[发明专利]一种反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法

说明书

本发明公开了一种反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法，该反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法针对设计阶段的反压卸荷式棚洞结构，包括在设计的反压卸荷式棚洞结构上进行落石受力分析和进行落石堆积后重心点位置分析，当反压卸荷式棚洞结构同时满足落石受力分析和落石堆积后重心点位置分析时，则该反压卸荷式棚洞结构安全，反之当反压卸荷式棚洞结构不满足任一条件时，则该反压卸荷式棚洞结构存在安全问题。通过该反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法能够对设计阶段的倾斜悬臂式棚洞结构进行安全性验证，进而避免在实际应用中出现安全问题。

技术领域

本发明涉及公路工程技术领域，特别涉及一种反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法。

背景技术

棚洞作为滚石防治最有效、最普遍的工程技术之一，已被广泛应用于山区公路边坡落石的防治中。现有的棚洞形式包括拱形棚洞、梁板式棚洞、悬臂式棚洞等。其中，悬臂式棚洞可用于线路一侧无地基施工条件或基础条件较差而对应一侧地基条件相对良好的地段。目前常用的悬臂式棚洞，其悬臂梁板通常与立墙正交，当落石发生后，梁板悬臂端易堆积大量落石，不仅减小棚洞结构整体的抗倾覆稳定性，还加大了悬臂梁板与立墙连接处产生的弯矩，对过往车辆造成严重安全隐患。

为解决此问题，专利号为：CN202122082720.5的实用新型专利“一种反倾斜悬臂式棚洞结构”中以提供了一种反倾斜悬臂式棚洞结构，该反倾斜悬臂式棚洞结构能够使得斜坡落石发生后，落石不会大量堆积在反倾斜向板外侧及中部；会滑至内侧，始终保持棚洞结构内侧承受的土压力大于外侧，实现对结构的反压卸荷。此种情况不仅能减小立墙与反倾斜向板相交处的弯矩，还能提高棚洞结构的抗倾覆性能，大大提高了棚洞结构的安全性和耐久性。

为了避免设计的该倾斜悬臂式棚洞结构在实际应用中出现安全问题，本申请提供一种反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法。

发明内容

本发明提供一种反压卸荷式棚洞结构设计验证方法，旨在对设计阶段的倾斜悬臂式棚洞结构进行安全性验证，提早发现倾斜悬臂式棚洞结构的安全问题，避免存在安全问题的倾斜悬臂式棚洞结构设计应用于实际公路工程。

本发明采用的技术方案为：

一种反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法，该反压卸荷式棚洞结构设计的验证方法针对设计阶段的反压卸荷式棚洞结构，包括以下步骤：

步骤1在设计的反压卸荷式棚洞结构上进行落石受力分析，通过落石受力分析能够判断落石滚落至倾斜板上任意位置时能够向边坡一侧滚落；

步骤2在设计的反压卸荷式棚洞结构上进行落石堆积后重心点位置分析，通过落石堆积后重心点位置分析能够判断落石或坍塌体的重心能够始终保持在立墙靠近边坡一侧；

当反压卸荷式棚洞结构同时满足步骤1和步骤2时，则反压卸荷式棚洞结构安全，反之当反压卸荷式棚洞结构不满足步骤1或步骤2时，则反压卸荷式棚洞结构存在安全问题。

进一步，步骤1在设计的反压卸荷式棚洞结构上进行落石受力分析具体为：

计算倾斜板与水平面夹角θ的正切函数tanθ，即倾斜板坡度；当倾斜板坡度大于等于落石与倾斜板顶面摩擦系数μ时，则倾斜板上任意位置处的落石均能够向倾斜板靠近边坡一端滚落，反之当倾斜板坡度小于落石与倾斜板顶面摩擦系数μ时，则该反压卸荷式棚洞结构的倾斜板不能保证落石向边坡一侧滑落，即该反压卸荷式棚洞结构的倾斜板存在安全问题。

进一步，步骤2在设计的反压卸荷式棚洞结构上进行落石堆积后重心点位置分析具体为：

以立墙与倾斜板连接处的中心点为坐标原点建立x、y轴直角坐标系，求取倾斜板顶面的高点A、低点C、以及高点A与边坡水平连线的相交点B在该x、y轴直角坐标系中的坐标，即A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)；