CN110645013A - 一种震后快速修复的隧道减震结构 - Google Patents
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Abstract
一种震后快速修复的隧道减震结构，属于隧道建筑技术领域。本发明解决了现有的隧道在地震中易发生衬砌的裂损和路面的破坏，进而导致隧道发生大面积区域的裂损甚至坍塌的问题。两个连接件对称嵌设在二次衬砌内且两个连接件之间存在间隙，两个所述连接件之间通过若干带孔钢板固接，其中若干带孔钢板两两对称布置在两个连接件的上下两侧，且每个带孔钢板与两个连接件之间分别通过高强度螺栓固接，每个带孔钢板的中部均开设有减震孔。通过在隧道结构中设置减震构件主体，能够充分发挥初期支护稳定围岩的作用，在地震作用下，围岩和衬砌结构能够保持围岩稳定，减震构件主体能够大量消耗地震能量并将地震损伤集中在构件主体上，减轻了隧道结构的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种震后快速修复的隧道减震结构，属于隧道建筑技术领域。
背景技术
隧道作为一种地下结构，在围岩约束和自身的抗震能力条件下一般很少受到地震破坏。我国汶川大地震后，多座公路隧道受到严重的破坏，对震后的交通运输系统和人民生命安全造成了极大的影响。因此，隧道的减震和震后快速修复成了工程中亟待解决的问题。在高烈度或围岩条件较差的山岭隧道中，通过加固围岩和加强结构的隧道抗震方法往往无法达到预期的效果，并且会受到工程经济性的影响。
隧道在地震中容易受到弯曲破坏和剪切破坏，破坏的形式主要有衬砌剪切移位(多发生在断层破碎带)、衬砌的裂损(包括横向、纵向和斜向裂损)和路面的破坏(包括路面的裂损、隆起和错台)。衬砌的剪切移位一般通过设置抗震缝来解决，而通过现有技术手段实现隧道抗震存在的问题是：增加隧道衬砌的刚度会加剧结构的加速度响应，同时导致结构承受更大的荷载；减小隧道衬砌的刚度又会导致结构位移加大。即无论对隧道衬砌刚度如何调整，隧道结构的损伤都无法控制在特定区域内，在隧道的拱顶、拱肩和拱脚区域都有可能出现不同程度、不同面积的破坏，增加了隧道修复的难度和时间。
发明内容
本发明是为了解决现有的隧道在地震中易发生衬砌的裂损和路面的破坏，进而导致隧道发生大面积区域的裂损甚至坍塌的问题，进而提供了一种震后快速修复的隧道减震结构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种震后快速修复的隧道减震结构，它包括复合式衬砌及若干减震构件主体，其中所述复合式衬砌包括初期支护、防水层及二次衬砌，所述减震构件主体包括两个连接件、若干带孔钢板及若干高强度螺栓，其中两个连接件对称嵌设在二次衬砌内且两个连接件之间存在间隙，两个所述连接件之间通过若干带孔钢板固接，其中若干带孔钢板两两对称布置在两个连接件的上下两侧，且每个带孔钢板与两个连接件之间分别通过高强度螺栓固接，每个带孔钢板的中部均开设有减震孔。
进一步地，两个连接件关于带孔钢板上减震孔的中心轴线对称设置。
进一步地，所述连接件包括H形连接主体和并排固设在H形连接主体一侧的若干定位板，两个连接件上的若干定位板一一对应设置，每两个相对设置的定位板对应通过两个带孔钢板固接，且每个带孔钢板的两端分别与其相临的H形连接主体无间隙接触。
进一步地，每两个上下对称布置的带孔钢板与其夹设的定位板之间同时通过两个均布的高强度螺栓固接。
进一步地，所述减震孔为菱形孔。
进一步地，两个连接件之间的间隙距离小于菱形孔的短对角线尺寸。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
通过在隧道结构中设置减震构件主体，能够充分发挥初期支护稳定围岩的作用，在地震作用下，围岩和衬砌结构能够保持围岩稳定，减震构件主体能够大量消耗地震能量并将地震损伤集中在构件主体上，减轻了隧道结构的破坏。震后可以及时检查减震构件主体的损伤情况并将受到破坏的减震构件主体进行快速更换，达到快速修复隧道的目的，减轻由于隧道破坏而带来的影响。
减震构件主体施工方便，造价较低，在实际工程中具有良好的可行性。
附图说明
图1为本发明的主视示意图；
图2为减震构件主体的立体结构示意图；
图3为减震构件主体的主剖视示意图；
图4为减震构件主体的俯视示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种震后快速修复的隧道减震结构，它包括复合式衬砌及若干减震构件主体，其中所述复合式衬砌包括初期支护1、防水层2及二次衬砌3，所述减震构件主体包括两个连接件4、若干带孔钢板5及若干高强度螺栓6，其中两个连接件4对称嵌设在二次衬砌3内且两个连接件4之间存在间隙，两个所述连接件4之间通过若干带孔钢板5固接，其中若干带孔钢板5两两对称布置在两个连接件4的上下两侧，且每个带孔钢板5与两个连接件4之间分别通过高强度螺栓6固接，每个带孔钢板5的中部均开设有减震孔5-1。
设置减震构件的隧道段长度和带孔钢板5的个数可以根据隧道的实际情况选择。与衬砌相比刚度较小的减震构件主体在拉压、弯曲和剪切作用下会首先在减震孔5-1处产生应力集中，继而发生屈服和破坏。两个连接件4之间设置了预留缝隙，对减震构件主体屈服破坏后的位移进行限制，防止由于位移过大使隧道发生大面积区域的裂损甚至坍塌，造成隧道的破坏。
本申请的减震结构还包括路面7和仰拱8，所述复合式衬砌、路面7和仰拱8均采用现有技术，通过在隧道结构中设置减震构件主体，能够充分发挥初期支护1稳定围岩的作用，在地震作用下，围岩和衬砌结构能够保持围岩稳定，减震构件主体能够大量消耗地震能量并将地震损伤集中在构件主体上，减轻了隧道结构的破坏。震后可以及时检查减震构件主体的损伤情况并将受到破坏的减震构件主体进行快速更换，达到快速修复隧道的目的，减轻由于隧道破坏而带来的影响。并且减震构件主体施工方便，造价较低，在实际工程中具有良好的可行性。
震后可以通过更换带孔钢板5完成隧道的快速修复。
减震构件主体主要设置在容易受到破坏的二次衬砌3的拱顶、拱肩处，也可根据隧道的岩体结构稳定情况选择合适的位置设置。减震构件主体作为衬砌中的薄弱部位，使得在地震发生时，隧道中易发生裂损的拱墙、仰拱和路面的破坏也会相应减小。
两个连接件4关于带孔钢板5上减震孔5-1的中心轴线对称设置。
所述连接件4包括H形连接主体4-1和并排固设在H形连接主体4-1一侧的若干定位板4-2，两个连接件4上的若干定位板4-2一一对应设置，每两个相对设置的定位板4-2对应通过两个带孔钢板5固接，且每个带孔钢板5的两端分别与其相临的H形连接主体4-1无间隙接触。每个H形连接主体4-1均由三块钢板呈H形固接为一体。根据隧道的岩体结构稳定情况，在二次衬砌3上开设若干凹槽，将两个H形连接主体4-1对称嵌设在凹槽两侧的二次衬砌3内，两个H形连接主体4-1上相对设置的两个钢板紧密贴合在凹槽的侧壁。
每两个上下对称布置的带孔钢板5与其夹设的定位板之间同时通过两个均布的高强度螺栓6固接。
所述减震孔5-1为菱形孔。还可以为腰孔。
两个连接件4之间的间隙距离小于菱形孔的短对角线尺寸。间隙距离可以根据实际工程进行优化设计。
Claims (6)
1.一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：它包括复合式衬砌及若干减震构件主体，其中所述复合式衬砌包括初期支护(1)、防水层(2)及二次衬砌(3)，所述减震构件主体包括两个连接件(4)、若干带孔钢板(5)及若干高强度螺栓(6)，其中两个连接件(4)对称嵌设在二次衬砌(3)内且两个连接件(4)之间存在间隙，两个所述连接件(4)之间通过若干带孔钢板(5)固接，其中若干带孔钢板(5)两两对称布置在两个连接件(4)的上下两侧，且每个带孔钢板(5)与两个连接件(4)之间分别通过高强度螺栓(6)固接，每个带孔钢板(5)的中部均开设有减震孔(5-1)。
2.根据权利要求1所述的一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：两个连接件(4)关于带孔钢板(5)上减震孔(5-1)的中心轴线对称设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：所述连接件(4)包括H形连接主体(4-1)和并排固设在H形连接主体(4-1)一侧的若干定位板(4-2)，两个连接件(4)上的若干定位板(4-2)一一对应设置，每两个相对设置的定位板(4-2)对应通过两个带孔钢板(5)固接，且每个带孔钢板(5)的两端分别与其相临的H形连接主体(4-1)无间隙接触。
4.根据权利要求3所述的一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：每两个上下对称布置的带孔钢板(5)与其夹设的定位板之间同时通过两个均布的高强度螺栓(6)固接。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：所述减震孔(5-1)为菱形孔。
6.根据权利要求5所述的一种震后快速修复的隧道减震结构，其特征在于：两个连接件(4)之间的间隙距离小于菱形孔的短对角线尺寸。
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