基于UHPC板和EPS耗能层的落石冲击力研究

孙宗磊,杨少军,刘 琛,高明昌,吕 梁

(1.中国铁路经济规划研究院有限公司,北京 100038； 2.中铁第一勘察设计院集团有限公司, 西安 710043；3.西南交通大学土木工程学院,成都 610031)

危岩落石是艰险山区常见的地质灾害，具有难以预测性、突发性、随机性、致灾严重性等特点，是山区铁路建设以及运营安全保障面临的严峻挑战。艰险山区铁路新建桥梁多跨越V形沟谷，受高陡边坡地形的影响而设置为桥隧相连工程结构。隧道洞口往往是危岩落石冲击最为频繁的区域，拱形明洞顶板首先受到冲击[1]，图1为山区隧道洞口落石冲击明洞破坏照片。图2为常见的山区隧道洞口落石防护棚洞，该棚洞一般为钢筋混凝土拱形板，顶部铺设一定厚度的砂土对落石冲击能量缓冲后保证结构与行车安全，当该棚洞处于桥隧相连工程而必须与桥梁一体化建造时因重力过大而难以实现。因此，桥梁上设置落石防护棚洞的关键技术在于设法减轻棚洞与缓冲材料的重力。

图1 山区隧道洞口落石冲击明洞破坏

图2 山区隧道洞口落石防护棚洞

超高性能混凝土(简称UHPC)是一种新型纤维增强水泥基复合材料，利用力学性能高的特点建造桥梁可以实现桥梁结构轻型化[2]。EPS与传统砂垫层相比，能够在一定程度上降低棚洞结构自重[3]。国内邵旭东等学者开展了UHPC结构试验与应用研究[4-12]；国内王静峰等学者开展了一系列EPS垫层耗能作用的理论与试验研究[13-15]。基于UHPC板的EPS缓冲层的耗能性能理论及试验研究尚属空白。……