棚洞工程在渝湘高速公路中的应用

以渝湘高速公路H5标段内1号棚洞施工情况为例,介绍了棚洞施工中的实际配套和施工控制技术,归纳了选择棚洞方案的优点,以推广棚洞工程在高速公路中的应用,更好地保证工程顺利完工。     

既有铁路棚洞施工技术汽车起重机吊装棚洞T梁施工的应用

本文对目前既有线棚洞施工技术管理方案的探讨,提出如何控制施工质量,如何最大限度减少行车干扰,在无施工慢行条件下进行棚洞基础施工及在不同施工现场情况下机械吊装T型梁方法。     

岩溶地区棚洞地基基础处理技术探讨

岩溶是地下工程施工中常见的危害严重的地质问题,严重影响工程的工期、增加工程投资,处理不当甚至给工程带来安全隐患。文中依据工程实例,分析了几种棚洞地基基础处理方案的利与弊,提出了根据岩溶地区溶洞具体分布情况的棚洞地基基础处理方案。     

传统棚洞与柔性棚洞应用研究综述

目前,落石灾害已成为威胁道路和桥梁等基础设施的主要灾害。结合落石运动特点,综述了传统钢筋混凝土棚洞和柔性钢棚洞在落石防护方面的应用及研究现状、基本构成、传力机理等,并结合各自的优缺点及存在问题,探讨了今后的发展趋势。     

杭长高速棚洞结构受力计算分析

对拟建棚洞形式是否带仰拱进行数值模拟分析。在变形分析,棚洞二衬受力分析,棚洞立柱受力分析,拉杆受力分析四个方面进行计算,模拟结果证明两种结构受力相当,从节约成本,降低工程造价目的出发,建议采用无仰拱棚洞结构型式。     

金中山棚洞设计与施工

结合江(门)罗(定)高速公路金中山棚洞设计和施工情况，介绍公路棚洞隧道设计思路和施工顺序，为类似工程提供借鉴。     

新型耗能减震滚石棚洞作用机制研究

 传统滚石棚洞主要是通过结构顶部的砂砾石垫层来耗能抗冲击的,然而实践表明：砂砾石垫层材料不仅缓冲吸能效果有限,且自重荷载较大,建设成本偏高,不利于大面积推广应用。为此,提出一种新型耗能减震棚洞,通过在棚洞支座处增设耗能减震器,在最大限度降低棚洞自重的情况下增大防护结构的系统柔度,达到耗能减震的目的。通过构建非线性质量弹簧体系来模拟滚石冲击下棚洞结构的动力响应,并结合能量原理对新型棚洞的防滚石抗冲击机制进行分析,结果表明耗能减震棚洞能大幅度降低滚石的最大冲击力,并通过耗能减震器的变形来耗散冲击能,大幅度降低棚洞结构的建设成本。     

浅谈铁路隧道框架式棚洞结构设计

某新建铁路隧道斜穿山体出洞,洞口危岩落石强烈发育,地形陡峻,且洞口下方为既有省道,为保证洞口及桥台的施工与运营安全,洞口设计拟采用棚洞结构。目前国内外采用的棚洞结构形式种类繁多,但均为结合各隧道洞口具体地形、地质条件而设计,难以直接运用于本隧洞口。文章为设计出适合该新建铁路隧道洞口的棚洞结构,结合既有工程经验,利用有限元等软件,分别从棚洞选型、尺寸拟定、结构组成及结构计算等方面进行分析,研究出了满足该隧道时速要求的由矩形框架和边梁共同组成的框架式棚洞结构,并最终完成了该棚洞的具体结构设计。设计出的框架式棚洞结构在保证工程安全的同时又节约工程造价,还满足照明及美观的要求,最终成功用于该隧道施工图设计。     

棚洞在高陡短边坡中的应用

结合十天高速公路汉中段H-C16标二道河棚洞的施工,分析并总结了棚洞在公路施工中的适用范围和施工、质量控制要点,计算了最佳支护效果,针对棚洞在公路高陡短边坡中扩大应用范围提出了建议,以期指导实践。     

基于LS-DYNA的EPS垫层棚洞耗能减震分析

以某在建项目为背景,基于LS-DYNA建立了数值计算模型,模拟了落石冲击棚洞结构的全过程,揭示了EPS缓冲材料缓冲耗能作用,结果表明:EPS垫层棚洞较传统砂垫层棚洞抗落石冲击性能有一定提高,能广泛应用于实际工程中。     

落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构的动力系数研究

以钢筋混凝土棚洞为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,考虑在不同能量的落石冲击不同位置的情况下,分析了钢筋混凝土棚洞的动静力响应及其冲击动力系数,得到了弹塑性状态下棚洞冲击动力系数的变化规律。据此,棚洞结构的动力冲击设计可转化为落石的静力荷载作用下的设计,即通过钢筋混凝土棚洞结构在落石静力荷载作用下的最大响应乘以考虑了能量因素的冲击动力系数可以确定落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构最大动力响应。     

挡水棚洞结构在禾荷围隧道工程中的应用

结合粤湘高速公路博罗至深圳段禾荷围隧道地貌特征、地质情况,提出了在禾荷围1,2号隧道"V"字形谷位置设置棚洞的优化设计方案,使棚洞具有车行横通道兼阻挡冲沟地表水的功能。改进后的设计提高了隧道施工中的安全性、大大的节省了工程投资,可为类似工程的设计和施工提出建议和类比的依据。     

柔性棚洞在陡崖落石灾害防治中的应用研究

晋(城)—济(源)高速公路山西晋城段拍盘隧道(K1081+266)出口为隧接桥,最大的桥墩高差约为50 m,洞顶边坡坡体陡峻、岩体裸露、节理裂隙发育,自通车以来共发生8起崩塌落石事件。针对拍盘隧道出口隧接桥现状和应急抢险要求,分析了落石产生坠落原因、类型和落石运动规律,并利用LS-DYNA对柔性钢棚洞进行冲击模拟,结果表明:在相同的防护能级条件下,柔性钢棚洞在结构受力、施工、环保以及经济性等方面有显著的优势,适用于交通应急工程,可为类似工程提供参考和借鉴。     

落石冲击荷载作用下EPE垫层棚洞缓冲作用研究

针对目前棚洞结构传统砂垫层自重大、建设成本高等缺点的现状,提出使用EPE(聚乙烯)缓冲材料替换一部分砂土垫层以达到减轻结构自重、提高抗落石冲击性能的目的。采用显式动力计算,基于LS-DYNA动力有限元软件建立数值计算模型,模拟了落石冲击EPE垫层棚洞结构的全过程,以棚洞结构底部钢筋动态应变时程曲线、棚洞T型梁跨中挠度变形等为依据,判断结构的极限承载力,并与传统砂垫层进行了对比,从而揭示了EPE垫层在棚洞结构设计中的耗能减震作用。结果表明:EPE缓冲材料的缓冲性能与抗冲击性能较好,能广泛应用于实际工程;其最优填充厚度为0.6 m,结构承载力是传统砂垫层棚洞结构的1.75倍。     

棚洞受滚石法向冲击破碎分析

针对有限元等连续方法计算物体受冲击破坏的大变形问题,采用SPH和有限元耦合方法,对棚洞受滚石冲击破碎进行了分析,得出了滚石法向冲击棚洞结构的破碎规律,为滚石防护结构设计提供了依据。     

渝湘高速1号棚洞施工技术和控制

以渝湘高速H5标段内1号棚洞施工情况为例,介绍了在棚洞施工中的实际配套技术和施工控制,并提出了具体的施工控制措施,对类似施工有一定参考价值。     

三开间单跨柔性棚洞在落石冲击作用下的试验研究

为克服钢筋混凝土结构式棚洞施工难度大,费用高等不足,满足快速抢修抢建要求,提出一种由型钢拱架和金属网组成的柔性棚洞。由于三开间单跨柔性棚洞的传载耗能特点与单开间单跨柔性棚洞存在区别,为此在现有单开间单跨柔性棚洞研究的基础上,提出三开间单跨柔性棚洞的设计方案,制作1∶1试验模型,并进行了25kJ、50kJ、100kJ和250kJ的落石冲击试验。宏观试验现象表明：①当落石能量在100kJ范围内时,柔性棚洞能够成功的对其进行拦截,而不需要对结构进行维护;②当落石能量在250kJ时,柔性棚洞在成功对其进行拦截的情况下,仅需要经过简单的维护即可继续投入使用;③柔性棚洞内的净空满足安全要求。此外,采用应变片、荷载传感器和高速摄像机等对落石冲击过程和柔性棚洞中钢拱架的动力反应进行了测试,综合试验测试数据,对柔性棚洞的变形特点、传载耗能机理和破坏特点进行了分析,指出了柔性棚洞中易发生破坏的薄弱部位,提出了下一步柔性棚洞的改进措施。     

滚石冲击下新型组合棚洞结构的动力响应分析

棚洞结构是防止滚石灾害的有效措施之一,传统意义上的钢筋混凝土棚洞结构已经不能更好地解决这一问题。因此提出了一种以索网和钢桁架组合而成的新型组合棚洞结构的方法来阻拦滚石冲击。本结构中钢拱梁及格构柱为主要传力构件,主要承受拉力、压力、弯矩,而钢丝网及下部索网为主要的耗能构件,具有很大的变形能力,能够吸收滚石的冲击能。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该结构进行数值模拟,从加速度响应、能量耗散、应力传递三方面进行了动力分析,研究了滚石冲击对棚洞结构破坏的影响,为新型组合棚洞结构的设计提供了理论依据。     

冲击荷载下棚洞抗冲切性能研究

本文对落石冲击下棚洞钢筋混凝土顶板的破坏形式进行了研究,并按整体抗力相等的原则将板内配筋等效为薄钢板,在考虑垫层缓冲作用的基础上讨论了混凝土强度、棚洞顶板厚度以及顶板内所配钢筋的配筋间距、横纵向钢筋直径等因素对提高顶板抗冲切破坏性能的影响。结果表明:即使冲击速度不大,大质量的破坏性落石仍然会导致顶板贯穿块形成;板内配筋对贯穿块的阻力随着配筋间距的增大而减小,两者成反比例关系;横、纵向钢筋直径对配筋对贯穿块的阻力有显著影响,配筋阻力与横、纵向钢筋直径的平方之和成正比;垫层对落石冲击力的分散作用使得顶板上部的加载面积变大,这可以在一定程度上提高棚洞顶板的抗冲切承载力以及板内配筋对贯穿块的阻力;棚洞顶板的剪切破坏受多种因素控制,因此,在实际工程中应对棚洞所在区域的地质情况进行综合分析以对其进行设计。     

傍山公路隧道棚洞的数值模拟研究

通过对棚洞建成后的有限元分析可知:棚洞建成后,在竖向位移上总体呈现下沉的趋势;水平位移总体呈现出向斜腿柱方向偏移的趋势,但位移量均不大.在受力方面,棚洞建成后,围岩的拉、抗压应力均较小,远小于岩体的抗拉、抗压强度,围岩将处于稳定状态;结构受力也均小于设计材料的容许应力值,结构建成后也将处于安全状态.