧相连的形式出现。

由于桥隧相连地段受地形及施工场地的限制，隧道进出口的边、仰坡高陡，地质条件恶劣，在雨水及地震等自然灾害的作用下，会形成危岩、落石、崩塌等，极易对隧道洞口及紧邻的桥梁工程造成巨大危害，严重威胁运营安全。为避免或降低隧道洞口危岩、落石等一系列不良地质对紧邻的桥梁工程的危害，保证隧道洞口、桥梁结构的安全、稳定及行车安全，有必要在桥隧紧邻地段采取防护措施，以确保紧邻的桥隧衔接地段的结构安全。

现有的防落石方法很多，最常用的方法是洞口增设棚洞。棚洞结构从上到下主要包含回填缓冲层、防水层、顶板T梁及横隔梁、纵梁、立柱及柱下基础。目前T梁主要采用工厂化预制钢筋混凝土直梁构件。

T梁作为结构承载主体，承受回填缓冲层、危岩落石及结构自重等荷载。T梁设计中考虑为纯弯构件，结构尺寸及配筋主要为受拉控制。设计中没能充分利用混凝土结构受拉性能差，受压性能好的特点，往往导致T梁尺寸较大，配筋率较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种拱形T梁棚洞结构，以使棚洞结构跨度更大和承受更大的冲击荷载，并有效地降低棚洞工程造价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明一种拱形T梁棚洞结构，包括横向间隔设置的立柱及立柱基础，以及固结于同侧立柱顶端的纵梁，横梁通过横梁支座固定设置于两侧纵梁上，其特征在于：所述横梁由固结为一体的顶板和加劲肋构成，其横截面呈T型、纵截面呈拱形。

本发明的有益效果是，将传统棚洞T梁结构由原来单一的纯弯受拉构件变为全截面受压的带肋拱形结构，改变了T梁单一的受力方式，可以充分发挥混凝土结构受压性能好的特点，可使棚洞结构跨度更大和承受更大的冲击荷载；同时能有效控制横梁裂缝的开展，使棚洞结构施工质量易于控制，为大跨、高强度地下工程的发展提供了一种新的结构形式。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本发明一种拱形T梁棚洞结构的纵断面结构示意图；

图2是本发明一种拱形T梁棚洞结构的横断面结构示意图；

图3是本发明一种拱形T梁棚洞结构中横梁的横断面示意图；

图中示出构件、部位名称及所对应的标记：立柱基础11、立柱12、纵梁13、横梁支座21、横梁22、洞门端墙23、缓冲层31、棚洞净跨度l、横梁拱部矢高f、横梁翼缘宽度b、横梁加劲肋宽度b’、横梁翼缘高度h₁、横梁加劲肋高度h₂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1、图2和图3，本发明的一种拱形T梁棚洞结构，包括横向间隔设置的立柱12及立柱基础11，以及固结于同侧立柱12顶端的纵梁13，横梁22通过横梁支座21固定设置于两侧纵梁13上。所述横梁22由固结为一体的顶板22a和加劲肋22b构成，其横截面呈T型、纵截面呈拱形。通过设置横梁22合理的矢跨比f/l(横梁拱部矢高f/棚洞净跨度l)，可使横梁22全截面处于受压状态，使横梁22的结构承载力大为提高，改变了普通钢筋混凝土横梁单一受力方式，可使棚洞跨度更大和承受更大的冲击荷载。同时，能有效地控制横梁的设计厚度，并且用效地控制裂缝开展，使棚洞结构施工质量易于控制。

参照图1、图2和图3，作为一种典型的设置方式，在钢筋混凝土棚洞结构10的纵梁13上设置横梁支座21及横梁22。

横梁22矢跨比f/l(横梁拱部矢高f/棚洞净跨度l)应根据外部所需考虑荷载大小及作用方向等因素综合确定，设计中应尽可能使得T梁截面中心位于合理拱轴线上，矢跨比一般为1/8～1/4。

采用拱形T梁，在确保混凝土受压区截面满足强度要求的前提下，可以有效减轻结构自重产生的外力，达到优化设计的目的。图3中,横梁翼缘宽度b、横梁加劲肋宽度b’和横梁翼缘高度h₁、横梁加劲肋高度h₂根据工点实际情况确定合理的比值。

参照图1和图2，所述横梁22的外表面上设置有缓冲层31，缓冲层31通常可采用轻质矿渣填筑。