CN106801439A - 一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，贯穿于相邻沉管隧道管节内，该纵向限位装置包括主体预应力拉索和固定所述主体预应力拉索的锚固组件，所述主体预应力拉索的两端分别通过一锚固组件固定于相邻的沉管隧道管节内，使主体预应力拉索贯穿相邻的两个沉管隧道管节。与现有技术相比，本发明限制了接头受地震作用下的变形，增大沉管隧道管节接头的抗弯刚度，避免接头产生较大张开量而失效，从而达到限位并确保水密性的目的，具有安装、更换方便等优点。

Description

一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置

技术领域

本发明涉及沉管隧道管节接头，尤其是涉及一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置。

背景技术

通常来说，考虑到地层与结构的相互作用，隧道及地下建筑结构被认为是一种抗震性能相对较好的结构，相比于地上结构，地下结构在地震作用下与地层共同变形共同受力，因此地下结构的抗震性能被认为要更强。然而随着时间的推移，近几十年来的隧道震害表明，地下结构的抗震设计和抗震措施的设置对地下结构地震作用下的安全性来说是非常有必要的。

近年来沉管法隧道被越来越多地运用到我国的各跨江跨海工程中，沉管隧道最为关注的两个议题是沉管隧道的防水性和耐久性，而管节接头对于沉管隧道的防水性及耐久性都是非常重要的部位，同时也是非常薄弱部位。其结构强度和刚度相对混凝土管节而言都显得更加脆弱，其受力特性也和隧道的防水能力有着直接联系。沉管隧道的施工和运营均在水下进行，不允许产生大量渗漏水甚至涌水的事故，一旦在结构薄弱位置遭到破坏，均会造成无法想象的后果和损失，并且修复困难。沉管后期的不均匀回淤荷载、天然与人工地基的差异沉降、航道疏浚、落锚、沉船、地震等都会影响GINA止水带的剩余压缩量和Omega止水带的变形量，即对接头轴向压缩程度的影响，对沉管隧道的结构耐久性和水密性均造成一定影响，因此，如何在不利工况下保证沉管隧道接头的水密性为亟待解决的难题之一。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，减小沉管隧道管节接头的地震反应，避免接头产生较大轴向变形使GINA止水带和Omega止水带失效而提供一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，贯穿于相邻沉管隧道管节内，该纵向限位装置包括主体预应力拉索和固定所述主体预应力拉索的锚固组件，所述主体预应力拉索的两端分别通过一锚固组件固定于相邻的沉管隧道管节内，使主体预应力拉索贯穿相邻的两个沉管隧道管节。

多个所述纵向限位装置分布设置于沉管隧道管节侧墙和顶底板内。

多个所述纵向限位装置在沉管隧道管节侧墙和顶底板内的分布呈对称分布。

所述主体预应力拉索的受力方向与接头压缩方向一致。

所述锚固组件包括相连接的锚固底座和锚具。

所述锚固底座为设置于沉管隧道管节内的预埋件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明考虑到GINA止水带材料的滞回性，通过限位拉索装置的预应力和锚固力，控制接头压缩变形量或变形速度，防止接头张开量过大或变形速度过快影响接头水密性。

2)本发明安装方便，可替换，装置预应力理论成熟。

3)在地震作用下，沉管隧道管节接头会产生相对位移，本发明能随着接头的变形而变形，从而吸收或耗散地震能量，防止接头张开量过大或变形过快，增强接头在遭受地震作用下的水密性。

4)本发明的安装可提高管节接头抗弯刚度，使接头遭受地震作用发生相对转动而导致相对张开的可能性大大降低，保障沉管隧道接头的安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明侧压弯工况接头相对位移示意图；

图4为本发明压弯工况接头弯矩转角示意图；

图中，1为沉管隧道管节，2为管节接头止水带，3为主体预应力拉索，4为锚固组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图2所示，本实施例提供一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，贯穿于相邻沉管隧道管节1内，相邻沉管隧道管节1接头处设有管节接头止水带2，该纵向限位装置包括主体预应力拉索3和固定主体预应力拉索的锚固组件4，主体预应力拉索3的两端分别通过一锚固组件固定于相邻的沉管隧道管节1内，使主体预应力拉索3贯穿相邻的两个沉管隧道管节1。多个纵向限位装置分布设置于沉管隧道管节侧墙和顶底板内，在隧道横断面平面内呈对称分布。主体预应力拉索的受力方向与接头压缩方向一致，且平行于隧道轴线方向。锚固组件4包括相连接的锚固底座和锚具，锚固底座为设置于沉管隧道管节1内的预埋件。连接同一主体预应力拉索3的两个锚固组件4需水平对齐，分别预埋在组成该接头的两个隧道管节上。预埋件的预埋方式不限，但需符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的相关要求，其预埋件的刚度需足够大，其容许变形需远小于限位拉索装置的正常变形值。

上述纵向限位装置是在沉管隧道管节对接完成后进行安装，并可根据需求拆卸替换。纵向限位装置安装数量不作限制，该装置拉索的材料和型号与所对应的接头水密性要求相关。

如图1所示为沉管隧道管节1简化后的沉管隧道结构，其断面为矩形，且没有设置中隔墙，沉管隧道主体结构断面形式不限于图1所示的形状。本实施例中，主体预应力拉索3采用的光面钢筋，两端加工成带螺纹状。由于设计为大比尺模型，接头间隙只有12cm，故主体预应力拉索不能仅设置在接头中，而是贯穿整个管节。本实施例中，锚固组件4设置在两个管节尾部，锚固组件4不限于如图2所示的形式，其目的是为了固定主体预应力拉索，其悬挂形式以及距离接头具体位置均可根据计算调整。在管节对接前就需要将拉杆安装到位，然后待管节对接后，在拉杆两端装上螺母等锚固组件和传感器。

本实施例选用8根预应力拉索进行试验测试，左右侧各4根，其作用方向与沉管隧道接头压缩方向一致。如图3所示，为本例中所述的接头纵向限位装置抗弯测试结果图，该测试为缩尺试验，结果图对比了有无纵向限位装置的接头在弯矩作用下接头的相对张开位移。当弯矩较小时，纵向限位装置对接头张开量基本无影响(在图中表现为：相同颜色曲线较为接近)，当弯矩接近极值时，增设了纵向限位装置能使接头张开量明显减小；即使当弯矩较小时，限位装置对于接头压缩量有明显影响，即纵向限位装置使管节一侧的张开量减小的同时，使另一侧压缩量也减小。

如图4所示，为本例中所述的接头纵向限位装置抗弯测试结果图。在每半周期内，安装限位装置后，接头的转动刚度有一定提升，在最大弯矩作用下，转角有明显减小，张开量减小约47％，具有良好的减震限位效果。

本实施例纵向限位装置的安装，是在沉管隧道管节对接完成后，内部装修之前。由于锚固组件4预埋于混凝土上，实际安装时，需要通过拧固的方式将装置与预埋件连接一起。当地震发生时，沉管隧道管节接头会产生变形，此时接头的限位拉索装置开始工作。当接头变形较小时，纵向限位装置处于弹性变形状态，增大了接头的抗弯刚度，限制了接头的相对张开变形；随着接头变形的增大，限位拉索装置的内力增大，在储存或者耗散地震变形能量的同时，愈加提升了接头抗弯刚度，从而起到防止接头因地震而破坏漏水的目的。在受强震作用后，接头的纵向限位装置松弛，预应力降低，当其不再发挥作用时，可对其进行替换。替换时将限位拉索装置取出，再将新的限位拉索装置安装于连接锚固组件上，并施加足够的预应力即可。

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拼装式隧道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，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，贯穿于相邻沉管隧道管节内，其特征在于，该纵向限位装置包括主体预应力拉索和固定所述主体预应力拉索的锚固组件，所述主体预应力拉索的两端分别通过一锚固组件固定于相邻的沉管隧道管节内，使主体预应力拉索贯穿相邻的两个沉管隧道管节。

2.根据权利要求1所述的应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，其特征在于，多个所述纵向限位装置分布设置于沉管隧道管节侧墙和顶底板内。

3.根据权利要求2所述的应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，其特征在于，多个所述纵向限位装置在沉管隧道管节侧墙和顶底板内的分布呈对称分布。

4.根据权利要求1所述的应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，其特征在于，所述主体预应力拉索的受力方向与接头压缩方向一致。

5.根据权利要求1所述的应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，其特征在于，所述锚固组件包括相连接的锚固底座和锚具。

6.根据权利要求5所述的应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置，其特征在于，所述锚固底座为设置于沉管隧道管节内的预埋件。