CN101392537A - 水中悬浮隧道消能连接装置 - Google Patents

Abstract

水中悬浮隧道消能连接装置，其特征是连接装置为套管结构，对称的两端套管与两端被连接管之间为承插连接，两端套管之间具有作为被连接管的插入止口的环形台阶；在被连接管的前端面与环形台阶的对应端面之间，设置有轴向减振件；在被连接管的外管壁与两端套管的内侧壁之间，设置有多道环形径向减振胶圈；连接装置的套管在其圆周上分片设置，相邻两片之间是以套管上凸出于圆周面上的连接耳通过螺栓紧固连接。本发明是能有效抑制隧道段与段之间的动能传递，减弱隧道的动力响应，使隧道的安全性和使用性能得到保障。

Description

水中悬浮隧道消能连接装置

技术领域

本发明涉及一种连接装置，特别涉及一种水中悬浮隧道的连接装置。

背景技术

水中悬浮隧道，即悬浮在水面以下的隧道，又称阿基米德桥，是一种新的跨越水域的交通理念，悬浮隧道利用浮力支撑隧道重量和交通载荷。对于水域跨度太大或地质不稳定不宜建造桥梁和水底隧道的地区，或有环境保护要求地区，水中悬浮隧道是跨越水域连接的理想方式。由于水中悬浮隧道这一交通概念涉及领域广泛，需要解决的问题众多，因此，到目前为止世界上还未建成一座实用的水中悬浮隧道。建造水中悬浮隧道需要解决许多工程力学问题，其中，如何有效控制隧道对环境荷载如地震、海啸、波浪及水流等的动力响应是关键问题之一。水中悬浮隧道结构长细比大，受环境荷载作用的动力响应复杂，隧道结构动态荷载和位移难以控制，影响水中悬浮隧道的正常安全运行。

对于水中悬浮隧道的施工，一般是将主体隧道分段预制，再运送至施工现场，下沉定位、锚固；下一段隧道下沉定位后与前一段隧道在水下进行对接并锚固。这一过程中，水下流态复杂、隧道管体巨大，如何准确将两段隧道进行对接是一个施工控制关键工程技术问题。

已有技术中，水中悬浮隧道的结构设计是参照沉井隧道，在隧道各管段之间没有专门设计接头，管段之间的连接重点考虑是防渗防水，并没有考虑隧道在环境荷载作用下的动力响应控制。这种形式显然不能完全满足水中悬浮隧道在特定使用环境中的结构要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种应用于水中悬浮隧道、在两管段之间实施连接、能有效减弱隧道结构动力响应的水中悬浮隧道消能连接装置。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明水中悬浮隧道消能连接装置的结构特点是连接装置为套管结构，对称的两端套管与两端被连接管之间为承插连接，两端套管之间具有作为被连接管的插入止口的环形台阶；在被连接管的前端面与所述环形台阶的对应端面之间，设置有轴向减振件；在被连接管的外管壁与两端套管的内侧壁之间，设置有多道环形径向减振胶圈；连接装置的套管在其圆周上分片设置，相邻两片之间是以套管上凸出于圆周面上的连接耳通过螺栓紧固连接。

本发明的结构特点也在于所述轴向减振件为均布在环形台阶端面上的各柱状体，柱状体为中空腔，中空腔内充液压油。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明是以其环形径向减振胶圈实现径向消能，以轴向减振件实现轴向消能，能有效抑制隧道段与段之间的动能传递，大大减弱隧道的动力响应，使隧道的安全性和使用性能得到保障。

2、本发明连接装置的实施，避免了隧道施工时的水下直接对接，从而克服了水下对接这一工程技术难题。

附图说明

图1为本发明实施连接结构示意图；

图2为图1中的A—A视图；

图3为图1的B—B视图；

图4为图1中C部放大示意图。

图中标号：1套管、2被连接件、3环形台阶、4轴向减振件、5径向减振胶圈、6连接耳、7螺栓、8密封件、9隧道主体、10张力腿、11水面、12路基、13路面、14充油口。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，连接装置为套管结构，对称的两端套管1与两端被连接管2之间为承插连接，两端套管1之间具有作为被连接管2的插入止口的环形台阶3；在被连接管2前端面与环形台阶3的对应端面之间，设置有轴向减振件4，图3所示，轴向减振件4为均布在环形台阶端面上的各柱状体，柱状体为柔性聚合物材质并为中空腔，中空腔内充液压油，侧壁设置充油口14及充油阀以此实现连接装置的轴向消能。在被连接管2的外管壁与两端套管1的内侧壁之间，设置有多道环形径向减振胶圈5，以此实现连接装置的径向消能，同时起到防渗作用，为了保证径向减振胶圈5的准确定位，在被连接件的外周设置环形凹槽，径向减振胶圈5嵌装在环形凹槽中。

如图2所示，连接装置的套管可以为金属构件或钢筋混凝土构件，套管在其圆周上分片设置，相邻两片套管之间是以凸出于其圆周面上的连接耳6通过螺栓7紧固连接，并在相邻两片套管之间的接触部位设置密封件8，本实施例中的套管在整个圆周面上呈扇形等分设置为三片，采用高强型螺栓7，设置防渗的密封件8，将三片分体的套管壳体紧固连接形成套管管体。

图1所示，具体实施中，水中悬浮隧道的隧道主体9是由张力腿10固定在水域底部，隧道主体9位于水面11下方的一定深度处，在水中悬浮隧道内部的路基12上铺设有供车辆、行人通过的路面13。

在连接装置安装好之后，通过充油阀注入液压油使轴向减振件4扩充成圆柱状，并与被连接件即隧道的端部相接触，形成一定的预压力，预压力大小需要根据具体环境而调整，当有动态载荷存在时，隧道结构动力响应所产生的动能大部分由其端部的轴向减振件和径向减振胶圈吸收，从而抑制隧道段与段之间的动能传递，大大减弱了隧道的动力响应，使隧道的安全性和使用性能得到保障。

本发明消能连接装置的实施使水中悬浮隧道不需要在水下直接对接，而是先将所有隧道段在水下安装锚固系统，再用本发明消能连接装置将离散的隧道段连接成一个整体，从而克服了水下直接对接这一工程技术难题。

Claims (2)

1、水中悬浮隧道消能连接装置，其特征是所述连接装置为套管结构，对称的两端套管(1)与两端被连接管(2)之间为承插连接，两端套管(1)之间具有作为被连接管(2)的插入止口的环形台阶(3)；在所述被连接管(2)的前端面与所述环形台阶(3)的对应端面之间，设置有轴向减振件(4)；在所述被连接管(2)的外管壁与两端套管(1)的内侧壁之间，设置有多道环形径向减振胶圈(5)；所述连接装置的套管在其圆周上分片设置，相邻两片之间是以套管上凸出于圆周面上的连接耳(6)通过螺栓(7)紧固连接。

2、根据权利要求1所述的水中悬浮隧道消能连接装置，其特征是所述轴向减振件(4)为均布在环形台阶端面上的各柱状体，柱状体为中空腔，中空腔内充液压油。

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