一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)，由填土、水平通風(fēng)管、水平風(fēng)門、豎向通風(fēng)管、豎向風(fēng)門、連接管和土墩組成。連接管將水平通風(fēng)管與豎向通風(fēng)管連接，呈倒T型，填埋在填土1中。冷季，水平風(fēng)門與豎向風(fēng)門開啟，水平通風(fēng)管與豎向通風(fēng)管管口具有氣壓差，水平通風(fēng)管與豎向通風(fēng)管內(nèi)氣體流動(dòng)較快，從而增強(qiáng)管內(nèi)空氣與外界空氣進(jìn)行能量交換；暖季，水平風(fēng)門與豎向風(fēng)門均關(guān)閉，阻止水平通風(fēng)管和豎向通風(fēng)管與外界空氣進(jìn)行能量交換，減少熱量進(jìn)入路基。通過(guò)這兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)冷能有效收儲(chǔ)，達(dá)到維持寬幅凍土路基基礎(chǔ)穩(wěn)定的目的。
【專利說(shuō)明】一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可對(duì)多年凍土區(qū)寬幅路基中心部位進(jìn)行制冷的路基結(jié)構(gòu)，適用于維持多年凍土區(qū)寬幅路基基礎(chǔ)穩(wěn)定。
【背景技術(shù)】
[0002]在多年凍土區(qū)，由于公路黑色浙青路面的強(qiáng)烈吸熱作用使得下部多年凍土的退化更為劇烈。路基熱融下沉問(wèn)題至今還未得到很好解決。隨著《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》的逐步實(shí)施，其中約30%將穿越季節(jié)凍土區(qū)、2%穿越多年凍土區(qū),特別是青藏高速公路將穿越我國(guó)最為廣闊的多年凍土區(qū)。高速公路路面寬度的增加和吸熱能力的增加，以及高速公路更高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，都會(huì)造成凍土與工程之間的相互作用更為強(qiáng)烈、凍土工程問(wèn)題更為突出，工程建設(shè)難上加難。對(duì)于多年凍土區(qū)高等級(jí)公路的建設(shè)而言，由于路基結(jié)構(gòu)、路面條件的不同會(huì)導(dǎo)致路基傳熱過(guò)程相對(duì)一般路基發(fā)生較大的變化，其吸熱強(qiáng)度、熱源分布特性、熱量傳遞過(guò)程、地溫場(chǎng)變化趨勢(shì)，以及不同工程措施在公路條件下應(yīng)用效能的評(píng)價(jià)，優(yōu)化設(shè)計(jì)等諸多科學(xué)問(wèn)題都亟待解決。中國(guó)專利公開了 “一種熱管-塊碎石護(hù)坡降溫隔熱復(fù)合路基在寬幅公路中的應(yīng)用”(專利號(hào):ZL200910026926.6)。但這種措施施工難度大，并且造價(jià)高。因此，研發(fā)一種施工方便、造價(jià)相對(duì)低的，可以對(duì)路基中心部位進(jìn)行制冷的路基結(jié)構(gòu)對(duì)維持多年凍土區(qū)寬幅路基的穩(wěn)定性具有重要實(shí)踐意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述，本實(shí)用新型提供一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)，通過(guò)路基中鋪設(shè)水平通風(fēng)管、豎向通風(fēng)管與連接管連接，呈倒T型的結(jié)構(gòu)方式，通過(guò)設(shè)在水平通風(fēng)管、豎向通風(fēng)管管口的水平風(fēng)門和豎向風(fēng)門的關(guān)閉和開啟，可對(duì)寬幅路基中心部位進(jìn)行制冷，以維持多年凍土區(qū)寬幅路基的穩(wěn)定性。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)，由水平通風(fēng)管，水平風(fēng)門，豎向通風(fēng)管，豎向風(fēng)門，連接管和土墩組成。在天然地表上，連接管將水平通風(fēng)管與豎向通風(fēng)管連接，成倒T型，填埋在填土中；其中:
[0006]水平通風(fēng)管端口裝有水平風(fēng)門放置在水平地表的土墩上，；水平風(fēng)門由I #螺絲孔、I #門板、I #活塞桿，I #活塞、溶液、I #活塞筒和I #合頁(yè)組成。連接管嵌套在水平通風(fēng)管內(nèi)，螺釘通過(guò)I #螺絲孔與水平通風(fēng)管緊固，水平通風(fēng)管的管口向外傾斜，傾斜角度&小于95°，管內(nèi)管口的底端裝有I #合頁(yè)連接的I #門板，I #門板與I #活塞筒內(nèi)的I#活塞桿連接，I #活塞筒內(nèi)有I #活塞桿，I #活塞和溶液；
[0007]豎向通風(fēng)管位于寬幅路基隔離帶中間，連接管嵌套在豎向通風(fēng)管內(nèi)，并通過(guò)2#螺絲孔螺釘緊固；豎向通風(fēng)管的管口安裝豎向風(fēng)門，豎向風(fēng)門由活塞筒、溫控開關(guān)、電磁鐵、電源、金屬片、2 #門板、2 #合頁(yè)、連接管組成，豎向通風(fēng)管管口向外傾斜，傾斜角度小于95°，管內(nèi)的頂端裝有電源、溫控開關(guān)和電磁鐵組成的電路，管內(nèi)的上部裝有2 #合頁(yè)連接的2 #門板和2 #活塞筒。2 #活塞筒內(nèi)有2 #活塞桿、2 #活塞和溶液，2 #活塞桿為彎曲狀，其沖程約1/4倍傾角，所對(duì)應(yīng)2 #門板長(zhǎng)軸長(zhǎng)；2 #門板和2 #活塞筒之間置有金屬片。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:
[0009]1、施工方便、快捷，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)??；更換維修方便。
[0010]2、新建工程及已有工程維護(hù)都能使用；
[0011]3、能最大程度將冬季冷能收集并存儲(chǔ)在基礎(chǔ)里，對(duì)維持凍土基礎(chǔ)的穩(wěn)定具有重要作用。
[0012]4、通風(fēng)管的分段、三通聯(lián)接方式設(shè)計(jì)，可使施工更加方便。
[0013]5、弧形連接管可減少空氣在管內(nèi)的阻力，增強(qiáng)對(duì)流效果。
[0014]通風(fēng)路基的溫度場(chǎng)問(wèn)題是一個(gè)流固耦合問(wèn)題，可以通過(guò)下述能量平衡方程為基礎(chǔ)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析，預(yù)報(bào)其效果。
[0015]當(dāng)水平通風(fēng)管的管口向外傾斜，傾斜角度&小于95°，推動(dòng)門板向上運(yùn)動(dòng)的推力F的計(jì)算公式為:
[0016]F=G/n(I)
[0017]公式(I)中:n為門板重心在橢圓形門板長(zhǎng)軸方向上的位置；G為門板所受重力。
[0018]活塞筒內(nèi)氣體膨脹需要產(chǎn)生的推力F1計(jì)算公式如下:
[0019]Fi=P*S+F(2)
[0020]公式(2) P為現(xiàn)場(chǎng)大氣壓強(qiáng)，S為活塞截面積。活塞桿沖程S1計(jì)算公式為:
[0021]S1 ≥ dsin(i)(3)
[0022]公式(3)中:d為門板長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，O為傾角的角度。活塞筒內(nèi)溶解液溫度變化后需要釋放的氣體體積計(jì)算公式為:
[0023]V=S^S1(4)
[0024]溶解液釋放體積計(jì)算公式:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種寬幅凍土路基結(jié)構(gòu)，由水平通風(fēng)管(2)，水平風(fēng)門(3)，豎向通風(fēng)管(4)，豎向風(fēng)門(5 )，連接管(6 )和土墩(8 )組成，其特征是在天然地表(7 )上，連接管(6 )將水平通風(fēng)管(2)與豎向通風(fēng)管(4)連接，成倒T型，填埋在填土(I)中；其中: 水平通風(fēng)管(2)端口裝有水平風(fēng)門(3)放置在水平地表(7)的土墩(8)上；水平風(fēng)門(3)由I#螺絲孔(9)、1 #門板(11)、1 #活塞桿(12)，1 #活塞(13)、溶液(14)、1 #活塞筒(15)和I #合頁(yè)(16)組成，連接管(2)嵌套通風(fēng)管內(nèi)，螺釘通過(guò)I #螺絲孔(9)與水平通風(fēng)管(2)緊固，水平通風(fēng)管(2)的管口向外傾斜，傾斜角度「(10)小于95°，管內(nèi)管口的底端裝有I #合頁(yè)(16)連接的I #門板(11)，I #門板(11)與I #活塞筒(15)內(nèi)的I #活塞桿(12)連接，I #活塞筒(15)內(nèi)有I #活塞桿(12)，I #活塞(13)和溶液(14)； 豎向通風(fēng)管(4)位于寬幅路基隔離帶中間，連接管(6)嵌套豎向通風(fēng)管(4)內(nèi)，并通過(guò)2#螺絲孔(17)螺釘緊固；豎向通風(fēng)管(4)的管口安裝豎向風(fēng)門(5)，豎向風(fēng)門(5)由活塞筒(11)、溫控開關(guān)(19)、電磁鐵(20)、電源(18)、金屬片(22)、2 #門板(26)、2 #合頁(yè)(27)、連接管(6)組成，在豎向通風(fēng)管(4)管口向外傾斜，傾斜角度(21) &小于95°，管內(nèi)的頂端裝有電源(18 )、溫控開關(guān)(19 )和電磁鐵(20 )組成的電路，管內(nèi)的上部裝有2 #合頁(yè)(27 )連接的2 #門板(26)和2 #活塞筒(25)，2 #活塞筒(25)內(nèi)有2 #活塞桿(23)、2 #活塞(24)和溶液(14)，2 #活塞桿(23)為彎曲狀，其沖程約1/4倍傾角(21)所對(duì)應(yīng)2 #門板(26)短軸長(zhǎng)；2 #門板(26)和2 #活塞筒(25)之間置有金屬片(22)。
【文檔編號(hào)】E01C3/06GK203429522SQ201320460858
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】喻文兵, 郭明, 易鑫, 陳琳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所