《柔性棚洞防护结构技术规程》编制与介绍.pdf
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1、书 书 书 铁道技术标准第卷 第期 收稿日期:;修回日期:基金项目:四川省科技计划重点研发项目();四川省科技计划()柔性棚洞防护结构技术规程编制与介绍齐欣,胡阳阳,许浒,余志祥,孟庆成(西南交通大学复杂艰险山区铁路防灾减灾铁路行业重点实验室,四川成都;西南交通大学土木工程学院,四川成都;西南石油大学土木工程与测绘学院,四川成都)作者简介:齐欣,年月生,副教授,博士,四川省住建厅入库专家、中国钢结构协会钢结构焊接与连接分会理事、四川省金属结构行业协会钢结构专家,电子邮箱:。主要从事研究方向:长期从事钢结构、防护结构设计与研究。主持、主研国家自然科学基金等科研项目余项,参与编写地方标准部、协会标
2、准部,发表学术论文余篇,申报发明专利余项、实用新型专利项、软件著作权项,获省部级科技进步奖励项。摘要:柔性棚洞防护结构技术规程是我国第一部关于柔性棚洞的技术规程,首次提出了柔性棚洞结构体系的分类标准、工程设计方法、性能检验方法。其中,根据支撑结构类型划分了拱形柔性棚洞、框架式柔性棚洞、悬挑式柔性棚洞;根据缓冲结构类型划分了抛出式和拦截式棚洞。在设计环节,针对不同构件的设计验算方法和储备系数也给出了建议,在此基础上明确了柔性棚洞的部件及连接构造要求。此外,针对部件和整体结构的性能检测给出了具体的检验试验方法,便于操作实施。该技术规程的编制对进一步完善我国防护工程结构的技术标准化具有实际意义。关键
3、词:柔性棚洞;技术规程;结构体系;性能检验文章编号:()中图分类号:文献标识码:,(,;,;,)齐欣等:柔性棚洞防护结构技术规程编制与介绍 :,:,:,:;:():引言一直以来,为便于专业技术人员正确理解、运用相关设计规范,规范主编人员较为重视解读规范的主要技术标准,并借此宣贯规范编制理念。如孙海富、刘传朋等、马志富等分别对 城际铁路设计规范()市域(郊)铁路设计规范()铁路专用线设计规范()铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范()主要技术标准进行了介绍,闫宏伟等、柳世辉等分别对 高速铁路设计规范()铁路线路设计规范()修订内容进行了评析,曹德志、余浩伟等、黄一昕等等分别对 客货共线铁路轨道工程施
4、工技术规程()(山地齿轮)轨道交通技术规范()铁路三维地理信息数据技术规范()主要内容进行了解读。柔性棚洞防护结构技术规程(以下简称“规程”)是国内首部关于柔性棚洞的技术规程。规程根据中国工程建设标准化协会 关于印发年第二批工程建设协会标准制订、修订计划的通知(建标协字?号)的要求,由西南交通大学、中冶建筑研究总院有限公司会同有关单位共同编制。规程共分为章和个附录。主要内容包括:总则、术语和符号、基本规定、勘查、工程设计、质量检验、运输、安装及验收、保养和维修等。编制背景随着山区铁路、公路以及各类山区基础设施数量的不断增加,边坡地质灾害造成的公共安全问题也日益显著,从边坡地质灾害种类来看,滑坡
5、和崩塌落石灾害占;从冲击能级来看,大小不等,破坏能量多分布在 之间。作为最常铁道技术标准见的落石灾害防治结构之一,棚洞结构被广泛应用于山区公路、铁路交通干线。与传统钢筋混凝土棚洞相比,柔性钢结构棚洞具有场地适应性强、安装速度快、便于更换维护等优势,近年来获得了较好的推广应用。但由于没有统一的技术标准,对该类结构的设计、施工以及安全评价均造成了一定困难。目前,针对柔性棚洞防护结构,国内外还没有可供执行的规范标准,对于结构体系的分类标准、工程设计方法、性能检验方法缺乏系统的技术支持。国际上,欧洲标准 ()是与柔性棚洞关联度最高的柔性防护结构标准。该标准制定了整体系统的试验检验方法与流程,但未对适用
6、领域做出限定,且仅给出了被动防护系统的检验评价方法,涵盖范围较窄,若涉及其他防护系统,还需配合其他欧洲标准如 ()使用。目前,国内仅有铁道行业标准 铁路边坡柔性被动防护产品落石冲击试验方法与评价()和交通部行业标准 边坡柔性防护网系统()对防护结构部件的试验、检验和评价方法提供一定的指导。因此,亟需编制一本针对柔性棚洞防护结构的技术规范。规程在总结既有整体结构和部件试验方法及评价标准的基础上,科学性、系统性地对柔性棚洞体系做出规定,对控制产品质量,规范行业发展,整合国内相关资源,提升国内该行业在国际市场的竞争力具有重要意义。编制原则 规程适用于城镇建设、水利、水电、军事洞库区等领域中所涉及的柔
7、性棚洞勘查、设计、施工及维护。本着安全适用、技术先进、经济合理、质量可靠的原则。在对国内外相关规范和具体工程广泛调研基础上,充分考虑当前国内柔性棚洞防护结构行业的发展现状及要求,对柔性棚洞防护结构的设计、质量检验、安装、验收、维护等给出具体规定。()依托工程实践经验考虑柔性棚洞防护结构技术规程的使用环境特点及要求,充分吸收主编与参编单位在工程实践中的技术需求与解决方案。采用行业发展的新技术、新方法和新工艺,结合具体工程实践进行编制。()结合最新的科研成果收集整理已有的实践经验和试验数据,充分开展理论研究、数值模拟分析和足尺模型试验,以最新试验数据和设计方法等科研成果为基础,提高规程的科学性、先
8、进性、可操作性和实用性。()与相关标准的协调性与现行的国际先进标准保持同步和接轨,结合行业自身特点,充分考虑与国家、行业相关标准相协调。主要技术内容 安全等级柔性棚洞防护结构可作为边坡落石防护工程的一部分,与其他工程措施配合使用,也可独立使用,根据防护对象、维护难易程度和破坏后果划分了安全等级,柔性棚洞防护结构安全等级划分见表。表柔性棚洞防护结构安全等级划分安全等级危害程度破坏后果常见防护对象维护难易程度一级 高车辆倾覆,桥梁、隧道洞口等构造物、路面、路基及重要建筑物严重受损,人员伤亡严重轨道交通工程,高速公路和一级公路困难二级 中棚洞少量组成构件破坏,构件可更换或中等修复。桥梁、隧道洞口等构
9、造物、路面、路基受损,人员伤亡少二级及以下公路一般三级 低棚洞非结构构件破坏,构件可更换或简单修复。桥梁、隧道洞口等构造物、路面、路基轻微受损,几乎无人员伤亡非干线交通工程、临时线路工程容易 勘察勘察按柔性棚洞防护结构上部崩塌落石及棚洞基础分别开展。崩塌落石的工程地质勘察需要查明建设区边坡的工程地质条件,分析影响崩塌落石稳定性的工程地质因素,评价崩塌落石的稳定性现齐欣等:柔性棚洞防护结构技术规程编制与介绍状,分析失稳后崩塌落石的运动特征、危害范围及冲击能量。棚洞基础的工程地质勘察需要查明棚洞结构基础范围内及附近的工程地质条件,提供岩土体结构组成、岩土体物理力学性能、地下水特征、地基承载力等参数
10、,为柔性棚洞防护结构基础设计提供地质依据。工程设计 结构体系柔性棚洞防护结构主要包含支撑结构、缓冲系统以及基础。按照支撑结构形式可分为拱式柔性棚洞、门式柔性棚洞、悬挑式柔性棚洞等,常见柔性棚洞形式见图,亦可采用种形式组合;支撑结构可采用钢结构、钢筋混凝土结构或其他结构。图常见柔性棚洞形式防护结构缓冲系统主要由柔性网、缓冲单元、钢丝绳和其他钢构件组成,根据柔性棚洞防护结构缓冲系统的受力特征和防护效果,可分为抛出式棚洞和拦截式棚洞。抛出式棚洞的主要防护特征为落石弹出防护区域,拦截式棚洞的防护特征为落石落入缓冲系统后仍停留在网中,不进入防护区域,柔性棚洞防护结构缓冲层工作机理见图。其中,临谷、临海线
11、路宜选择抛出式柔性棚洞;有连续回头曲线的越岭路线等宜选择拦截式柔性棚洞;线路附近有建筑、密集人群聚集区等宜选择拦截式柔性棚洞。设计原则结构设计时,分别考虑正常服役防护能级和极限防护能级两种设计状态。其中,柔性棚洞防护结图柔性棚洞防护结构缓冲层工作机理构的正常服役防护能级和极限防护能级根据安全等级确定()()式中:为柔性棚洞防护结构正常服役防护能级,;为柔性棚洞防护结构极限防护能级,;为落石最大冲击能量,;为安全等级设计系数,安全等级为一级、二级、三级时,分别取、和。结构设计柔性棚洞防护结构设计包括缓冲系统设计和支撑结构设计。结构整体设计保证传力明确,并尽量减少次应力,节点处各构件的内力交汇于一
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