空间荷载作用下某异型钢筋混凝土棚洞结构仿真分析与优化设计

2021-12-15陈诚，王建，黄鹏

水电站设计 2021年4期

陈诚，王建，黄鹏

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前言

我国西部地区（特别是西南地区）地势险要、山岭密集、地震断裂带发育，在此区域的交通工程建设必须考虑落石的影响［1］。其中，隧道作为山区公路的交通核心，其洞口构筑物（棚洞、拱形明洞、简易护棚等）的安全性、可靠性、耐久性就显得极为重要。

常见的钢筋混凝土棚洞为简支梁板柱结构，属于隧道明洞范畴，对隧道洞口落石、防冲击有很好的针对性。采用棚洞的条件与明洞大致相似，其结构整体性比拱形明洞差，但由于顶棚与内外墙简支，结构自重较轻，即对地基承载力的要求相对较低，另外其结构型式可依功能性变化调整［2］。因此，如何设计出既能够满足功能要求又可以尽可能考虑经济性的钢筋混凝土异型棚洞，即是本文的研究主题。

1 工程背景

1.1 工程概况

本文以国内某大型水电站进场交通隧道洞口钢筋混凝土异型棚洞的结构设计为例，该工程设计速度30 km/h，路基宽度8.5 m，洞口设计高程为2 373.88 m。棚洞与隧道洞口顺接，采用框架式现浇钢筋混凝土结构，洞（净）跨9 m，洞（净）高6.8 m。

1.2 工程地质条件

洞口段为覆盖层，地势较平缓，地形坡度约15°，覆盖层垂直厚度约6～8 m，水平厚度15～28 m，主要由崩坡积块碎石土构成，结构较松散。洞口顶部高28 m内地势呈起伏状，整体坡度23°，最大坡度35°。工区岩性以中厚层砂岩为主，夹板岩及千枚岩，强卸荷深度达35 m，优势节理较少，岩层产状同洞轴线方向大角度相交。