[实用新型]一种减小拱脚应力集中的可伸缩式临时仰拱钢拱架构造

说明书

本实用新型公开了一种减小拱脚应力集中的可伸缩式临时仰拱钢拱架构造，包括空腔钢槽和H形钢支撑；空腔钢槽呈腔体结构，空腔钢槽与工字钢的上下翼缘进行插接配合，空腔钢槽与工字钢之间设置有刚性材料层，空腔钢槽与工字钢采用螺栓连接固定；H形钢支撑的对应位置设置有凹形的应力缓冲垫层，凹形的应力缓冲垫层用于固定连接左右两侧的空腔钢槽，空腔钢槽插入凹形的应力缓冲垫层内部进行固定；工字钢的拱脚上设有弧形钢板，弧形钢板与隧道初支钢拱架紧贴。本实用新型中的空腔钢槽与临时仰拱在隧道部分断面全断面成环后，可进行拆除、转移、再利用，能够提高工程构件的有效利用率，节约施工成本，减少工程废料产生。

技术领域

本实用新型属于不良地质围岩条件下隧道施工领域，具体属于一种减小拱脚应力集中的可伸缩式临时仰拱钢拱架构造。

背景技术

在深埋软岩隧道施工过程中，当地应力释放超过围岩抗压强度时，必然造成围岩严重损伤，断面之间将互相挤压、拉裂、蠕动，产生塑性大变形，为减缓软岩塑性区的发展，衬砌将承受围岩形变压力，产生钢架扭曲、衬砌裂损、锚杆拉断、掌子面坍塌等工程问题，变形速度快且持续时间较长，实际工程中常采用三台阶临时仰拱法进行施工，设置临时仰拱可以有效的抑制围岩变形以及承受围岩应力，有利于减少初期支护衬砌及围岩的损伤。但临时仰拱拱架长度受断面开挖变形影响较大，当隧道开挖后支护不及时，围岩将释放较大变形能产生较大变形，预制的临时仰拱钢拱架长度可能大于洞室宽度不能用作隧道横向支护结构，而预制的临时仰拱拱架较短则围岩与拱架端部不能保持紧贴，此时临时仰拱不能充分发挥其抵抗水平构造应力的作用。因此设置一种可伸缩式临时仰拱构件能够在围岩充分发挥自承能力的基础上抵抗水平变形，便于调节拱架长度以减少仰拱与初支钢拱架之间的间距，有利于提高临时仰拱的重复利用率，减少初衬损耗，保证施工安全。

采用三台阶临时仰拱法施工时，临时仰拱拱脚处压应力值较大且容易发生压应力集中，应力集中严重时将产生围岩流变现象，一般施工时常通过打入锁脚锚杆或补强注浆对应力集中处进行加固以增强其承载能力，但施工较为复杂且造价较高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种减小拱脚应力集中的可伸缩式临时仰拱钢拱架构造，用以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种减小拱脚应力集中的可伸缩式临时仰拱钢拱架构造，包括空腔钢槽和H形钢支撑；

所述空腔钢槽呈腔体结构，所述空腔钢槽与工字钢的上下翼缘进行插接配合，所述空腔钢槽与工字钢之间设置有刚性材料层，所述空腔钢槽与工字钢采用螺栓连接固定；

所述H形钢支撑的对应位置设置有凹形的应力缓冲垫层，凹形的应力缓冲垫层用于固定连接左右两侧的空腔钢槽，空腔钢槽插入凹形的应力缓冲垫层内部进行固定；

所述工字钢的拱脚上设有弧形钢板，所述弧形钢板与隧道初支钢拱架紧贴。

优选的，所述刚性材料层为水泥砂浆外掺高分子聚合物的混凝土。

优选的，所述空腔钢槽上设置有第一螺栓孔和第二螺栓孔，工字钢的上下翼缘分别设置与所述空腔钢槽的第一螺栓孔和第二螺栓孔对应的螺孔，所述工字钢与所述空腔钢槽之间通过高强螺栓进行连接。

优选的，所述空腔钢槽与所述H型钢支撑之间设有凹形应力缓冲垫层。

优选的，所述应力缓冲垫层材料为刚性材料，表面敷设橡胶垫层。

优选的，所述应力缓冲垫层与H型钢支撑的腹板宽度相同。

优选的，所述空腔钢槽内部设有弧状缺口，所述弧状缺口宽度大于工字钢腹板宽度，所述弧状缺口弧度贴近于所述临时仰拱工字钢腹板和翼缘连接过渡段弧度。

优选的，所述初支钢拱架与所述弧形钢板采用焊接方式相连，所述弧形钢板与所述工字钢之间通过三角形连接构件相连。