[发明专利]棚洞及其设计方法

权利要求书

1.棚洞，布置在山区路基与山体边坡之间，其特征在于：所述棚洞包括Y形架梁(1)，Y形架梁(1)的顶部联接下凹圆弧形盖板(2)，所述盖板(2)的固定侧边(21)与山体边坡相切，所述盖板(2)自由侧边顶端切线与水平面夹角β≤45°。

2.根据权利要求1所述的棚洞，其特征在于：所述盖板(2)是夹心结构，包括上、下蒙皮板(23)，所述蒙皮板(23)是刚性材料，所述上、下蒙皮板(23)间填充耗能材料(24)。

3.根据权利要求1所述的棚洞，其特征在于：所述Y形架梁(1)包括下部立柱(11)与上部桁架结构顶棚(12)，所述立柱(11)固定在地基中，所述盖板(2)覆盖在桁架结构顶棚(12)上；所述立柱(11)是灌浆钢管桩结构，包括中心加强筋(111)与中心加强筋(111)外套装的至少一层钢性管(112)。

4.根据权利要求3所述的棚洞，其特征在于：所述桁架结构顶棚(12)包括固定盖板的刚性环梁(121)、连接在刚性环梁(121)下的竖向桁架三角面(122)、与竖向桁架三角面垂直的横向主梁(123)、边架、副梁。

5.根据权利要求1所述的棚洞，其特征在于：所述盖板(2)的固定侧边(21)与山体边坡通过锚杆/锚索锚固系统锚固联接。

6.权利要求4所述的棚洞的设计方法，其特征在于：用于盖板曲率半径值R、竖向桁架三角面(122)两外侧边架(124)长度w的设计，依如下步骤实施：

步骤S1、获取基本数据

现场勘察确定道路内侧坡面倾角α、坡面滚石最小坠落高度h_min，根据工程设计确定棚洞安全空域有效高度h₀、待防治路基安全空域的有效宽度l₀，现场实验测试确定滚石坡面滚动能量损失系数k；

若h_min＞l₀/(2-2k)，实施步骤2中方案一；若h_min≤l₀/(2-2k)，实施步骤S2中方案二；

步骤S2、确定盖板曲率半径值R

方案一：依式1计算确定下凹圆弧形盖板曲率半径值R

式中，β—盖板(2)自由侧边顶端切线与水平面夹角，取值45°，

α—道路内侧坡面倾角，单位°，步骤S1确定，

h₀—棚洞安全空域有效高度，单位m，步骤S1确定；

方案二：

首先，依式8计算确定桁架结构顶棚的外侧翼面的外移量Δl：

△l＝l₀-2(1-k)h_min 式8

其次，依式9计算确定盖板曲率半径值R

步骤S3、确定竖向桁架三角面(122)两外侧边架(124)长度w

若步骤S2中实施方案一，依式2计算确定竖向桁架三角面(122)两外侧边架(124)长度w，若步骤S2中实施方案二，依式10计算确定竖向桁架三角面(122)两外侧边架(124)长度w：