[发明专利]一种地铁管片用减振螺栓套件及其减振方法

说明书

本发明公开了一种地铁管片用减振螺栓套件及其减振方法，减振螺栓套件包括：螺母套件，由螺母外侧涂覆沥青阻尼材料形成；螺栓套筒，设置在管片连接用的螺栓与螺栓孔之间，采用高阻尼塑料材料制成；环形耗能单元，用于增大螺栓套筒和周边混凝土的连接性，以及衰减振动，设置在螺栓套筒外侧，包括多道，多道环形耗能单元沿螺栓套筒轴向等间距布置，每道环形耗能单元均包括沿螺栓孔周向等角度布置的多个耗能圈。发明地铁管片用减振螺栓套件，有利于提高隧道结构的耐久性，防止其受长期列车振动和水土荷载下导致的振动开裂，保证了长期运营的安全性。

技术领域

本发明涉及轨道交通隧道结构减振领域，是一种地铁管片用减振螺栓套件。

背景技术

随着城市轨道交通建设的不断推进，轨道交通运行产生的环境振动问题日益凸显，其诱发的振动问题是国内外众多学者持续研究并经久不衰的课题。现代轨道交通为有效减少轮轨作用力产生的结构振动，一般使用各种橡胶弹性元件用于牵引、驱动、连接、支承等，以达到舒适、平稳、快速的更高要求。

隧道结构长期深埋于地下，需要承受长期水土荷载和列车长期往复振动的双重作用。容易引起隧道结构长期振动开裂，情况严重可能影响列车正常运行速度，给地铁运营造成极大的安全隐患。

现有的减振措施主要是距离轨道较近的部分，例如采用减振扣件、浮置板轨道、减振道床等。减振扣件的自然频率相对较高，压缩量较小，容易受外界环境影响，性能不稳定，使用寿命较短；对于浮置板轨道，同一个激振频率，浮置板系统固有的频率越低，隔振效果越好。然而把浮置板隔振系统的固有频率做低并不容易，受很多条件制约；减振道床在进行制作的过程中，不仅需要经过重重工序和较长的施工周期，而且也需要对现场的交通环境进行测量和预先试铺，依据轨道进行调整和改进，在充足的准备工作完成后才能进行现场浇筑。该复杂性极高的工艺不仅对施工人员的技术有着较高要求，而且要求施工的现场能够排除各种人为因素或环境因素，但是这一点往往无法完全实现，更不用说在造价成本和管理成本方面的缺点。

而为提升隧道的建设速度，现有隧道大都是由工厂预制的管片在现场通过螺栓锚固作用拼装而成，这会降低隧道结构的整体性，从而具有一定天然设置隔离振动措施的便捷性和有效性，成本低且施工方便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种地铁管片用减振螺栓套件，着眼于盾构隧道的拼装特性，在其拼装节点处（即螺栓处）设计减振套件，减由于列车荷载引起的隧道结构振动。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种地铁管片用减振螺栓套件，包括：

螺母套件，由螺母外侧涂覆沥青阻尼材料形成；

螺栓套筒，设置在管片连接用的螺栓与螺栓孔之间，采用高阻尼塑料材料制成；

环形耗能单元，用于增大螺栓套筒和周边混凝土的连接性，以及衰减振动，设置在螺栓套筒外侧，包括多道，多道环形耗能单元沿螺栓套筒轴向等间距布置，每道环形耗能单元均包括沿螺栓孔周向等角度布置的多个耗能圈。

优选的，所述管片的内弧面上设有所述螺母安装孔，所述螺栓孔为弯曲的管腔体，通过在螺栓孔中插入螺栓实现对独立管片之间的拼接。

优选的，所述沥青阻尼材料为泡沫金属。

优选的，相邻两道环形耗能单元中的耗能圈在螺栓孔周向上具有角度差。

优选的，所述螺栓套筒，其外弧长L₁和内弧长L₂计算公式如下：

其中，R1、R2分别为螺栓孔外弧半径和内弧半径，

为螺栓孔弧长所对应的圆心角度。

优选的，单个耗能圈的形状为矩形，其耗能区域角度由以下公式计算：

其中，h为单个耗能圈高度，w为单个耗能圈的宽度。