CN112523775A - 一种新型联络通道预应力支架装置 - Google Patents

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黄承泽
岳川
竺维彬
王俊彬
罗淑仪
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Abstract

本发明公开了一种新型联络通道预应力支架装置，包括外环形构件和内多边形框架；所述外环形构件和隧道横断面相适应并且紧贴管片的内表面；所述内多边形框架嵌套在所述外环形构件，其由多根边框组成，每两根边框之间的连接处分别连接有一个千斤顶；每个千斤顶的底部连接于两根边框之间的连接处，其顶头延管片的径向延伸并恰好和所述外环形构件相抵并对其施加支撑力。本发明考虑增加内支撑与钢筋混凝土管片的接触面积，即环形构件支撑直接与管片相接触，降低混凝土管片的应力集中现象而提出来的。由于接触面积的增大，对控制管片的变形更为有利，也有利于管片的整体受力，且各支撑构件理论上可以达到与管片的紧密接触。

Description

一种新型联络通道预应力支架装置
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域,具体涉及一种新型联络通道预应力支架装置。
背景技术
联络通道，又称“生命通道”，是设置在地铁或市政左右两条隧道中的连接通道，可以方便检修。特别是当一条隧道出现问题时，隧道内部人员可以通过联络通道进入另外一条隧道。为了合理控制联络通道开挖时洞口处管片拆除后引起的应力释放造成的开口环管片变形，需要对原隧道开口环管片给予一定的预应力，即设置预应力临时刚性支撑。
现有联络通道预应力支架，如图1所示,存在主要问题：
1、普遍存在构件笨重、结构复杂、安装和拆除运输不便，拼装焊接工作量大，工期较长，成本较高。
2、如图1所示，现有的预应力支架装置中的千斤顶100直接顶着管片200，应力只能通过千斤顶100传播，作用管片200上面，极易在千斤顶100顶部与管片200接触位置出现应力集中现象，从而导致管片开裂，上浮等现象影响隧道整体安全性。整体支撑只是靠框架300来稳定整个支架，如在盾构直径较大的隧道内使用，刚度不满要求，极易出现整个预应力支撑散架的情况，只能用在一些隧道断面较小，地层比较稳定的单一土层中。
3、特别处于隧道转弯或隧道上下坡处，现有的预应力支架无法根据隧道变形进行调节，支撑效果不理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种新型联络通道预应力支架装置。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，包括外环形构件和内多边形框架；所述外环形构件和隧道横断面相适应并且紧贴管片的内表面；所述内多边形框架嵌套在所述外环形构件，其由多根边框组成，每两根边框之间的连接处分别连接有一个千斤顶；每个千斤顶的底部连接于两根边框之间的连接处，其顶头延管片的径向延伸并恰好和所述外环形构件相抵并对其施加支撑力。
进一步地，所述外环形构件由多根钢支撑构件组成，相邻两根钢支撑构件的端部之间通过连接板固定连接；所述连接板的左半侧和右半侧分别通过螺栓固定连接在相邻两根钢支撑构件的端部。
进一步地，所述连接板的左半侧和右半侧的外侧均采用普通型螺栓与钢支撑构件的端部固定连接，左半侧和右半侧的内侧均采用高强度螺栓与钢支撑构件的端部固定连接。
更进一步地，所述普通型螺栓为4.8级普通型螺栓，所述高强度螺栓为10.9级M24预应力设计值达225kN的摩擦型高强度螺栓。
进一步地，所述千斤顶靠近内多边形框架的一端设有铰耳，并通过铰耳与两根边框的连接处相铰接。
进一步地，所述千斤顶靠近边框的一端设置有垫板。
进一步地，所述内多边形框架中每根边框和外环形构件之间设有连接件，所述连接件的一端连接于所述边框，另一端连接于所述外环形构件的内表面。
进一步地，连接件采用H型钢，所述H型钢的两侧均设有两个三角构件，并且两侧的两个三角构件均沿H型钢的水平中线上下对称，底边分别与H型钢的顶面和底面持平。
本发明的有益效果：
1、利用本发明能最大限度地约束管片的变形和均匀的分担结构的内力；
2、本发明的可操作性强，施工难度小；
3、本发明容易实现标准化、易于生产，并能重复利用；
4、本发明结构简单，构件传力明确，易于监测；
5、本发明能够随着监控量测数据的变化随时进行调整，并能保持施工中与管片的密贴；
6、在保证安全情况下，本发明的经济造价较低。
本发明考虑增加内支撑与钢筋混凝土管片的接触面积，即环形构件支撑直接与管片相接触，降低混凝土管片的应力集中现象而提出来的。由于接触面积的增大，对控制管片的变形更为有利，也有利于管片的整体受力，且各支撑构件理论上可以达到与管片的紧密接触。
附图说明
图1为现有的预应力支架装置结构示意图；
图2为本发明实施例的预应力支架装置结构示意图；
图3为本发明实施例的连接板和螺栓连接的结构示意图；
图4为本发明实施例的连接件的结构示意图；
图5为本发明实施例的千斤顶的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述。需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的描述和具体的实施方式，但是本发明的保护范围不限于本实施例。
本实施例提供一种新型联络通道预应力支架装置，如图2所示，包括外环形构件3和内多边形框架6；所述外环形构件3和隧道横断面相适应并且紧贴钢筋混凝土管片9的内表面；所述内多边形框架6嵌套在所述外环形构件3内部，其由多根边框组成，每两根边框之间的连接处均连接有一个千斤顶2；每个千斤顶2的底部连接在两根边框之间的连接处，其顶头延管片的径向延伸并恰好和所述外环形构件3相接触并对其施加支撑力。
在上述预应力支架装置中，通过千斤顶的传递和转换能量作用，使预应力均匀地作用在外环形构件从而均匀地作用在管片上，避免应力集中，从而避免管片由于受力不均而产生上浮、破损、渗漏等。
在本实施例中，各根边框之间相互铰接。
在本实施例中，如图3所示，所述外环形构件3由多根钢支撑构件组成，相邻两根钢支撑构件的端部之间通过连接板1固定连接；所述连接板的左半侧和右半侧分别通过螺栓固定连接在相邻两根钢支撑构件的端部。
更进一步地，在本实施例中，所述连接板1的左半侧和右半侧的外侧均采用普通型螺栓7与钢支撑构件的端部固定连接，左半侧和右半侧的内侧均采用高强度螺栓8与钢支撑构件的端部固定连接。在本实施例中，所述普通型螺栓7为4.8级普通型螺栓，所述高强度螺栓8为10.9级M24预应力设计值达225kN的摩擦型高强度螺栓。
再进一步地，在本实施例中，左半侧和右半侧的外侧的普通型螺栓分别有3个，左半侧和右半侧的内侧的高强度螺栓分别有3个。
需要说明的是，在连接板上靠近中部的内侧采用高强度螺栓连接，能较好地承受拉力和剪力的联合作用，连接板远离中部的两侧所受拉剪联合作用较小，采用普通型螺栓即可，可有效降低施工成本。
在本实施例中，所述千斤顶靠近内多边形框架的一端设有铰耳4，并通过铰耳4与两根边框的连接处相铰接。千斤顶通过铰耳与两个边框之间的连接处铰接具有平稳、坚实、可靠的特点。
进一步地，在本实施例中，如图1、5所示，所述千斤顶2的底部设置有垫板11，垫板11与两根边框之间的连接处接触，其形状恰好与两根边框之间的连接处相吻合。增加垫板扩大受力面积，有效地避免千斤顶受力后倾斜歪倒。
具体地，所述千斤顶2采用QDL100螺旋千斤顶。QDL100螺旋千斤顶具有长期支持重物的优点，设计最大顶力1000kN。
需要说明的是，顶升重物前，注意放正千斤顶的位置，使其保持垂直方向，以防止螺杆偏斜弯曲及由此引起的事故。顶重时，避免上下冲击而引起事故和损坏千斤顶。使用时，应注意不使超过允许的最大顶重能力，防止超负荷所引起的事故。
在本实施例中，如图1、图4所示，所述内多边形框架中每根边框和外环形构件之间设有连接件5，所述连接件5的一端连接于所述边框，另一端连接于所述外环形构件3的内表面。连接件在内部多边形框架6与外环形构件3之间起到预应力缓冲的作用。
更进一步地，在本实施例中，连接件5采用H型钢，所述H型钢的两侧均设有两个三角构件10，并且两侧的两个三角构件均沿H型钢的水平中线上下对称，底边分别与H型钢的顶面和底面持平。设置三角构件可以能大大增加传力连接件的稳定性和强度。
在本实施例中，所述内多边形框架呈六边形。
进一步需要说明的是，制作和安装该预应力支架装置时，应首先在合适的专门加工区域，完成与盾构横断面相适应的内部多边形框架的边框和外环形构件的钢支撑构件，可将边框和钢支撑构件运至开挖面处并组装好，然后安装千斤顶和H型钢连接件，各H型连接件与边框和外环形构件钢焊接固定。观察外环形构件与管片的贴合情况，并根据情况调节千斤顶。保障预应力支撑对联络通道起到良好的支撑效果。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，包括外环形构件和内多边形框架；所述外环形构件和隧道横断面相适应并且紧贴管片的内表面；所述内多边形框架嵌套在所述外环形构件，其由多根边框组成每两根边框之间的连接处分别连接有一个千斤顶；每个千斤顶的底部连接于两根边框之间的连接处，其顶头延管片的径向延伸并恰好和所述外环形构件相抵并对其施加支撑力。
2.根据权利要求1所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述外环形构件由多根钢支撑构件组成，相邻两根钢支撑构件的端部之间通过连接板固定连接；所述连接板的左半侧和右半侧分别通过螺栓固定连接在相邻两根钢支撑构件的端部。
3.根据权利要求1所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述连接板的左半侧和右半侧的外侧均采用普通型螺栓与钢支撑构件的端部固定连接，左半侧和右半侧的内侧均采用高强度螺栓与钢支撑构件的端部固定连接。
4.根据权利要求3所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述普通型螺栓为4.8级普通型螺栓，所述高强度螺栓为10.9级M24预应力设计值达225kN的摩擦型高强度螺栓。
5.根据权利要求1所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述千斤顶靠近内多边形框架的一端设有铰耳，并通过铰耳与两根边框的连接处相铰接。
6.根据权利要求1所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述千斤顶靠近边框的一端设置有垫板。
7.根据权利要求1所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，所述内多边形框架中每根边框和外环形构件之间设有连接件，所述连接件的一端连接于所述边框，另一端连接于所述外环形构件的内表面。
8.根据权利要求7所述的新型联络通道预应力支架装置，其特征在于，连接件采用H型钢，所述H型钢的两侧均设有两个三角构件，并且两侧的两个三角构件均沿H型钢的水平中线上下对称，底边分别与H型钢的顶面和底面持平。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN113944487A (zh) * 2021-10-27 2022-01-18 浙江工业大学 一种盾构联络通道管片支撑结构

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