复合垫层钢棚洞抵抗落石冲击性能研究

工程上常用砂土垫层来缓冲棚洞结构的落石冲击力,但砂土的自重很大,增加了静载作用下结构的内力。由于EPS泡沫材料密度轻、缓冲性能好,本文考虑在砂土垫层中用EPS材料替换部分砂土形成复合垫层,减小落石对棚洞结构的冲击力。基于室外大尺度模型实验,建立了落石冲击作用下EPS复合垫层钢棚洞结构的数值计算模型。不同落石高度下,实验方法获得的测点处的应力时程曲线和数值结果吻合较好,说明了本文建立的数值模型的可靠性。在此基础上利用该数值模型研究了复合垫层对落石冲击的缓冲效果。结果表明：在垫层总厚度不变的前提下,复合垫层的缓冲性能优于砂垫层。EPS厚度越大,棚洞结构受到的冲击力越小,主梁的应力、挠度均减小。但是EPS材料的最大压缩量以及承受的压应力随着EPS厚度增加而增加,这不利于EPS继续承受冲击力。因此,在确保钢棚洞安全的基础上,需要考虑使用EPS材料的经济性,选择最优的EPS厚度。