CN112832814A - 一种预紧力自复位管片接头组件 - Google Patents
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Abstract
一种预紧力自复位管片接头组件。其包括自复位碟簧插头、承插卡扣插槽、第一可移动盖板和第二可移动盖板；自复位碟簧插头包括C型槽口、T型杆件插头、Z型碟簧托架和碟簧。本发明效果：通过内嵌的碟簧受压变形提供预紧力以干预管片拼装阶段盾构千斤顶的施力过程，预紧力可适当抵消盾构千斤顶过大的推力，从而减少由于盾构千斤顶的推力过大、推力偏心、推力不均引起的管片裂缝、破损、掉块而影响隧道使用寿命、诱发渗水等安全隐患的突出问题。当拼装完成的管片逐渐远离盾构千斤顶时，碟簧受压变形减小有复位趋势，管片与管片连接处处于动态平衡，管片受力趋于平稳。
Description
技术领域
本发明属于隧道管片拼接技术领域，具体涉及一种预紧力自复位管片接头组件。
背景技术
在国家大力发展地下空间的大背景前提下，各大中型城市地铁网络的建设也在紧锣密鼓地进行中。在地铁施工方法中，盾构法以其自身具有的掘进开挖速度快、施工过程安全性以及自动化程度高，施工人员劳动强度降低、人身安全可以得到更好保障、对地面建筑影响小，穿越河、江、海等水域时不影响正常的货运以及航运，施工过程对气候条件要求低等优点，已成为地铁建设施工过程中适用范围最广、最经济实惠的施工方法。虽然盾构法施工具有以上优点，但是在盾构法施工的过程中也存在各种各样无法避免的问题，其中在管片拼装完成后，通过在安装孔插入螺杆后固定螺栓来连接管片，但无法干预盾构千斤顶的施力过程，此时盾构千斤顶对于前后管片接触时的挤压过程已经完成，而且管片的裂缝、破损、掉块也多由于盾构千斤顶的推力过大、推力不均、推力偏心等因素引起。因此对于管片产生的裂缝、破损、掉块只能通过事后人为的修补来维护。这些问题会影响管片拼装的整体完整度以及拼装质量，管片裂缝的存在是隧道使用过程中发生渗水等重大安全问题的诱因，从而影响隧道的使用寿命。当盾构隧道建成通车后其维修难度是巨大的，维护成本也非常高，因此如何减少盾构法施工过程中管片裂缝、破损等问题的出现是盾构法施工目前亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种预紧力自复位管片接头组件。
为了达到上述目的，本发明提供的预紧力自复位管片接头组件包括自复位碟簧插头、承插卡扣插槽、第一可移动盖板和第二可移动盖板；其中自复位碟簧插头包括C型槽口、T型杆件插头、Z型碟簧托架和碟簧；C型槽口嵌入在相邻两管片中后一管片的前端部，前端面与该管片的前端面齐平，并且前端面上形成有一个开孔，同时C型槽口的一个侧面呈开口状且露在外侧；Z型碟簧托架为帽子形状，顶面中部形成有一个杆件贯通孔，帽顶部位插入在C型槽口上的开孔内，帽沿部位则位于C型槽口的内部空间中；T型杆件插头由竖杆和横杆构成，设置在C型槽口的内部空间中，横杆的前部圆周面上向内凹陷形成有一环形卡槽，并且横杆的前端穿过Z型碟簧托架上的杆件贯通孔后突出在管片的前端面外部；碟簧的中心孔套在T型杆件插头的横杆后部；承插卡扣插槽嵌入在相邻两管片中前一管片的后端部，后端面与该管片的后端面齐平，并且后端面上向内凹陷形成有一个能够容纳T型杆件插头上横杆前端的承插孔，承插孔的中部沿垂直于承插孔的轴向向外凹陷形成有一个C型卡扣容留槽，同时承插卡扣插槽的一个侧面呈开口状且露在外侧；C型卡扣同时卡在C型卡扣容留槽和横杆上的卡槽内；第一可移动盖板和第二可移动盖板分别覆盖在C型槽口和承插卡扣插槽的侧面开口上。
所述的C型卡扣容留槽和卡槽的宽度相同。
所述的相邻两管片的前后端上对应设有多组自复位碟簧插头和承插卡扣插槽，个数以及分布方式需根据具体工程的设计要求确定。
所述的自复位碟簧插头和承插卡扣插槽上各部件采用高强度钢材制成。
所述的C型槽口和承插卡扣插槽的侧面开口上下端处分别形成有一个横向盖板插槽，用于卡住第一可移动盖板和第二可移动盖板的上下端边沿，以使C型槽口和承插卡扣插槽的内部处于封闭状态。
所述的第一可移动盖板和第二可移动盖板采用钢材、铝材或塑料材料制成。
本发明提供的预紧力自复位管片接头组件具有如下有益效果：
通过内嵌的碟簧受压变形提供预紧力以干预管片拼装阶段盾构千斤顶的施力过程，预紧力可适当抵消盾构千斤顶过大的推力，从而减少由于盾构千斤顶的推力过大、推力偏心、推力不均引起的管片裂缝、破损、掉块而影响隧道使用寿命、诱发渗水等安全隐患的突出问题。当拼装完成的管片逐渐远离盾构千斤顶时，碟簧受压变形减小有复位趋势，管片与管片连接处处于动态平衡，管片受力趋于平稳。另外，当盾构千斤顶设计推力较大时，本组件可选用弹性模量较高的碟簧，而盾构千斤顶设计推力较小时，可相应地选择弹性模量较小的碟簧。
附图说明
图1为管片拼装时本发明提供的预紧力自复位管片接头组件部分结构正视图。
图2为管片拼装完成时本发明提供的预紧力自复位管片接头组件部分结构工作状态正视图。
图3为本发明提供的预紧力自复位管片接头组件中盖板正视图。
具体实施方式
本发明主要提供的是由碟簧受压产生的预紧力而抵抗盾构千斤顶的推力过大以及施力不均的一类接头类型，可为半开放式但不局限为半开放式，本实施方式以半开放盖板式为例进行描述。
如图1—图3所示，本发明提供的预紧力自复位管片接头组件包括自复位碟簧插头、承插卡扣插槽4、第一可移动盖板9和第二可移动盖板10；其中自复位碟簧插头包括C型槽口1、T型杆件插头2、Z型碟簧托架3和碟簧12；C型槽口1嵌入在相邻两管片中后一管片的前端部，前端面与该管片的前端面齐平，并且前端面上形成有一个开孔，同时C型槽口1的一个侧面呈开口状且露在外侧；Z型碟簧托架3为帽子形状，顶面中部形成有一个杆件贯通孔，帽顶部位插入在C型槽口1上的开孔内，帽沿部位则位于C型槽口1的内部空间中；T型杆件插头2由竖杆和横杆构成，设置在C型槽口1的内部空间中，横杆的前部圆周面上向内凹陷形成有一环形卡槽5，并且横杆的前端穿过Z型碟簧托架3上的杆件贯通孔后突出在管片的前端面外部；碟簧12的中心孔套在T型杆件插头2的横杆后部；承插卡扣插槽4嵌入在相邻两管片中前一管片的后端部，后端面与该管片的后端面齐平，并且后端面上向内凹陷形成有一个能够容纳T型杆件插头2上横杆前端的承插孔6，承插孔6的中部沿垂直于承插孔6的轴向向外凹陷形成有一个C型卡扣容留槽7，同时承插卡扣插槽4的一个侧面呈开口状且露在外侧；C型卡扣8同时卡在C型卡扣容留槽7和横杆上的卡槽5内；第一可移动盖板9和第二可移动盖板10分别覆盖在C型槽口1和承插卡扣插槽4的侧面开口上。
所述的C型卡扣容留槽7和卡槽5的宽度相同。
所述的相邻两管片的前后端上对应设有多组自复位碟簧插头和承插卡扣插槽4，个数以及分布方式需根据具体工程的设计要求确定。
所述的自复位碟簧插头和承插卡扣插槽4上各部件采用高强度钢材制成。
所述的C型槽口1和承插卡扣插槽4的侧面开口上下端处分别形成有一个横向盖板插槽11，用于卡住第一可移动盖板9和第二可移动盖板10的上下端边沿，以使C型槽口1和承插卡扣插槽4的内部处于封闭状态。
所述的第一可移动盖板9和第二可移动盖板10采用钢材、铝材或塑料材料制成。
现将本发明提供的预紧力自复位管片接头组件的组装及使用方法阐述如下：
管片预制完成时可组装自复位碟簧插头，也可在管片运送至安装处之前组装自复位碟簧插头。自复位碟簧插头的组装步骤如下，首先用液压夹具适当压缩碟簧12而使碟簧12处于便于安装的长度，然后用钢丝绳固定住碟簧12，使碟簧12的长度在放入C型槽口1内部之前保持不变。然后将T型杆件插头2上的横杆从碟簧12的中心孔穿过后再从内部穿过Z型碟簧托架3上的杆件贯通孔，之后将T型杆件插头2、碟簧12和Z型碟簧托架3一起放入C型槽口1内，并使Z型碟簧托架3的帽顶部位插入在C型槽口1上的开孔内，帽沿部位则位于C型槽口1的内部空间中，剪断钢丝绳使碟簧12恢复原状，此时T型杆件插头2和碟簧12将充满C型槽口1的内部空间，横杆的前端将突出在管片的前端面外部，最后将第一可移动盖板9覆盖在C型槽口1的侧面开口上，使C型槽口1处于封闭状态，由此完成自复位碟簧插头的组装过程。
在管片拼装阶段，当管片到达拼装位置后，利用盾构千斤顶向前推动后一管片。在盾构千斤顶向前推动该管片过程中，位于该管片前端部的T型杆件插头2上横杆的前端将逐步进入位于前一管片后端部的承插卡扣插槽4上的承插孔6之中，当T型杆件插头2上的卡槽5与承插卡扣插槽4上的C型卡扣容留槽7齐平时，将C型卡扣8同时卡在C型卡扣容留槽7和横杆上的卡槽5内，以固定住T型杆件插头2与承插卡扣插槽4，随后将第二可移动盖板10覆盖在承插卡扣插槽4的侧面开口上，由此完成本预紧力自复位管片接头组件的全部组装与拼装过程。
本发明提供的预紧力自复位管片接头在拼装过程中通过碟簧的受压变形引入预紧反力来有效干预盾构千斤顶的施力过程，通过碟簧变形产生的预紧力适当抵消盾构千斤顶的推力，使得由于盾构千斤顶推力过大而引起的管片裂缝、破损、掉块等问题得到极大程度的减少，提高了管片拼装的质量和完整度，大大降低了由于管片裂缝引起的渗水问题以及其他安全隐患，降低隧道使用过程的维护成本，提高隧道使用寿命。
Claims (6)
1.一种预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的预紧力自复位管片接头组件包括自复位碟簧插头、承插卡扣插槽(4)、第一可移动盖板(9)和第二可移动盖板(10)；其中自复位碟簧插头包括C型槽口(1)、T型杆件插头(2)、Z型碟簧托架(3)和碟簧(12)；C型槽口(1)嵌入在相邻两管片中后一管片的前端部，前端面与该管片的前端面齐平，并且前端面上形成有一个开孔，同时C型槽口(1)的一个侧面呈开口状且露在外侧；Z型碟簧托架(3)为帽子形状，顶面中部形成有一个杆件贯通孔，帽顶部位插入在C型槽口(1)上的开孔内，帽沿部位则位于C型槽口(1)的内部空间中；T型杆件插头(2)由竖杆和横杆构成，设置在C型槽口(1)的内部空间中，横杆的前部圆周面上向内凹陷形成有一环形卡槽(5)，并且横杆的前端穿过Z型碟簧托架(3)上的杆件贯通孔后突出在管片的前端面外部；碟簧(12)的中心孔套在T型杆件插头(2)的横杆后部；承插卡扣插槽(4)嵌入在相邻两管片中前一管片的后端部，后端面与该管片的后端面齐平，并且后端面上向内凹陷形成有一个能够容纳T型杆件插头(2)上横杆前端的承插孔(6)，承插孔(6)的中部沿垂直于承插孔(6)的轴向向外凹陷形成有一个C型卡扣容留槽(7)，同时承插卡扣插槽(4)的一个侧面呈开口状且露在外侧；C型卡扣(8)同时卡在C型卡扣容留槽(7)和横杆上的卡槽(5)内；第一可移动盖板(9)和第二可移动盖板(10)分别覆盖在C型槽口(1)和承插卡扣插槽(4)的侧面开口上。
2.根据权利要求1所述的预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的C型卡扣容留槽(7)和卡槽(5)的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的相邻两管片的前后端上对应设有多组自复位碟簧插头和承插卡扣插槽(4)。
4.根据权利要求1所述的预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的自复位碟簧插头和承插卡扣插槽(4)上各部件采用高强度钢材制成。
5.根据权利要求1所述的预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的C型槽口(1)和承插卡扣插槽(4)的侧面开口上下端处分别形成有一个横向盖板插槽(11)，用于卡住第一可移动盖板(9)和第二可移动盖板(10)的上下端边沿，以使C型槽口(1)和承插卡扣插槽(4)的内部处于封闭状态。
6.根据权利要求1所述的预紧力自复位管片接头组件，其特征在于：所述的第一可移动盖板(9)和第二可移动盖板(10)采用钢材、铝材或塑料材料制成。
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