CN112901206B - 一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置，包括八个内支撑架、八个外支撑架和八个连接撑架，所述内支撑架包括两个基座板、三个纵梁架、九个横梁架、四个撑板架和两个T形撑板；本装置以土结构力学中理想塑性理论的极限分析法为设计基础，通过内支撑架配合外支撑架，并在其机械机构的基础上配合连接撑架，将整体装置的外形为正八边形，且每处交点的下桁架及上桁架分别连接内支撑架及连接撑架，三组节点叠加支撑，形成三角楔形脱离体，提高对松软岩层或淤泥土的地基承载力，与此同时利用弧形的三角楔形调节与土层所配合的滑动面上的各点法向应力，进而通过减小抗剪强度与滑动力的比值的方式来增大结构安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及隧道支护技术领域，特别涉及一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置。
背景技术
城市管廊，是指在城市地下建造的管线公共隧道，将电力、通信、燃气、给水、热力、排水等两种以上市政管线集中敷设在该隧道内，实施统一规划、设计、施工和维护；
但是根据实际情况，部分城市的松岩土层内进行管廊锚杆固定土墙式铺设，以正平面视角来看，其跨度越大，支护架的水平拉力难以承受土体侧压力，并且跨度越大，悬臂自身每处金属应力在地心引力、称重剪切力及土层水平拉力的三重撕扯下，其使用寿命会大幅度降低，对于施工而言会产生较大的制约与影响。
为此，提出一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置，包括八个内支撑架、八个外支撑架和八个连接撑架，所述内支撑架包括两个基座板、三个纵梁架、九个横梁架、四个撑板架和两个T形撑板；
所述纵梁架的外表面焊接于两个所述基座板的内侧壁，九个所述横梁架的外表面焊接于所述纵梁架的外表面，四个所述撑板架的后表面焊接于所述纵梁架和所述横梁架的前表面，所述T形撑板的外表面焊接于所述纵梁架和所述横梁架的前表面；
所述外支撑架与所述内支撑架焊接，所述外支撑架包括上梁筋、下梁筋、顶壁撑板、十个侧壁撑板和底部撑板；
所述上梁筋的下表面通过所述侧壁撑板与所述下梁筋的上表面焊接，所述上梁筋的外表面与所述顶壁撑板的外表面焊接，所述下梁筋的外表面与所述底部撑板的外表面焊接。
作为本技术方案的进一步优选的：所述外支撑架还包括十个互相对称的交叉撑架，所述交叉撑架的上表面与所述上梁筋的下表面焊接，所述交叉撑架的下表面与所述下梁筋的上表面焊接；
交叉撑架负责为上梁筋及下梁筋提供辅助支撑力，进而帮助上梁筋及下梁筋增加抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
作为本技术方案的进一步优选的：所述交叉撑架的内侧壁与所述侧壁撑板的外表面焊接；
交叉撑架与侧壁撑板的配合使得外支撑架形成一组矩形结构，进而满足后续与其他结构的配合需求，同时增加自身的抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
作为本技术方案的进一步优选的：所述外支撑架还包括下桁架和上桁架，所述下桁架的外表面焊接于所述下梁筋的外表面，所述上桁架的外表面焊接于所述上梁筋的外表面，所述外支撑架通过所述上桁架和所述内支撑架的所述基座板及T形撑板焊接；
外支撑架通过上桁架连接内支撑架，一方面用于避免增加侧壁撑板的金属疲劳系数，另一方面辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
作为本技术方案的进一步优选的：所述纵梁架的外表面均匀焊接有T形加强筋，所述T形加强筋的外表面与所述T形撑板的外表面焊接；
T形加强筋用于辅助提高纵梁架的承载能力，辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
作为本技术方案的进一步优选的：所述上梁筋、所述下梁筋和所述侧壁撑板的内侧壁均匀焊接有梯形加强筋；
梯形加强筋在交叉撑架与侧壁撑板的配合使得外支撑架形成一组矩形结构的基础上，为其改善四边角的应力关系，辅助提高承载能力，同时增加自身的抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
作为本技术方案的进一步优选的：八个所述外支撑架的外表面均匀环形焊接于所述连接撑架的外表面，所述连接撑架包括底部基座和两个结构架，所述底部基座的两侧面分别与所述结构架的外表面焊接，所述结构架的外表面焊接于两个所述外支撑架的所述下桁架；
外支撑架通过下桁架连接于连接撑架，一方面用于避免增加侧壁撑板的金属疲劳系数，另一方面辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
作为本技术方案的进一步优选的：所述底部基座的上表面对称焊接有两个第一滑轨，所述底部基座的上表面对称焊接有两个第二滑轨；
第一滑轨和第二滑轨可以用于安装小型有轨无人运输车，在本结构使用时可以进行后台监视，满足智慧城市的建设需求；同时也可以利用滑轨内部的中空通槽排放导线，用于安置照明灯等设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本装置以土结构力学中理想塑性理论的极限分析法为设计基础，通过内支撑架配合外支撑架，并在其机械机构的基础上配合连接撑架，将整体装置的外形为正八边形，且每处交点的下桁架及上桁架分别连接内支撑架及连接撑架，三组节点叠加支撑，形成三角楔形脱离体，提高对松软岩层或淤泥土的地基承载力，与此同时利用弧形的三角楔形调节与土层所配合的滑动面上的各点法向应力，进而通过减小抗剪强度与滑动力的比值的方式来增大结构安全系数，从而使得本结构能够稳固适用于松软或淤泥岩层不受应力干扰，显著提高结构使用寿命；
二、本装置的内支撑架、外支撑架及连接撑架均为双层设计，在满足魏锡克法设计原理的同时间接的提高了与本结构所配合的连续墙土层的结构刚度，从而使得本结构在软弱的冲积层、中硬地层、密实的砂砾层以及岩石的地基中都可施工，极大地满足了适用性需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一视角立体结构示意图；
图2为本发明的另一视角立体结构示意图；
图3为本发明的内支撑架一视角立体结构示意图；
图4为本发明的连接撑架立体结构示意图；
图5为本发明的内支撑架另一视角立体结构示意图；
图6为本发明的外支撑架立体结构示意图。
附图标记：1、内支撑架；101、基座板；102、纵梁架；103、横梁架；104、撑板架；105、T形撑板；106、T形加强筋；2、外支撑架；201、上梁筋；202、下梁筋；203、交叉撑架；204、下桁架；205、上桁架；206、顶壁撑板；207、侧壁撑板；208、梯形加强筋；209、底部撑板；3、连接撑架；301、底部基座；302、结构架；303、第一滑轨；3031、第二滑轨。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
实施例
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置，包括八个内支撑架1、八个外支撑架2和八个连接撑架3，内支撑架1包括两个基座板101、三个纵梁架102、九个横梁架103、四个撑板架104和两个T形撑板105；
纵梁架102的外表面焊接于两个基座板101的内侧壁，九个横梁架103的外表面焊接于纵梁架102的外表面，四个撑板架104的后表面焊接于纵梁架102和横梁架103的前表面，T形撑板105的外表面焊接于纵梁架102和横梁架103的前表面；
外支撑架2与内支撑架1焊接，外支撑架2包括上梁筋201、下梁筋202、顶壁撑板206、十个侧壁撑板207和底部撑板209；
上梁筋201的下表面通过侧壁撑板207与下梁筋202的上表面焊接，上梁筋201的外表面与顶壁撑板206的外表面焊接，下梁筋202的外表面与底部撑板209的外表面焊接。
本实施例中，具体的：外支撑架2还包括十个互相对称的交叉撑架203，交叉撑架203的上表面与上梁筋201的下表面焊接，交叉撑架203的下表面与下梁筋202的上表面焊接；
交叉撑架203负责为上梁筋201及下梁筋202提供辅助支撑力，进而帮助上梁筋201及下梁筋202增加抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
本实施例中，具体的：交叉撑架203的内侧壁与侧壁撑板207的外表面焊接；
交叉撑架203与侧壁撑板207的配合使得外支撑架2形成一组矩形结构，进而满足后续与其他结构的配合需求，同时增加自身的抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
本实施例中，具体的：外支撑架2还包括下桁架204和上桁架205，下桁架204的外表面焊接于下梁筋202的外表面，上桁架205的外表面焊接于上梁筋201的外表面，外支撑架2通过上桁架205和内支撑架1的基座板101及T形撑板105焊接；
外支撑架2通过上桁架205连接内支撑架1，一方面用于避免增加侧壁撑板207的金属疲劳系数，另一方面辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
本实施例中，具体的：纵梁架102的外表面均匀焊接有T形加强筋106，T形加强筋106的外表面与T形撑板105的外表面焊接；T形加强筋106用于辅助提高纵梁架102的承载能力，辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
本实施例中，具体的：上梁筋201、下梁筋202和侧壁撑板207的内侧壁均匀焊接有梯形加强筋208；梯形加强筋208在交叉撑架203与侧壁撑板207的配合使得外支撑架2形成一组矩形结构的基础上，为其改善四边角的应力关系，辅助提高承载能力，同时增加自身的抗弯系数及抗疲劳系数，有效应对土层剪切力的直线冲击。
本实施例中，具体的：八个外支撑架2的外表面均匀环形焊接于连接撑架3的外表面，连接撑架3包括底部基座301和两个结构架302，底部基座301的两侧面分别与结构架302的外表面焊接，结构架302的外表面焊接于两个外支撑架2的下桁架204；
外支撑架2通过下桁架204连接于连接撑架3，一方面用于避免增加侧壁撑板207的金属疲劳系数，另一方面辅助增加机构配合稳定性，提高整体结构的使用寿命。
本实施例中，具体的：底部基座301的上表面对称焊接有两个第一滑轨303，底部基座301的上表面对称焊接有两个第二滑轨3031；
第一滑轨303和第二滑轨3031可以用于安装小型有轨无人运输车，在本结构使用时可以进行后台监视，满足智慧城市的建设需求；同时也可以利用滑轨内部的中空通槽排放导线，用于安置照明灯等设备。
本实施例中，具体的：外支撑架2与连接撑架3的外部需要铺设连续墙体，用于满足管廊使用需求。
工作原理或者结构原理：本装置以土结构力学中理想塑性理论的极限分析法为设计基础，通过八组内支撑架1配合八组外支撑架2，其中外支撑架2通过上桁架205连接内支撑架1，外支撑架2通过下桁架204连接于连接撑架3，最终将整体装置的外形为正八边形，使得每两组外支撑架2配合于一组连接撑架3时形成三角楔形脱离体，且在此位置的内支撑架1、外支撑架2和连接撑架3形成三组节点叠加支撑，提高对松软岩层或淤泥土的地基承载力，与此同时利用弧形的三角楔形面调节与土层所配合的滑动面上的各点法向应力，进而通过减小抗剪强度与滑动力的比值的方式来增大结构安全系数，从而使得本结构能够稳固适用于松软或淤泥岩层不受应力干扰，显著提高结构使用寿命；
同时本装置的内支撑架1、外支撑架2及连接撑架3均为双层设计，在满足魏锡克法设计原理的同时间接的提高了与本结构所配合的连续墙土层的结构刚度，从而使得本结构在软弱的冲积层、中硬地层、密实的砂砾层以及岩石的地基中都可施工，极大地满足了适用性需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种城市管廊暗挖隧道联合支护装置，包括八个内支撑架(1)、八个外支撑架(2)和八个连接撑架(3)，其特征在于：所述内支撑架(1)包括两个基座板(101)、三个纵梁架(102)、九个横梁架(103)、四个撑板架(104)和两个T形撑板(105)；
所述纵梁架(102)的外表面焊接于两个所述基座板(101)的内侧壁，九个所述横梁架(103)的外表面焊接于所述纵梁架(102)的外表面，四个所述撑板架(104)的后表面焊接于所述纵梁架(102)和所述横梁架(103)的前表面，所述T形撑板(105)的外表面焊接于所述纵梁架(102)和所述横梁架(103)的前表面；
所述外支撑架(2)与所述内支撑架(1)焊接，所述外支撑架(2)包括上梁筋(201)、下梁筋(202)、顶壁撑板(206)、十个侧壁撑板(207)和底部撑板(209)；
所述上梁筋(201)的下表面通过所述侧壁撑板(207)与所述下梁筋(202)的上表面焊接，所述上梁筋(201)的外表面与所述顶壁撑板(206)的外表面焊接，所述下梁筋(202)的外表面与所述底部撑板(209)的外表面焊接。
2.根据权利要求1所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述外支撑架(2)还包括十个互相对称的交叉撑架(203)，所述交叉撑架(203)的上表面与所述上梁筋(201)的下表面焊接，所述交叉撑架(203)的下表面与所述下梁筋(202)的上表面焊接。
3.根据权利要求2所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述交叉撑架(203)的内侧壁与所述侧壁撑板(207)的外表面焊接。
4.根据权利要求1所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述外支撑架(2)还包括下桁架(204)和上桁架(205)，所述下桁架(204)的外表面焊接于所述下梁筋(202)的外表面，所述上桁架(205)的外表面焊接于所述上梁筋(201)的外表面，所述外支撑架(2)通过所述上桁架(205)和所述内支撑架(1)的所述基座板(101)及T形撑板(105)焊接。
5.根据权利要求1所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述纵梁架(102)的外表面均匀焊接有T形加强筋(106)，所述T形加强筋(106)的外表面与所述T形撑板(105)的外表面焊接。
6.根据权利要求1所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述上梁筋(201)、所述下梁筋(202)和所述侧壁撑板(207)的内侧壁均匀焊接有梯形加强筋(208)。
7.根据权利要求4所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：八个所述外支撑架(2)的外表面均匀环形焊接于所述连接撑架(3)的外表面，所述连接撑架(3)包括底部基座(301)和两个结构架(302)，所述底部基座(301)的两侧面分别与所述结构架(302)的外表面焊接，所述结构架(302)的外表面焊接于两个所述外支撑架(2)的所述下桁架(204)。
8.根据权利要求7所述的城市管廊暗挖隧道联合支护装置，其特征在于：所述底部基座(301)的上表面对称焊接有两个第一滑轨(303)，所述底部基座(301)的上表面对称焊接有两个第二滑轨(3031)。
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