一种宽幅冻土路基结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种宽幅冻土路基结构，由填土、水平通风管、水平风门、竖向通风管、竖向风门、连接管和土墩组成。连接管将水平通风管与竖向通风管连接，呈倒T型，填埋在填土1中。冷季，水平风门与竖向风门开启，水平通风管与竖向通风管管口具有气压差，水平通风管与竖向通风管内气体流动较快，从而增强管内空气与外界空气进行能量交换；暖季，水平风门与竖向风门均关闭，阻止水平通风管和竖向通风管与外界空气进行能量交换，减少热量进入路基。通过这两个过程实现冷能有效收储，达到维持宽幅冻土路基基础稳定的目的。
【专利说明】一种宽幅冻土路基结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可对多年冻土区宽幅路基中心部位进行制冷的路基结构，适用于维持多年冻土区宽幅路基基础稳定。
【背景技术】
[0002]在多年冻土区，由于公路黑色浙青路面的强烈吸热作用使得下部多年冻土的退化更为剧烈。路基热融下沉问题至今还未得到很好解决。随着《国家高速公路网规划》的逐步实施，其中约30%将穿越季节冻土区、2%穿越多年冻土区,特别是青藏高速公路将穿越我国最为广阔的多年冻土区。高速公路路面宽度的增加和吸热能力的增加，以及高速公路更高的技术标准，都会造成冻土与工程之间的相互作用更为强烈、冻土工程问题更为突出，工程建设难上加难。对于多年冻土区高等级公路的建设而言，由于路基结构、路面条件的不同会导致路基传热过程相对一般路基发生较大的变化，其吸热强度、热源分布特性、热量传递过程、地温场变化趋势，以及不同工程措施在公路条件下应用效能的评价，优化设计等诸多科学问题都亟待解决。中国专利公开了 “一种热管-块碎石护坡降温隔热复合路基在宽幅公路中的应用”(专利号:ZL200910026926.6)。但这种措施施工难度大，并且造价高。因此，研发一种施工方便、造价相对低的，可以对路基中心部位进行制冷的路基结构对维持多年冻土区宽幅路基的稳定性具有重要实践意义。
【发明内容】
[0003]鉴于上述，本实用新型提供一种宽幅冻土路基结构，通过路基中铺设水平通风管、竖向通风管与连接管连接，呈倒T型的结构方式，通过设在水平通风管、竖向通风管管口的水平风门和竖向风门的关闭和开启，可对宽幅路基中心部位进行制冷，以维持多年冻土区宽幅路基的稳定性。
[0004]本实用新型的技术方案是:
[0005]一种宽幅冻土路基结构，由水平通风管，水平风门，竖向通风管，竖向风门，连接管和土墩组成。在天然地表上，连接管将水平通风管与竖向通风管连接，成倒T型，填埋在填土中；其中:
[0006]水平通风管端口装有水平风门放置在水平地表的土墩上，；水平风门由I #螺丝孔、I #门板、I #活塞杆，I #活塞、溶液、I #活塞筒和I #合页组成。连接管嵌套在水平通风管内，螺钉通过I #螺丝孔与水平通风管紧固，水平通风管的管口向外倾斜，倾斜角度&小于95°，管内管口的底端装有I #合页连接的I #门板，I #门板与I #活塞筒内的I#活塞杆连接，I #活塞筒内有I #活塞杆，I #活塞和溶液；
[0007]竖向通风管位于宽幅路基隔离带中间，连接管嵌套在竖向通风管内，并通过2#螺丝孔螺钉紧固；竖向通风管的管口安装竖向风门，竖向风门由活塞筒、温控开关、电磁铁、电源、金属片、2 #门板、2 #合页、连接管组成，竖向通风管管口向外倾斜，倾斜角度小于95°，管内的顶端装有电源、温控开关和电磁铁组成的电路，管内的上部装有2 #合页连接的2 #门板和2 #活塞筒。2 #活塞筒内有2 #活塞杆、2 #活塞和溶液，2 #活塞杆为弯曲状，其冲程约1/4倍倾角，所对应2 #门板长轴长；2 #门板和2 #活塞筒之间置有金属片。
[0008]本实用新型的优点和产生的有益效果是:
[0009]1、施工方便、快捷，对环境扰动小；更换维修方便。
[0010]2、新建工程及已有工程维护都能使用；
[0011]3、能最大程度将冬季冷能收集并存储在基础里，对维持冻土基础的稳定具有重要作用。
[0012]4、通风管的分段、三通联接方式设计，可使施工更加方便。
[0013]5、弧形连接管可减少空气在管内的阻力，增强对流效果。
[0014]通风路基的温度场问题是一个流固耦合问题，可以通过下述能量平衡方程为基础场进行数值分析，预报其效果。
[0015]当水平通风管的管口向外倾斜，倾斜角度&小于95°，推动门板向上运动的推力F的计算公式为:
[0016]F=G/n(I)
[0017]公式(I)中:n为门板重心在椭圆形门板长轴方向上的位置；G为门板所受重力。
[0018]活塞筒内气体膨胀需要产生的推力F1计算公式如下:
[0019]Fi=P*S+F(2)
[0020]公式(2) P为现场大气压强，S为活塞截面积。活塞杆冲程S1计算公式为:
[0021]S1 ≥ dsin(i)(3)
[0022]公式(3)中:d为门板长轴长度，O为倾角的角度。活塞筒内溶解液温度变化后需要释放的气体体积计算公式为:
[0023]V=S^S1(4)
[0024]溶解液释放体积计算公式:
[0025]
【权利要求】
1.一种宽幅冻土路基结构，由水平通风管(2)，水平风门(3)，竖向通风管(4)，竖向风门(5 )，连接管(6 )和土墩(8 )组成，其特征是在天然地表(7 )上，连接管(6 )将水平通风管(2)与竖向通风管(4)连接，成倒T型，填埋在填土(I)中；其中: 水平通风管(2)端口装有水平风门(3)放置在水平地表(7)的土墩(8)上；水平风门(3)由I#螺丝孔(9)、1 #门板(11)、1 #活塞杆(12)，1 #活塞(13)、溶液(14)、1 #活塞筒(15)和I #合页(16)组成，连接管(2)嵌套通风管内，螺钉通过I #螺丝孔(9)与水平通风管(2)紧固，水平通风管(2)的管口向外倾斜，倾斜角度「(10)小于95°，管内管口的底端装有I #合页(16)连接的I #门板(11)，I #门板(11)与I #活塞筒(15)内的I #活塞杆(12)连接，I #活塞筒(15)内有I #活塞杆(12)，I #活塞(13)和溶液(14)； 竖向通风管(4)位于宽幅路基隔离带中间，连接管(6)嵌套竖向通风管(4)内，并通过2#螺丝孔(17)螺钉紧固；竖向通风管(4)的管口安装竖向风门(5)，竖向风门(5)由活塞筒(11)、温控开关(19)、电磁铁(20)、电源(18)、金属片(22)、2 #门板(26)、2 #合页(27)、连接管(6)组成，在竖向通风管(4)管口向外倾斜，倾斜角度(21) &小于95°，管内的顶端装有电源(18 )、温控开关(19 )和电磁铁(20 )组成的电路，管内的上部装有2 #合页(27 )连接的2 #门板(26)和2 #活塞筒(25)，2 #活塞筒(25)内有2 #活塞杆(23)、2 #活塞(24)和溶液(14)，2 #活塞杆(23)为弯曲状，其冲程约1/4倍倾角(21)所对应2 #门板(26)短轴长；2 #门板(26)和2 #活塞筒(25)之间置有金属片(22)。
【文档编号】E01C3/06GK203429522SQ201320460858
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】喻文兵, 郭明, 易鑫, 陈琳 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所