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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路修筑技術(shù)研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 在不破壞原始生態(tài)環(huán)境的前提下，充分利用現(xiàn)有穩(wěn)定路基，在確認(rèn)現(xiàn)已穩(wěn)定的路基范圍內(nèi)用整體澆注的墻柱式擋墻形成路堤，以懸挑結(jié)構(gòu)補(bǔ)足道路欠寬部分，用結(jié)構(gòu)的方法來(lái)解決路面加寬問(wèn)題，最大程度杜絕深挖高填，并防止由此可能產(chǎn)生的泥石流、滑坡等地質(zhì)現(xiàn)象，且造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單，同時(shí)又能允許在施工的時(shí)候不妨礙車(chē)輛正常通行。
- 詳細(xì)介紹：
- 所謂的墻柱式整體懸挑結(jié)構(gòu)是指由立柱、墻體、挑梁、搭板、縱梁及錨桿聯(lián)結(jié)一體共同作用的整體框架結(jié)構(gòu)形式，具有整體受力、協(xié)調(diào)變形的特點(diǎn)。懸挑結(jié)構(gòu)力求運(yùn)營(yíng)時(shí)可以達(dá)到“牽一發(fā)、動(dòng)全身”的目的，為實(shí)現(xiàn)此目的，設(shè)計(jì)時(shí)將各構(gòu)件通過(guò)預(yù)留鋼筋、現(xiàn)澆混凝土等方式傳遞外力和變形，使之成為整體。當(dāng)某個(gè)局部如立柱、錨桿發(fā)生較大變形時(shí)，將通過(guò)墻體、縱梁等橫向聯(lián)系構(gòu)件分擔(dān)傳遞，從而避免過(guò)大變形發(fā)生；同時(shí)，懸挑整體結(jié)構(gòu)為空間多次超靜定結(jié)構(gòu)，如果萬(wàn)一出現(xiàn)破壞時(shí)，也會(huì)先出現(xiàn)局部塑性鉸而在破壞前有明顯變形預(yù)兆，表現(xiàn)為一種較好的塑性破壞特征。 整體式懸挑結(jié)構(gòu)道路的各部件間均為剛性聯(lián)結(jié)，任一荷載作用均由多跨結(jié)構(gòu)共同承受，避免了某一挑梁的質(zhì)量或支承柱基礎(chǔ)或錨固端出現(xiàn)問(wèn)題將導(dǎo)致災(zāi)難性后果的情況，為抵抗偶遇荷載和地基局部缺陷等意外作用儲(chǔ)備了潛在的抗力。具體地說(shuō)，懸挑道路部分的活載和恒載是通過(guò)縱向搭板傳遞到挑梁上；挑梁通過(guò)外側(cè)支承立柱的受壓和內(nèi)側(cè)端部錨固于基巖錨桿的受拉來(lái)抵抗懸挑道路部分的垂直外荷載。 由于橋道板與各挑梁之間為剛性聯(lián)結(jié)的多跨連續(xù)剛構(gòu)，某一跨的荷載作用將分布到相鄰多根挑梁承受；又因各立柱間是由剛度足夠大的鋼筋混凝土墻聯(lián)結(jié)為整體，若某一柱受到由挑梁傳遞的壓力，則該壓力將分布到多根相鄰柱承受；即整體式懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)局部荷載的作用具有較強(qiáng)的分散荷載并降低其集度的性能；下部結(jié)構(gòu)為剛度很大的整體式墻柱基礎(chǔ)，對(duì)地基的局部缺陷或局部軟弱有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。 對(duì)一般路肩墻而言，豎向荷載作用使強(qiáng)背土壓力增大，對(duì)擋墻的穩(wěn)定不利。在整體式懸挑結(jié)構(gòu)道路中，豎向荷載通過(guò)挑梁傳遞給墻柱式擋墻的豎向壓力對(duì)擋墻的穩(wěn)定是有利的；另外通過(guò)挑梁及其內(nèi)側(cè)錨桿將外側(cè)擋墻與穩(wěn)定巖體聯(lián)為整體，更增加了外側(cè)擋墻的穩(wěn)定性。值得說(shuō)明的是，用懸挑結(jié)構(gòu)拓寬山區(qū)道路的條件下，該路基擋墻的高度通常較小，故所需抵抗的水平向土壓力一般較小。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 本作品撰寫(xiě)的目的：針對(duì)陡峻山區(qū)的道路拓寬或建設(shè)問(wèn)題，提出一種新型的整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路，避免高填深挖，提高道路的安全耐久性，維護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。 基本思路：“整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路”是在確認(rèn)現(xiàn)已穩(wěn)定路基范圍內(nèi)用整體澆筑的墻柱式擋墻形成路堤，以立柱、墻、挑梁、行道板、內(nèi)縱梁和錨桿形成的整體懸挑結(jié)構(gòu)補(bǔ)足道路欠寬部分。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路的各部件間均為剛性聯(lián)結(jié)，任一荷載作用均由多跨結(jié)構(gòu)共同承受，降低了對(duì)地基承載能力的要求。 先進(jìn)性：最大限度地保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境，避免了傳統(tǒng)的高填深挖筑路方法導(dǎo)致的塌方斷道隱患。 獨(dú)特性：將內(nèi)側(cè)路基和懸挑結(jié)構(gòu)有機(jī)整合形成整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路，改棧道的琴鍵式受力結(jié)構(gòu)為整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路，提高了道路的安全性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值：為陡峻山區(qū)提供了一種新型、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全、施工簡(jiǎn)單的道路拓寬技術(shù)，在自然山體穩(wěn)定的條件下能適應(yīng)各種地質(zhì)條件。 現(xiàn)實(shí)意義：最大限度地節(jié)約土地，保護(hù)環(huán)境，降低工程造價(jià)，提高道路安全。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 受古代棧道的啟迪，針對(duì)陡峻山區(qū)的道路拓寬或建設(shè)問(wèn)題，本文提出一種新型的“整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路修筑技術(shù)”，以山區(qū)道路的拓寬改造為例，在不破壞原始生態(tài)環(huán)境的前提下，充分利用現(xiàn)有穩(wěn)定路基，在確認(rèn)現(xiàn)已穩(wěn)定的路基范圍內(nèi)用整體澆注的鋼筋混凝土墻柱式擋墻形成路堤，以整體式懸挑結(jié)構(gòu)補(bǔ)足道路欠寬部分。即用結(jié)構(gòu)的方法來(lái)解決山區(qū)道路的加寬問(wèn)題，最大限度地減少深挖高填，并杜絕由此可能誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。該方法同樣也適用于陡峻山區(qū)的道路新建。 對(duì)陡峻山區(qū)的道路拓寬或建設(shè)，現(xiàn)有技術(shù)通常采用錨索擋墻方案形成外側(cè)路堤邊坡。與錨索擋墻方案相比，本文提出的整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路在川藏路試驗(yàn)路段的工程數(shù)量顯著降低，施工作業(yè)范圍由原方案的40~75米高度降低至5~10米范圍內(nèi)，施工難度顯著降低，工期顯著縮短，工程造價(jià)由錨索擋墻方案的506萬(wàn)元降至采用方案的182萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
獲獎(jiǎng)情況
- 發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?00810069211.5； 2009年5月參加由共青團(tuán)重慶市委，重慶市科協(xié)，重慶市教委，重慶市學(xué)聯(lián)舉辦的第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽重慶賽區(qū)決賽中榮獲特等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 用懸挑結(jié)構(gòu)加寬既有公路已見(jiàn)諸多篇文獻(xiàn)報(bào)道，但將墻柱式擋墻、挑梁、行道板及挑梁內(nèi)側(cè)縱梁、錨桿聯(lián)結(jié)為整體的整體式懸挑結(jié)構(gòu)未見(jiàn)有；提出的整體式懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)合道路能同時(shí)適于基巖、非基巖和回填土條件未見(jiàn)報(bào)道。
參考文獻(xiàn)
- [1].結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.葉見(jiàn)曙.人民交通出版社.1996 [2].P.B.Attwell and I.W.Farmer《Principle of Engineering Geology.John Wiley ＆ Sons. Inc..New York.1976 [3].《巖土工程基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50279-98 [4].胡希捷公路交通與西部改革.體制改革2000 [5].西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文.山區(qū)災(zāi)害多發(fā)區(qū)段道路選線的理論與方法.2001 [6].L.Hobst.J.Zajic 主編.陳宗嚴(yán).王紹基譯..巖層和土體的錨固技術(shù).冶金部建設(shè)研究總院施工技術(shù)研究室.
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1.張祁(四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院),譚紅霞(湖南大學(xué)土木工程學(xué)院)發(fā)表了文章：沿河公路半懸挑式路面設(shè)計(jì)。根據(jù)某些山區(qū)沿河山間小道的拓寬改建，結(jié)合具體地形地貌，考慮經(jīng)濟(jì)條件與施工難度問(wèn)題，創(chuàng)造性設(shè)計(jì)為半懸挑式公路。盡量不破壞原穩(wěn)定高邊坡，以減少土石方開(kāi)挖，從而獲得經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、穩(wěn)定安全的三贏效應(yīng)。四川建筑.2005,25(6).-89-90) 2.董德祿（重慶市軌道交通總公司），徐瑞龍（北方交通大學(xué)）發(fā)表了文章：用懸臂梁錨固結(jié)構(gòu)技術(shù)新建、拓寬山區(qū)公路。結(jié)合實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)“懸梁錨固技術(shù)”，主要探討了這一新型技術(shù)對(duì)于拓寬山區(qū)公路及在環(huán)保上的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)介紹了主要設(shè)計(jì)方法和施工步驟，并與其它措施在投資方面作了簡(jiǎn)單比較。（路基工程.2004(2).-47-49） 3.李紹衡(廣西區(qū)公路管理局第一工程處)發(fā)表了文章：邕寧八尺江橋加寬工程的設(shè)計(jì)與施工簡(jiǎn)介。提出采用懸臂板加寬方案施工，該方案不需要加寬墩臺(tái)，無(wú)水下基礎(chǔ)，這樣，節(jié)省了造價(jià)，施工也方便快捷，為舊橋加寬提供了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。(廣西交通科技.1994,19(3).-3-4,7) 4.MAYLIN Melvyn介紹了新澤西阿爾卑斯山隘口的公路拓寬（Road widening in a New Zealand alpine pass. The objective was to construct a cost-effective two-lane road on an extremely complex site and over extremely challenging terrain on behalf of the client, Transit New Zealand. The solution incorporates a number of unusual concrete structures. These include two overhead rockfall protection structures, a propped 'half bridge', and a cantivered 'half bridge'.）。（Concrete : (London) , 2001 , Volume: 35 , Number: 10 , Page: 24-26 ）
