CN105114100B - 盾构隧道管片的棱角加固构件及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种盾构隧道管片的棱角加固构件及其使用方法，属于盾构隧道技术领域。该棱角加固构件包括外形与盾构隧道管片的棱角匹配的角钢，锚定杆以及锚头；该锚定杆的一端连接上述角钢，另一端连接上述锚头。该使用方法包括以下步骤：(1)在预制管片之前，在管片预制模中安装该棱角加固构件；(2)分别将该棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋进行固结；(3)在管片预制模中注入制作材料，制作管片。本发明尤其适用于盾构隧道钢筋混凝土管片的棱角加固，该棱角加固构件在管片模筑前完成，在管片模筑过程中安装钢筋时置入，从而能够有效避免盾构隧道钢筋混凝土管片棱角因局部应力过大所导致的棱角破损问题，科学合理且成本较低。
Description
技术领域
本发明属于盾构隧道技术领域，涉及一种加固构件及其使用方法，尤其是棱角加固构件及其使用方法。
背景技术
现有的盾构隧道中，绝大部分盾构隧道管片采用钢筋混凝土预制加工而成。管片的棱角成了盾构隧道中最薄弱的部位。盾构隧道管片棱角破损可能发生在完成盾构隧道施工前的运输及搬移过程中，也可能发生在完成拼装后隧道开始受力过程中，还有可能发生在运营使用后外部受力条件改变导致棱角受力过大后。后两种情况导致的棱角破损极易发生在管片纵缝接头的受压区。
盾构隧道管片棱角破损主要包括开裂、压碎、掉块等。当管片棱角破损时，将直接影响管片接头的受力性能，如管片的纵缝接头刚度；当管片棱角开裂且裂缝贯穿防水密封垫槽时，将直接影响盾构隧道结构的防水性能。因此，防止和避免盾构隧道管片棱角的破损的技术具有重要的研究意义和使用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构隧道管片棱角加固技术，以有效避免盾构隧道管片棱角因局部应力过大而发生的破损。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种盾构隧道管片的棱角加固构件，包括外形与所述盾构隧道管片的棱角匹配的角钢，锚定杆以及锚头；所述锚定杆的一端连接所述角钢，另一端连接所述锚头。
所述角钢为等边角钢，长度与对应的所述盾构隧道管片被加固的棱边的长度相等。
所述角钢的厚度为5mm～20mm.
所述角钢的宽度为60mm～120mm。
所述锚定杆的直径为8mm～20mm。
所述锚定杆的长度为180mm～250mm。
所述角钢与所述锚定杆的连接方式为焊接。
所述棱角加固构件包括至少两根锚定杆，每根锚定杆均连接一个锚头。
每根锚定杆与角钢的两个面所成的角度相等。
角钢的两个面相互垂直，锚定杆与角钢的两个面所成的角度均为45°。
所述棱角加固构件上，每两根相邻的锚定杆与角钢的连接处的间距为100mm～180mm。
所述棱角加固构件在两个端部处均设有锚定杆。
位于所述棱角加固构件的每一端的锚定杆与角钢的棱边切线向另一端延伸的部分所成的角为45°～60°。
其他的锚定杆与角钢的棱边切线所成的角度为90°。
所述锚头的厚度为所述锚定杆的横截面直径的1～1.5倍；所述锚头的厚度指的是所述锚头在沿着与所连接的锚定杆的长度方向平行的方向上的尺寸。
锚定杆与对应的锚头通过焊接连接。
或者，锚定杆与对应的锚头一次完成浇筑生产。
所述锚头的横截面为圆形，直径为所连接的锚定杆的直径的3～4倍。
或者，所述锚头的横截面为等六边形，最大宽度为所连接的锚定杆的直径的3～4倍。
上述盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，包括以下步骤：
(1)在预制管片之前，在管片预制模中安装所述棱角加固构件；
(2)分别将所述棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋进行固结；
(3)在管片预制模中注入制作材料，制作管片。
所述制作材料为混凝土。
所述步骤(2)中棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋进行固结采用焊接方式。
当管片两个相交的棱边进行同时加固时，在相交的角部搭接所述两个相交的棱边对应的棱角加固构件的角钢。
所述两个相交的棱边对应的棱角加固构件的角钢的搭接采用焊接的方式进行。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明盾构隧道管片的棱角加固构件及其使用方法尤其适用于盾构隧道钢筋混凝土管片的棱角加固，该棱角加固构件在管片模筑前完成，在管片模筑过程中安装钢筋时置入，从而能够有效避免盾构隧道钢筋混凝土管片棱角因局部应力过大所导致的棱角破损问题，科学合理且成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例中盾构隧道管片棱角加固构件的侧视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明实施例中棱角加固构件安装于钢筋混凝土管片上之后的横截面示意图。
附图中：1、角钢；2、锚定杆；3、锚头；4、盾构隧道管片。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
根据背景技术可知，盾构隧道管片棱角破损主要与棱角部位的应力集中有关。因此，避免管片棱角部位的应力集中是解决管片棱角的破损的最佳措施。基于此，本发明提出了一种盾构隧道管片的棱角加固构件，图1所示为其侧视图，图2为图1的A-A剖视图。该盾构隧道管片的棱角加固构件包括外形与盾构隧道管片的棱角匹配的角钢1，锚定杆2以及锚头3。其中，锚定杆2的一端与角钢1焊接连接，另一端则连接有上述锚头3。本实施例中，锚定杆2与角钢1的连接点位于角钢1的两个面在内侧的相交处。
本实施例中，该角钢1为等边角钢，长度与该盾构隧道管片4中对应的被加固的棱边的长度相等，角钢1的厚度为5mm～20mm，宽度为60mm～120mm。该锚定杆2的直径为8mm～20mm，长度为180mm～250mm。其中，角钢1的长度、宽度和厚度的含义符合本领域通用的限定标准；在图2中，尺寸b表示角钢的宽度，尺寸d表示角钢的厚度，在垂直于该横截面的方向该角钢的尺寸即为其长度。
本发明中，该棱角加固构件至少在其两个端部各设有一根锚定杆，即至少包括两根锚定杆，每根锚定杆均连接有一个锚头。每根锚定杆与角钢的两个面所成的角度相等。当角钢的两个面相互垂直时，锚定杆与角钢的两个面所成的角度均为45°。本实施例中，在棱角加固构件上，每两根相邻的锚定杆与角钢的连接处的间距为100mm～180mm。
上述位于棱角加固构件的每一端的锚定杆与角钢的棱边切线向另一端延伸的部分所成的角为45°～60°；而其他的锚定杆与角钢的棱边切线所成的角度为90°(此时该棱角加固构件除上述位于端部的锚定杆外，还包括其他的锚定杆)。
棱角加固构件的角钢1的端部的形状根据实际情况确定；锚定杆2上与角钢1焊接的端部在加工时使其与角钢1连接部位的形状相同，以利于两者焊接连接。锚头3位于锚定杆2的另一端，在锚定杆2模筑过程中同时完成锚头3的模筑生产。
上述锚头3的厚度为锚定杆2的横截面直径的1～1.5倍。其中，锚头的厚度指的是锚头在沿着与所连接的锚定杆的长度方向平行的方向即锚定杆的纵向上的尺寸。本发明中锚头3的横截面形状可以是圆形或者等六边形。当锚头3的横截面为圆形时，其直径为所连接的锚定杆2的直径的3～4倍；当锚头3的横截面为等六边形时，其最大宽度为所连接的锚定杆2的直径的3～4倍。
本发明中，锚定杆与其对应的锚头通过焊接的方式连接，或者一次完成浇筑生产。
本发明还提出了一种上述盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，该使用方法包括以下步骤：
(1)在预制管片之前，在管片预制模中相应的位置安装上述棱角加固构件；
(2)分别将该棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋通过焊接进行固结，以防止在后续管片混凝土浇筑与振捣时该棱角加固构件错位；
(3)在管片预制模中注入制作材料即混凝土，制作管片。
本发明中，当管片两个相交的棱边进行同时加固时，在相交的角部通过焊接的方式搭接对应的角钢。该焊接连接过程可以在上述棱角加固构件安装于管片预制模中时完成，也可以在棱角加固构件初步加工时完成。图3为将上述棱角加固构件安装于钢筋混凝土管片上后的横截面示意图。
本发明盾构隧道管片的棱角加固构件及其使用方法尤其适用于盾构隧道钢筋混凝土管片的棱角加固，该棱角加固构件在管片模筑前完成，在管片模筑过程中安装钢筋时置入此棱角加固构件，从而有效地避免了盾构隧道钢筋混凝土管片棱角因局部应力过大所导致的棱角破损问题，科学合理且成本较低。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：包括外形与所述盾构隧道管片的棱角匹配的角钢，锚定杆以及锚头；
所述锚定杆的一端连接所述角钢，另一端连接所述锚头；
所述角钢为等边角钢，长度与对应的所述盾构隧道管片被加固的棱边的长度相等；
所述棱角加固构件包括至少两根锚定杆，每根锚定杆均连接一个锚头；每根锚定杆与角钢的两个面所成的角度相等；位于所述棱角加固构件的每一端的锚定杆与角钢的棱边切线向另一端延伸的部分所成的角为45°～60°；其他的锚定杆与角钢的棱边切线所成的角度为90°。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述角钢的厚度为5mm～20mm。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述角钢的宽度为60mm～120mm。
4.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述锚定杆的直径为8mm～20mm。
5.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述锚定杆的长度为180mm～250mm。
6.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述角钢与所述锚定杆的连接方式为焊接。
7.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：角钢的两个面相互垂直，锚定杆与角钢的两个面所成的角度均为45°。
8.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述棱角加固构件上，每两根相邻的锚定杆与角钢的连接处的间距为100mm～180mm。
9.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述棱角加固构件在两个端部处均设有锚定杆。
10.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述锚头的厚度为所述锚定杆的横截面直径的1～1.5倍；所述锚头的厚度指的是所述锚头在沿着与所连接的锚定杆的长度方向平行的方向上的尺寸。
11.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：锚定杆与对应的锚头通过焊接连接。
12.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：锚定杆与对应的锚头一次完成浇筑生产。
13.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述锚头的横截面为圆形，直径为所连接的锚定杆的直径的3～4倍。
14.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件，其特征在于：所述锚头的横截面为等六边形，最大宽度为所连接的锚定杆的直径的3～4倍。
15.根据权利要求1所述的盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在预制管片之前，在管片预制模中安装所述棱角加固构件；
(2)分别将所述棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋进行固结；
(3)在管片预制模中注入制作材料，制作管片。
16.根据权利要求15所述的盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，其特征在于：所述制作材料为混凝土。
17.根据权利要求15所述的盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)中棱角加固构件的锚定杆和锚头与管片的钢筋进行固结采用焊接方式。
18.根据权利要求15所述的盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，其特征在于：当管片两个相交的棱边进行同时加固时，在相交的角部搭接所述两个相交的棱边对应的棱角加固构件的角钢。
19.根据权利要求18所述的盾构隧道管片的棱角加固构件的使用方法，其特征在于：所述两个相交的棱边对应的棱角加固构件的角钢的搭接采用焊接的方式进行。
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