本發明涉及到一種用于公路建設中高陡邊坡防滾落石危害的棚架結構，尤其適用于地震區公路地質災害防治及災后重建工程領域。

背景技術：

我國公路建設正處于快速發展階段，近年來，國家對西部地區的投入越來越大，然而由于我國西部地區地形地貌極為復雜，許多交通路線不可避免的行走于山谷、丘陵之間，而高陡地形下的危巖落石對道路的行駛存在著嚴重的安全隱患。同時，我國是一個地震多發的國家，地震造成的邊坡巖土體失穩、崩塌、滑坡等現象頻頻發生，對交通運輸和生命財產造成了極大的破壞。

為了保證行車安全，工程建設中多采用鋼筋混凝土棚洞結構，傳統的鋼筋混凝土棚洞結構施工工期長、造價高，施工對交通運輸干擾較大，且常采用沙土作為緩沖材料，事情證明：沙土墊層不僅消能作用差，并且由于自重較大，嚴重影響了棚洞結構的穩定性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是在地震區高陡邊坡的地質條件下，既能防止危巖落石對公路建設造成破壞，又能有效地保證棚架穩定，又能快速架設保通的組合式消能結構。

本發明的技術方案：

一種用于地震區高陡邊坡防落石的組合式消能棚架結構，包括頂面抗沖擊系統、頂面支撐系統、棚架主體結構、靠山側錨固系統和錨入式鋼板混凝土組合基礎；

頂面抗沖擊系統包括上層鋼板、下層鋼板和EPE抗沖減震層，上層鋼板采用鋼波紋板，下層采用平板鋼板，上層鋼板和下層鋼板間填筑EPEExpanded Polyethylene抗沖減震層，并采用高強螺栓連接；根據試驗結果：同等指標下鋼波紋板的抗沖能力大大高于平板，從而頂面上層迎沖擊面采用的鋼波紋板更有利于提高棚架抗災能力。

頂面支撐系統由橫向、豎向、斜向和縱向組合形成三維立體鋼架體系，頂面支撐系統分別與頂面抗沖擊系統、棚架主體結構焊接，從而提高了結構的穩定性、增大了結構的承載能力。

棚架主體結構由工字鋼橫梁與兩側支撐鋼管立柱組成，在鋼管立柱中下部澆筑1/3～1/2高度的混凝土以提高立柱穩定性，一方面盡量降低其重心，另一方面是減小其由于地震荷載作用下產生的慣性力。棚架主體結構靠山側的鋼管立柱上部設置防沖鋼板，下部設置可移動鋼板，以便于定期清理靠山側的落石、碎石，防沖鋼板通過橫向錨桿錨固在邊坡上，從而對鋼管立柱進行加固，以確保棚架主體結構的穩定性。工字鋼橫梁與兩側鋼管立柱通過減震支座相連接，從而配合頂面抗沖系統中的EPE抗沖減震層實現本發明的減震消能功能。

靠山側錨固系統通過設置鎖腳錨桿，角度與巖體節理結構面垂直，鎖腳錨桿分別與頂面抗沖擊系統及棚架主體結構相連接；一方面能夠防止靠山側巖土體的滑移、塌落；另一方面使頂面抗沖擊系統、棚架主體結構整體性增強，穩定性提高。

錨入式鋼板混凝土組合基礎視現場地質地形條件采用人工或機械開挖基坑，通過固定基座與棚架主體結構連接，其中基座采用鋼板與鋼管立柱焊接，并且鋼板利用錨桿與混凝土基礎相連接，以提高結構的承載能力。

本發明的有益效果：本發明通過設置一種組合式棚架結構，既防止了地震區高陡邊坡危巖落石對公路建設、車輛行駛造成的安全隱患，又有效地提高了棚架結構的穩定性及抗震能力，其結構整體性、安全性和耐久性都得到顯著提高。

附圖說明

圖1是鋼棚架橫斷面圖。

圖2是I-I側視圖。

圖3是鋼管底部鋼板圖。

圖4是減震支座圖。

圖中：1頂面抗沖系統；2頂面支撐系統；3棚架主體結構；

4錨入式鋼板混凝土組合基礎；5靠山側錨固系統；6現有坡面；

7上層鋼板；8下層鋼板；9EPE防沖減震層；10高強螺栓；11工字鋼橫梁；

12減震支座；13鋼管立柱；14防沖鋼板；15可移動鋼板；16橫向錨桿；

17既有路面；18開挖基坑；19固定基座；20錨桿；21上支座板；

22不銹鋼板；23聚乙烯四氟板圓平板；24支座球芯；

25聚乙烯四氟板球型板；26橡膠密封圈；27下支座板。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

實施例

1.頂面抗沖系統

頂面抗沖擊系統1由兩層鋼板及Expanded Polyethylene發泡聚乙烯抗沖減震層組成，其中上層鋼板7采用板厚為10mm，波高55mm，波距200mm的鋼波紋板，下層鋼板8采用厚5mm的普通平板鋼板，兩層鋼板之間填筑厚30cm的EPE抗沖減震層9，其密度大于23kg/m³，兩層鋼板采用高強螺栓10連接，其間排距為2×2m。靠山側棚頂鋼波紋板需延伸至現有坡面，使波紋鋼管與坡面交接緊密，波紋鋼板按照波槽順頂面斜坡鋪設。

2.頂面支撐系統

頂面支撐系統2通過工字鋼及槽鋼由不同角度組成鋼架支撐系統，各部件之間采用焊接方式，并需進行防腐除銹處理。頂面支撐系統2與頂面抗沖擊系統1之間順頂面斜坡架設槽鋼，間距為50cm，頂面支撐系統2通過高強螺栓10與頂面沖擊系統1連接，頂面傾斜角度根據落石沖擊能量大小綜合確定。

3.靠山錨固系統

靠山錨固系統3通過5根鎖腳錨桿分別連接頂面沖擊系統1及棚架主體結構4，且其需與巖體節理結構面垂直。上側2根鎖腳錨桿連接頂面沖擊系統1，其長度為4m，采用螺紋鋼筋；下側3根錨桿連接棚架主體結構4，其長度為4.5m，采用螺紋鋼筋。

4.棚架主體結構

棚架主體結構4以4m一個單元可根據現場情況做靈活調整，采取場外加工在運至現場進行安裝，各單元之間需采用型鋼雙面焊接成整體。主體結構橫截面由25b工字鋼橫梁11和鋼管立柱13組成，工字鋼橫梁11與鋼管立柱13之間設置減震支座12，其中鋼管立柱底部3.5m灌注C15混凝土，頂部采用0.6×0.6m鋼板封頂，厚度為16mm。鋼管立柱13縱向間距2.5m兩鋼管中心線距離，采用縱向及斜向45°槽鋼21相連接。靠山側鋼管立柱上部設置厚度為5mm的防沖鋼板14，底部1.45m處設置可移動鋼板15，兩者通過螺栓連接，以便于清理，在支撐鋼柱緊貼現有坡面段，設置橫向錨桿16對支撐鋼柱進行加固。

5.錨入式鋼板砼組合基礎

棚架基礎5人工開挖1×1×1m基坑18，鋼管立柱底部固定基座19采用0.8×0.8m，厚度為20mm的鋼板，與鋼柱連接采用焊接，并采用4根長度為3m的錨桿20打入地基，其中錨桿采用螺紋鋼筋，M30水泥砂漿錨固。最后基坑澆筑混凝土，完成棚架基礎施工。