[发明专利]一种反张式锚索体系支撑悬浮隧道结构有效

专利信息
申请号: 201810409964.X 申请日: 2018-05-02
公开(公告)号: CN108661081B 公开(公告)日: 2019-08-02
发明(设计)人: 项贻强;林亨 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: E02D29/067 分类号: E02D29/067
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 忻明年
地址: 310027 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 隧道管 吊索 限位锚 悬浮隧道 主缆 锚索体系 浮力 重力式锚碇 管体连接 荷载传递 锚固基础 深水水域 张力平衡 整体刚度 主缆锚碇 荷载 上端 密闭式 深水域 体连接 净空 支撑 管段 水中 索夹 套筒 下端 悬浮 岸边 陆地 隧道 运营 施工
【说明书】:

发明公开了一种反张式锚索体系支撑悬浮隧道结构。本发明包括隧道管体、管体连接段、限位锚吊索、主缆锚碇、反张式主缆。密闭式隧道管体承受的浮力大于其自身的重力,并通过限位锚吊索承受的张力平衡隧道管体剩余的浮力和后期运营荷载。限位锚吊索上端通过套筒固定在隧道管体上,下端通过索夹与主缆结构相连接,主缆结构利用两岸的重力式锚碇将限位锚吊索的荷载传递至两岸基础中;两岸的隧道管体连接段主要起连接岸边陆地隧道与水中悬浮管段的作用。本发明有效避免或减少了较深水域的锚固基础施工,增大了深水水域下的航行净空,增加了这种悬浮隧道结构的整体刚度及稳定性。

技术领域

本发明涉及一种反张式锚索体系支撑悬浮隧道结构。

背景技术

悬浮隧道又名阿基米德桥,是一种新型的跨水域交通构筑物。其主要利用隧道管体所受的浮力来平衡重力和运营交通荷载。悬浮隧道体系自上个世纪50年代被提出以来,引起了世界上诸如丹麦、意大利、挪威、日本、美国和中国等国家的重视。随着科研工作者不断地研究和推动,其概念得以广泛的传播而被人们所接受。然而,因其本身所处复杂的环境和未知的结构性能等原因,世界上还未有成功建成的悬浮隧道结构。

现有的悬浮隧道结构根据支承方式的不同可以划分为水下墩柱支承式悬浮隧道、浮筒支承式悬浮隧道和分布式锚索锚固悬浮隧道。水下墩柱支承式悬浮隧道施工难度大,且修筑后将限制水下潜浮体自由航行;浮筒支承式悬浮隧道的浮筒漂浮在水(海)平面上,结构柔性大,不适宜在水流复杂的水域(或海域)修建;分布式锚索锚固悬浮隧道具有施工工艺相对方便,结构稳定性强等优势,而成为结构工程师主要选择的形式。然而,分布式锚索锚固悬浮隧道需沿其纵向每隔一定间距设置限位锚固索和锚碇基础来约束隧道管体,造成水下净空浪费且对横跨水域地质条件要求较高;对于一些海峡或海湾两端水域相对较浅、而中部水域较深、无法修建中部锚固装置或修建锚固装置费用较高的情况,有必要提出一种新型的反张式锚索体系支撑悬浮隧道结构,既增加这种悬浮隧道结构的整体刚度及稳定性,又能方便特殊的水域或地质情况的施工。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足。提出一种反张式锚索体系支撑悬浮隧道结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:

本发明包括隧道管体、管体连接段、反张式主缆、限位锚吊索、主缆锚碇等部分;

密闭式隧道管体承受的浮力大于其自身的重力,且将浮力控制在重力的1.2~1.4倍范围内;并通过限位锚吊索承受的张力平衡隧道管体剩余的浮力和后期运营荷载;限位锚吊索上端通过套筒固定在隧道管体上,下端通过索夹与反张式主缆结构相连接,主缆结构利用两岸的深锚碇将限位锚吊索的荷载传递至两岸基础中;两岸的隧道管体连接段主要起连接岸边陆地隧道与水中悬浮管段的作用,在其位置处基础做强化处理,以分担结构所受荷载。

主缆锚碇采用水下爆扩及局部开挖的方式进行施工。对于两岸水下岩体地基,可通过水下爆扩技术在岩体地基上产生腔体,去除风化层及碎岩后,浇注水下高强混凝土,形成岩体重力式锚碇基础;对于两岸水下非岩体地基,需清理海床面,需清理海床面,并浮运、沉放混凝土块件,完成重力式锚碇基础的浇注。在锚碇上预留主缆锚固连接装置,从而为反张式主缆提供约束支撑。

隧道管体通过爆破开挖技术和管体浮运拼接技术实施。通过爆破开挖技术安放隧道管体,贯穿海岸后的管体端口做密封处理,换用管体浮运拼接技术实施后续工作。

主缆结构由高强抗腐蚀的碳纤维材料编成索股缠绕而成。主缆呈反张空间倾斜平面锚固在主缆锚碇上并通过预先施加预张力使其产生一定的刚度。

隧道管体采用高强抗腐蚀性好、抗渗性强的高性能混凝土和高延性的金属夹层(铝合金)配合模板预制而成,隧道管体的结构内设置有行车道、逃生通道、通风通道、防渗漏涌水和压仓的空间。

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