[发明专利]适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构及其设计方法

权利要求书

1.一种适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，包括中空的钢筋混凝土板(4)，以及钢筋混凝土板(4)内从上至下依次设置的砂土垫层(3)、钢板(2)和网球垫层(1)，所述网球垫层(1)包括镂空铁丝网和废旧网球，所述镂空铁丝网包括若干圆形铁丝环(5)和若干直线形铁丝(6)，所述圆形铁丝环(5)呈矩阵排列，相邻两个所述圆形铁丝环(5)之间通过直线形铁丝(6)连接，每个所述圆形铁丝环(5)内放置一个废旧网球。

2.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述砂土垫层(3)的材质为河沙。

3.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述废旧网球的含气率为50％～100％。

4.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述圆形铁丝环(5)与直线形铁丝(6)以模型的方式进行浇筑。

5.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述圆形铁丝环(5)和直线形铁丝(6)的材质均为铁丝，所述铁丝的截面直径为2mm～5mm。

6.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述圆形铁丝环(5)的直径为6.5cm，所述直线形铁丝(6)的长度为5cm～8cm。

7.根据权利要求1所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构，其特征在于，所述网球垫层(1)的厚度为6.5cm，所述砂土垫层(3)的厚度为20cm，所述钢板(2)的厚度为3cm～7cm。

8.一种适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据工程地质调查结果确定最大滚石能量，根据最大滚石能量确定网球垫层的层数，并根据网球垫层的层数计算砂土垫层的厚度；

所述砂土垫层的厚度为0.2nm，n为网球垫层的层数，m为厚度单位；

所述废旧网球复合垫层结构包括中空的钢筋混凝土板，以及钢筋混凝土板内从上至下依次设置的砂土垫层、钢板和网球垫层，所述网球垫层包括镂空铁丝网和废旧网球，所述镂空铁丝网包括若干圆形铁丝环和若干直线形铁丝，所述圆形铁丝环呈矩阵排列，相邻两个所述圆形铁丝环之间通过直线形铁丝连接，每个所述圆形铁丝环内放置一个废旧网球；

S2、根据滚石作用在钢板上的冲击压力计算最大冲击压缩量，根据最大冲击压缩量计算滚石的最大接触半径和作用在钢板上应力圆的半径，根据钢板上应力圆的半径计算圆形铁丝环的半径；

S3、根据钢板上的应力分布和网球所能承载的最大压力计算每平方米的网球数量，从而确定直线形铁丝的长度；

S4、根据钢板上的应力分布和刚度要求确定钢板的厚度；

S5、根据网球垫层的层数、砂土垫层的厚度、圆形铁丝环的半径、直线形铁丝的长度和钢板的厚度得到复合垫层结构。

9.根据权利要求8所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构的设计方法，其特征在于，所述步骤S2中最大冲击压缩量的计算公式为：

上式中，m为滚石质量，g为重力加速度，h为落石高度，δ_y为材料初始屈服压缩量，P_e(δ)为完全弹性条件下的Pδ关系，P为接触压力，δ为接触变形量，δ_max为最大冲击压缩量，R为滚石的等效半径，P_y为初始屈服接触压力，p_y为初始屈服接触压应力；

其中，初始屈服接触压力p_y的计算公式为：

p_y＝Kq

上式中，q为垫层材料极限承载力，K为经验系数，取3-5；

完全弹性条件下的Pδ关系P_e(δ)的计算公式为：

上式中，P_e为弹性接触压力，E为有效弹性模量。

10.根据权利要求9所述的适用于棚洞工程的废旧网球复合垫层结构的设计方法，其特征在于，所述步骤S2中作用在钢板上应力圆的半径计算公式为：

a'＝a_max+n×0.2tanθ

上式中，a'为作用在钢板上应力圆的半径，a_max为滚石最大接触半径，n为网球垫层的层数，θ为砂土垫层的应力扩散角；

其中，滚石最大接触半径a_max的计算公式为：