[发明专利]一种用于超大直径盾构隧道管片间的螺栓接头连接结构有效
申请号: | 201611043615.8 | 申请日: | 2016-11-24 |
公开(公告)号: | CN106761816B | 公开(公告)日: | 2018-08-28 |
发明(设计)人: | 丁文其;巩一凡;金跃郎;魏于量;朱洺嵚;吴炜枫 | 申请(专利权)人: | 同济大学 |
主分类号: | E21D11/08 | 分类号: | E21D11/08 |
代理公司: | 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 | 代理人: | 宣慧兰 |
地址: | 200092 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 管片 手孔 斜螺栓 直螺栓 连接结构 对拉 接缝 超大直径盾构 管片内弧面 螺栓接头 隧道管片 接头刚度 性能要求 负弯矩 受力 穿过 优化 | ||
本发明涉及一种用于超大直径盾构隧道管片间的螺栓接头连接结构,用以在相邻的第一管片和第二管片间满足接头刚度和负弯矩性能要求,该连接结构包括设置在第一管片内弧面接缝侧的第一管片接头手孔、设置在第二管片内弧面接缝侧的第二管片接头手孔、对拉直螺栓和斜螺栓,所述的对拉直螺栓设置在第一管片接头手孔和第二管片接头手孔之间的直螺栓孔内,所述的斜螺栓设置在第二管片接头手孔处的斜螺栓孔内,所述的对拉直螺栓和斜螺栓均穿过第一管片和第二管片间的接缝,与现有技术相比,本发明具有优化受力、可靠性高、实用性好等优点。
技术领域
本发明涉及隧道盾构管片安装领域,尤其是涉及一种用于超大直径盾构隧道管片间的螺栓接头连接结构。
背景技术
接头形式的选择在盾构隧道的设计中有着重要的作用,既要考虑到承受的荷载、周围的地质情况及防水等要求,又要考虑到施工便捷度、经济合理性、工期压力,养护维修难度等方面。目前在接头结构中常采用的形式有:螺栓接头、铰接头、销插入式接头,楔形接头、榫接头等,其中,螺栓接头是纵向接头和环向接头中最为常用的接头结构。目前,常用的螺栓接头形式主要有三种:弯螺栓、直螺栓、斜直螺栓,各种接头使用性能的对比见表1。
表1螺栓接头使用性能对比表
结合现有工程实例,将既有接头设计结构应用于超大直径盾构隧道时,会出现以下问题:
(1)环缝接头刚度不能满足要求:盾构在地层中推进,施工工艺复杂多变,其影响和扰动地层的程度在沿隧道纵向长度范围内也有所不同。建设在这样地层内的装配式隧道,就会产生隧道纵向变形的问题,由于装配式隧道衬砌接缝密封状况不好,引起隧道底部漏水漏泥,从而产生隧道不均匀沉降和环面的相互错动。此外,隧道穿越建筑物,隧道立体交叉,盾构推进时千斤顶顶力引起的大偏心荷重,瞬时局部动荷载作用,都会引起隧道纵向变形,现有许多衬砌环缝接头刚度构造在长期使用阶段,往往未能完全满足上述的各种因素的要求,引发一系列工程问题。
(2)负弯矩下接头性能较差:单排螺栓接头设计中,螺栓通常布置在衬砌环偏内侧约三分之一管片厚度的位置,在负弯矩作用下,由于螺栓接头处受压,承载力仅仅取决于上部混凝土接触面强度,因而负弯矩接头强度较低,螺栓不能发挥作用,其承载能力较正弯矩接头处大幅降低。课题组曾进行双排短直螺栓接头试验表明,相同的衬砌管片结构,分别正弯矩和负弯矩两种工况下,其承载力有显著差异:在相同的轴力作用下,负弯矩工况中接头承载力大概只有正弯矩工况的40%。在此外,接头在在负弯矩作用下也更易张开,引起隧道负弯矩接头部位漏水漏泥,从而引起隧道环面刚度下降,接头相互错动。
(3)衬砌厚度较大,连接困难:大直径盾构隧道衬砌厚度往往偏大,现有接头处在衬砌厚度方向仅有靠近管片内侧的一排螺栓连接,对如此厚重的两块管片间可能无法形成良好的连接。
专利号为(CN105649648A)的中国发明专利:类矩形盾构隧道的管片连接结构及其施工方法考虑了针对正负弯矩接头采用不同的螺栓布置,主要是通过改变接头螺栓距离内弧面的距离来实现,设计依据有限元内力计算结果,不能有效应对施工及使用过程中正负弯矩属性发生改变的情况,且施工较为繁琐,对接头结构承载力提升作用有限。
综上所述,针对大直径盾构隧道接头,需要对既有接头形式进行优化以解决上述问题,保证接头结构在施工和使用过程中的可靠性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种优化受力、可靠性高、实用性好的用于超大直径盾构隧道管片间的螺栓接头连接结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
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