CN110953002A - 让压节点及拱架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种让压节点及拱架，让压节点包括套筒、第一承压板、第二承压板、弹性体以及支护体；第一承压板连接套筒，第二承压板连接套筒，第一承压板和第二承压板中至少一个可相对于套筒滑动，第一承压板、第二承压板与套筒形成承压腔；弹性体置于承压腔内，第一承压板远离承压腔的一端和第二承压板上远离承压腔的一端分别连接一个支护体，支护体凸出于套筒的端面。本申请提供的让压节点及拱架，由于让压节点采用了弹性体，使得让压节点能够产生一定的变形，同时也具有较强的抗压能力，从而解决了需要不断更换拱架的问题。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种让压节点及拱架。
背景技术
在隧道施工以及地下矿物开采等工程中，都会使原有围岩应力重新分布，部分围岩受到扰动后能够自稳，部分围岩则需要提供一定的支护措施才能达到稳定状态。而对于软岩破碎带以及地应力较大的软岩底层，围岩通常会受到多次掘进和动压的扰动，进而围岩破碎、松动圈较大以及由于高地应力产生的大变形等问题对结构产生了较大的松动压力与形变压力。
围岩较大的形变应力产生较大的变形，从而造成结构侵限，因而实际工程中，需要不断地更换拱架，才能使围岩与支护结构保持稳定的状态，这样不仅延长了工期，也增加了施工成本。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种让压节点及拱架，以解决围岩需要不断更换拱架的问题。
为达到上述目的，本申请实施例的一方面提供一种让压节点，包括：套筒；第一承压板，连接所述套筒；第二承压板，连接所述套筒，所述第一承压板和所述第二承压板中至少一个可相对于所述套筒滑动，所述第一承压板、所述第二承压板与所述套筒形成承压腔；弹性体，置于所述承压腔内；以及支护体，所述第一承压板远离所述承压腔的一端和所述第二承压板远离所述承压腔的一端分别连接一个所述支护体，所述支护体凸出于所述套筒的断面。
进一步地，所述支护体包括：钢管，与所述第一承压板或所述第二承压板固定连接，所述钢管凸出于所述套筒的端面；混凝土，浇筑成形在所述钢管的内部。
进一步地，所述第一承压板和所述第二承压板中的其中一个与所述套筒固定连接。
进一步地，所述弹性体包括弹簧，所述弹簧的两端分别与所述承压板固定连接或抵触。
进一步地，所述让压节点还包括限位件，固定连接在所述第一承压板上靠近所述承压腔的一端；和/或，固定连接在所述第二承压板上靠近所述承压腔的一端。
进一步地，所述弹簧套设在所述限位件上。
进一步地，所述第一承压板与所述套筒固定连接，所述第二承压板与所述套筒滑动连接；所述套筒上形成有沿轴向分布的长条形滑孔，所述让压节点还包括固定连接在所述第二承压板上的滑块，所述滑块可滑动地置于所述滑孔内，所述第二承压板通过滑块与所述套筒滑动连接。
进一步地，所述让压节点还包括护筒，所述护筒设置于所述承压腔内，与所述第二承压板固定连接，所述护筒的外壁与所述套筒的内壁接触，所述护筒的长度大于所述滑孔的长度。
进一步地，所述护筒的外壁或所述套筒临近所述滑孔处设置有刻度线，用于计算所述让压节点的压力值。
本申请实施例的另一方面提供一种拱架，用于支护隧道内的围岩，包括架单元以及上述任意一项所述的让压节点，所述让压节点与所述架单元交替设置形成拱状结构，所述支护体连接所述架单元。
本申请提供的让压节点，由于采用了第一承压板和第二承压板中至少一个与套筒滑动连接，第一承压板和第二承压板与套筒之间形成承压腔，承压腔内设置弹性体，在支护体受到压力时，弹性体可以产生形变位移而具有一定的让压效果，同时具有较强的抗压强度。因此，该让压节点可以随外力的变化不断自我调整，一直处于平衡状态，无需不断地更换拱架。本申请提供的拱架由于采用了上述让压节点，具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为本申请一实施例中让压节点的剖视图；
图2为本申请一实施例中第二承压板和护筒的结构示意图；
图3为本申请一实施例中第一承压板及限位件的结构示意图；以及
图4为本申请一实施例提供的拱架的结构示意图。
附图标记说明
100、让压节点；1、套筒；11、承压腔；12、滑孔；2、第一承压板；3、第二承压板；31、滑块；4、支护体；41、钢管；42、混凝土；5、限位体；6、弹性体；61、弹簧；7、护筒；101、架单元；102、围岩。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
在本申请的描述中的方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请实施例的一方面提供一种让压节点，请参阅图1～图3，让压节点100包括套筒1、第一承压板2、第二承压板3、弹性体6和支护体4。第一承压板2连接套筒1，第二承压板3也连接套筒1，第一承压板2和第二承压板3中至少一个可相对于套筒1滑动，第一承压板2、第二承压板3和套筒1形成承压腔11，弹性体6置于承压腔11内。第一承压板2远离承压腔11的一端和第二承压板3上远离承压腔11的一端分别连接一个支护体4，且支护体4凸出于套筒1的端面。
具体地，当沿让压节点100的轴向的外力施加到支护体4上时，第一承压板2和第二承压板3中至少一个相对套筒1滑动，二者产生相对位移，弹性体6产生一定的形变，该形变使得弹性体6产生一定的弹性力，当该弹性力与外力达到平衡状态时，弹性体6停止变形，此时让压节点100达到一个稳定状态。可以理解的是，当外力比较大时，弹性体6的弹性模量也要足够大，方能在弹性体6变形较小的情况下产生较大的弹性力，且较大的弹性模量可以防止弹性体6因外力过大而失效。
在一实施例中，以本申请提供的让压节点100在拱架中的应用为例，请参阅图4，拱架包括架单元101以及上述任意一种让压节点100，让压节点100与架单元101交替设置形成拱状结构，支护体4连接架单元101。在隧道施工中，用该拱架支护隧道内的围岩102。
在外力作用下，或者由于周围环境的变化，围岩102自身产生一定形变应力，从而对拱架产生周向力，此时，让压节点100内弹性体6受压产生一定的形变，使得围岩102内的形变应力得到一定的释放，当围岩102的内应力与弹性体6的弹性力相平衡时，弹性体6不再产生形变，拱架与围岩102之间达到一种稳定的状态。当围岩102内的应力减少或消除时，让压节点100内的弹性力大于所承受的围岩102的应力，促使让压节点100恢复部分形变，直至让压节点100内的弹性力与围岩102的应力达到新的平衡。当围岩102又产生形变应力时，弹性体6又产生形变，让压节点100产生位移，直至再次达到新的平衡，如此不断地进行下去，拱架与围岩102之间能够一直处于平衡状态。
此外，支护体4能够承受各向压力，具有较强的支护能力。套筒1也具有一定的强度，优选地，套筒1由钢制成，使让压节点100具有一定的抗弯变形能力，以承受一定的沿拱架径向的应力。
本申请提供的让压节点，由于采用了弹性体6，当围岩102产生形变应力时，让压节点先产生一定的变形，使得围岩102的形变应力得到一定的释放，然后利用自身较强的支护能力，使得拱架与围岩102之间达到一种平衡状态，即先让压后抗压，以使围岩102与拱架之间维持稳定的状态，从而解决了需要不断地更换拱架的问题。
在一实施例中，请参阅图1，本申请提供的让压节点100的支护体4包括钢管41和混凝土42，钢管41与第一承压板2或第二承压板3固定连接，钢管41凸出于套筒1的端面，混凝土42浇筑成形在钢管41的内部。如此，混凝土42具有较强的抗压能力，钢管41则具有较强的抗拉能力，在外界压力作用下，二者的配合弥补了对方的缺点，突出了各自的优点，从而使得各材料的强度得到更好的发挥。且钢筋混凝土较强的支护能力与弹性体6的让压作用配合，以使让压节点100不仅具有较强的支护能力，还具有一定的让压效果。
在一实施例中，请参阅图1，本申请提供的让压节点100中第一承压板2和第二承压板3中的其中一个与套筒1固定连接，此时，第一承压板2和第二承压板3中的其中另一个可以相对于套筒1滑动，如此一来，当弹性体6产生变形时，第一承压板2和第二承压板3中只有一个可以相对于套筒1相对运动，避免二者在套筒内向一个方向滑动的位移过大，支护体4不能提供有效的支承作用。
在一实施例中，请参阅图1，本申请提供的让压节点中，弹性体6包括弹簧61，弹簧61的两端分别与第一承压板2和第二承压板3固定连接或者抵触。此时，弹性体6的结构更加紧凑、简单，且已知弹簧61的弹性模量，根据弹簧61的变形量即可计算得出弹簧61的弹性力，即可计算出围岩102的应力。
在一实施例中，请参阅图1和图3，本申请提供的让压节点100还包括限位件5，固定连接在第一承压板2上靠近承压腔11的一端。通过设置限位件5可以使弹性体6的变形量控制在一定的范围内，即当弹性体6的形变量达到一定数值时，即使压力继续增大，弹性体6也不会继续变形，此时弹性体6的弹性力不变，多余的压力靠限位件5来承担。通过设置限位件5可以防止弹性体6因变形过大而失效。
可选地，限位件5固定连接在第二承压板3上(图未示出)，或者第一承压板2上和第二承压板3上都固定连接限位件5，当第一连接板2和第二连接板3上均固定连接限位件5时，可以起到双重保障的作用，防止一方失效而对弹性体6失去限位的作用。
在一实施例中，请参阅图1，本申请提供的让压节点中，弹性体6以弹簧61为例，弹簧61套设在限位件5上。如此限位件5不仅能够控制弹簧61的变形量，还可以为弹簧61的伸缩提供一定的导向作用，防止弹簧61发生弯扭变形等情况。
在一实施例中，请参阅图1～图2，本申请提供的让压节点中，第一承压板2与套筒1固定连接，第二承压板3与套筒滑动连接，套筒1上形成有沿轴向分布的长条形滑孔12，本申请提供的让压节点100还包括固定在第二承压板3上的滑块31，滑块31可滑动地置于滑孔12内，第二承压板3通过滑块31与套筒1滑动连接。具体地，弹形体6产生形变时，第二承压板3与套筒1相对滑动，滑块31沿滑孔12运动，如此可以防止第二承压板3与套筒1在相对滑动的过程中发生卡滞。
可以理解的是，滑块31可以是形成于第二承压板3上，作为第二承压板3的一部分，滑块31也可以是可拆卸地连接在第二承压板3上，以实际应用需求进行选取。
在一实施例中，请参阅图1～图2，本申请提供的让压节点还包括护筒7，护筒7设置于承压腔11内，与第二承压板3固定连接，护筒7的外壁与套筒1的内壁接触，且护筒7的长度大于滑孔12的长度。护筒7可以有效地防止泥沙等进入套筒1内部，一旦泥沙进入套筒1内，不仅会腐蚀套筒1内的元部件，还会造成运动的不顺畅。
在一实施例中，本申请提供的让压节点100的护筒7的外壁或套筒1邻近滑孔12处设置有刻度线(图未示出)，用于计算让压节点的压力值。具体地，刻度线可以反映的是弹性体6的变形量，已知弹性体6的弹性模量，根据刻度线的具体数值即可计算出弹性体6的弹力，从而确定让压节点100的轴向力，进而大致计算出围岩应力。进一步地，该刻度线可以是已经计算好的弹性体6在特定变形量下的具体的压力值，如此，只需读取，无须计算即可得出让压节点的轴向力。
本申请实施例的另一方面提供一种拱架，用于支护隧道内的围岩102，请参阅图4，该拱架包括拱形架单元101以及以上所述的任意一种让压节点，让压节点100与架单元101交替设置形成拱状结构，以支护围岩102，支护体4连接架单元101。架单元100例如为钢架，具有较好的强度。
本申请实施例提供的拱架，由于采用了以上任意一项所述的让压节点，具有相同的有益效果，在此不再赘述。
特别地，让压节点100相对于拱架中心平面对称分布，请参阅图4，如此一来，可以尽量使拱架中心平面两端的让压节点100的变形量一致，从而使拱架受力更加均匀。
本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种让压节点，其特征在于，包括：
套筒(1)；
第一承压板(2)，连接所述套筒(1)；
第二承压板(3)，连接所述套筒(1)，所述第一承压板(2)和所述第二承压板(3)中至少一个可相对于所述套筒(1)滑动，所述第一承压板(2)、所述第二承压板(3)与所述套筒(1)形成承压腔(11)；
弹性体(6)，置于所述承压腔(11)内；以及
支护体(4)，所述第一承压板(2)远离所述承压腔(11)的一端和所述第二承压板(3)上远离所述承压腔(11)的一端分别连接一个所述支护体(4)，所述支护体(4)凸出于所述套筒(1)的端面。
2.根据权利要求1所述的让压节点，其特征在于，所述支护体(4)包括：
钢管(41)，与所述第一承压板(2)或所述第二承压板(3)固定连接，所述钢管(41)凸出于所述套筒(1)的端面；
混凝土(42)，浇筑成形在所述钢管(41)的内部。
3.根据权利要求1所述的让压节点，其特征在于，所述第一承压板(2)和所述第二承压板(3)中的其中一个与所述套筒(1)固定连接。
4.根据权利要求1所述的让压节点，其特征在于，所述弹性体(6)包括弹簧(61)，所述弹簧(61)的两端分别与所述第一承压板(2)和所述第二承压板(3)固定连接或抵接。
5.根据权利要求4所述的让压节点，其特征在于，所述让压节点还包括限位件(5)，固定连接在所述第一承压板(2)上靠近所述承压腔(11)的一端，和/或固定连接在所述第二承压板(3)上靠近所述承压腔(11)的一端。
6.根据权利要求5所述的让压节点，其特征在于，所述弹簧(61)套设在所述限位件(5)上。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的让压节点，其特征在于，所述第一承压板(2)与所述套筒(1)固定连接，所述第二承压板(3)与所述套筒(1)滑动连接；
所述套筒(1)上形成有沿轴向分布的长条形滑孔(12)，所述让压节点还包括固定连接在所述第二承压板(3)上的滑块(31)，所述滑块(31)可滑动地置于所述滑孔(12)内，所述第二承压板(3)通过所述滑块(31)与所述套筒(1)滑动连接。
8.根据权利要求7所述的让压节点，其特征在于，所述让压节点还包括护筒(7)，所述护筒(7)设置于所述承压腔(11)内，与所述第二承压板(3)固定连接，所述护筒(7)的外壁与所述套筒(1)的内壁接触，所述护筒(7)的长度大于所述滑孔(12)的长度。
9.根据权利要求8所述的让压节点，其特征在于，所述护筒(7)的外壁或所述套筒(1)邻近所述滑孔(12)处设置有刻度线，用于计算所述让压节点的压力值。
10.一种拱架，用于支护隧道内的围岩(102)，其特征在于，包括架单元(101)以及权利要求1～9中任意一项所述的让压节点，所述让压节点(100)与所述架单元(101)交替设置形成拱状结构，所述支护体(4)连接所述架单元(101)。
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