基于能量法的柔性棚洞防護結構可靠性分析

石川清，劉成清，夏春蘭

(1.西南交通大學土木工程學院，成都 610031； 2.四川水利職業技術學院，四川崇州 611230)

我國中西部地區，地形起伏大、地質構造復雜、巖體破碎，極易發生危巖崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，危害人民生命安全和經濟活動。落石災害因其隨機性大，突發性強，預測防治困難等特點，是西部高山峽谷地區重要的地質災害之一[1-2]。落石災害防治主要有主動防護和被動防護，主動防護措施如清除危巖、綠化坡地等措施易受環境影響且經濟性較差，被動防護措施如被動防護網、明洞、棚洞等在工程中應用較廣[3]。

傳統的剛性棚洞由鋼筋混凝土框架及頂板構成，頂板上部多覆有一定厚度的緩沖層用來吸收落石的沖擊能量、減少落石的沖擊力[4-5]。由于自重以及緩沖層的重力較大，對基礎承載力要求高，且施工周期長，建設成本高[6]。與傳統的剛性棚洞相比，柔性棚洞擁有防護性能較好、適應性較高、經濟成本較低、便于維護等優勢[7-9]。例如柔性棚洞結構利用其耗能構件較強的變形能力，來代替傳統剛性棚洞的緩沖層的作用，降低了對基礎承載力的要求；結構均由金屬構件組成，可在工廠完成加工，現場進行安裝，縮短了施工周期。目前柔性棚洞在工程中得到了越來越多的應用，特別適用于隧道、公路進出口對落石的防護，如西成高鐵桃園溝隧道柔性棚洞、羊古堆隧道柔性棚洞、六盤山隧道進口和關山隧道出口之間的柔性棚洞[10]。

柔性棚洞由型鋼和鋼繩索組成，由型鋼制成鋼拱架，與立柱剛接，構成整個支撐系統；……