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第216期 山区防灾减灾明棚洞性能提升关键技术研究

2024-5-28 14:50

【52监测网讯】第216期 山区防灾减灾明棚洞性能提升关键技术研究


52监测网专家报告分享-第216期
《山区防灾减灾明棚洞性能提升关键技术研究》 
四川省交通勘察设计研究院有限公司
隧道与地下工程设计分院 廖沛源

前言:现在将明洞棚洞归结到隧道范畴,这里讲的防灾减灾明棚洞是采用明作法施工,具有防护边仰坡崩塌、落石、泥石流、雪崩等功能,类似地面建筑物的一种特殊结构。本次报告主要针对矩形明棚洞而言。汶川地震15年来,公司在明棚洞勘察设计、调研总结基础上,形成了《公路明棚洞勘察设计指南》地方规范,于2019年发布,预计今年底将发布一部团体标准,届时大家可以参考。

目录
一、研究背景
二、公路明棚洞运营现状
三、公路明棚洞性能提升关键技术

内容介绍

一、研究背景

【国家需要】提升交通基础设施本质安全水平;提升交通防灾减灾体系韧性;
【西部特点】地质、地形条件极其复杂;地震、地质灾害频发;
【行业痛点】地震、暴雨之后往往伴随着高位崩塌、巨型落石,这对交通基础设施安全运营威胁巨大;
【问题导向】崩塌落石规模难以准确把握;结构防护能力不足;防护形式单一;

开展明洞、棚洞防护性能提升关键技术研究是非常必要!


二、公路明棚洞运营现状

“5.12”汶川地震后四川省建成了100余座明棚洞,经历2013年4.20芦山地震、2017年8.8九寨沟地震、2022年9.5泸定地震以及连续余震和暴雨引发的次生灾害的考验,我们对其中6条公路中的40余座明棚洞进行了跟踪调查,调查统计显示:
1)被掩埋所占比例超过50%,这也充分体现了设置明棚洞是必要的,但可能存在长度不足的问题;
2)开裂、局部破坏等结构受损,占比约40%;
3)下边坡失稳发生的概率较低,不足10%;
4)整体垮塌有1座;


• 案例1——洞顶荷载远超设计,普遍


• 案例2——局部破坏现象,一般


• 案例3——整体垮塌,个别


三、公路明棚洞性能提升关键技术

如何提高明棚洞防护性能(材料高性能、结构高性能)

打破被动挨打局面,采取以柔克刚+主动耗能的方式,从“导-延-耗-抗”四个维度提出了具有多重、立体防护的明棚洞抗冲击性能提升技术。

• 导——明棚洞顶面导向
明棚洞顶部设计为斜坡或弧形,将冲击力进行分解与轨迹引导,使落石顺势而下,避免落石“正面冲撞”结构导致破坏,同时引导坠落物顺洞顶滚落,避免堆积于顶部。


• 延——柔性延时
通过延长落石冲击的作用时间和增大柔性网变形来实现冲击力的大幅减小。


• 耗——缓冲耗能
将落石冲击明棚洞结构的动能转化为缓冲材料应变能、塑性变形能和断裂能,有效降低对结构的冲击动能,最终目的仍为减小落石冲击荷载。


• 抗——结构抗冲
增大结构极限承载能力。


导延耗抗应用案例——引导式模块化钢结构韧性棚洞设计


导延耗抗应用实例——引导式模块化钢结构韧性棚洞设计


《山区防灾减灾明棚洞性能提升关键技术研究》 
四川省交通勘察设计研究院有限公司 廖沛源

注:本内容仅供个人研学交流,版权归原作者所有


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