CN203796279U - 复合管片的抗剪结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合管片的抗剪结构，所述复合管片为钢板与混凝土的复合结构，其特征在于所述复合管片一侧端板的环向接头上具有凸榫，另一侧端板的环向接头上具有凹槽，所述凸榫和所述凹槽的位置一一对应，且形状和大小适配，在所述环向接头上具有双排环向螺栓孔。本实用新型的优点是，通过控制凸榫与凹槽之间的间隙等于螺杆与螺栓孔之间的间隙来控制剪力的传递；通过采用双排螺栓与凹凸榫组合的抗剪结构，从而有效提高复合管片接头的抗剪承载力，增加其抗剪能力的储备，进而提高接头连接的可靠度；此外，通过令凸榫和凹槽的斜边采用同一坡率来降低机加工费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及盾构管片，具体涉及一种复合管片的抗剪结构。
背景技术
盾构隧道衬砌结构是由若干管片通过环向螺栓与纵向螺栓拼装而组成的，因此管片接头的设计是盾构隧道设计过程中一项重要的工作。在圆形隧道中管片接头主要以承受弯矩与轴力为主，而在非圆形隧道如矩形盾构隧道中的管片接头则主要以承受弯矩与剪力为主。
复合管片中接头的连接根据使用要求，有时采用双排螺栓的形式，这种连接形式同地上钢结构中的连接类似。根据钢结构有关设计规范，精制螺栓连接中，孔径需比杆径大0.3-0.5mm，粗制螺栓连接孔径需比杆径大1.0-1.5mm。盾构隧道是通过预制管片的拼装而形成的结构，为了能够在盾构有限的空间中实现管片的拼装，螺栓孔孔径与螺栓之间的间隙通常控制在3mm以上,如图1所示。通过以上分析可以看出，管片中采用的螺栓连接与地上钢结构的螺栓连接控制误差是不同的。
在螺栓孔与螺杆之间的间隙超过规范规定值的情况下，螺栓的抗剪承载力的评估成为设计中的难点。螺栓群在剪力作用下，可能发生剪力分配不均匀的情况，最不利工况可能为部分螺栓承受全部剪力而逐渐破坏的工况。提高管片接头的抗剪承载力，增加其抗剪储备能力也是增加工程整体可靠度的一个措施。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种复合管片的抗剪结构，该抗剪结构通过在环向接头上设置双排环向螺栓孔以及与之相适配的凸榫、凹槽，以提高复合管片接头的抗剪承载能力。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种复合管片的抗剪结构，所述复合管片为钢板与混凝土的复合结构，其特征在于所述复合管片一侧端板的环向接头上具有凸榫，另一侧端板的环向接头上具有凹槽，所述凸榫和所述凹槽的位置一一对应，且形状和大小适配，在所述环向接头上具有双排环向螺栓孔。
所述凸榫和所述凹槽位于所述端板高度的1/3～1/2处。
所述凸榫和所述凹槽位于所述双排环向螺栓孔之间。
所述凸榫与所述凹槽之间配合的间隙量等于所述环向螺栓孔与其中螺杆之间的间隙量。
所述凸榫与所述端板之间为一体结构或焊接连接。
本实用新型的优点是，通过控制凸榫与凹槽之间的间隙等于螺杆与螺栓孔之间的间隙来控制剪力的传递；通过采用双排螺栓与凹凸榫组合的抗剪结构，从而有效提高复合管片接头的抗剪承载力，增加其抗剪能力的储备，进而提高接头连接的可靠度；此外，通过令凸榫和凹槽的斜边采用同一坡率来降低机加工费用。
附图说明
图1为现有技术中盾构隧道螺栓孔与螺杆直径之间的间隙示意图；
图2为本实用新型中环向接头上布置有双排环向螺栓孔的示意图；
图3为本实用新型中环向接头上设置凸榫与凹槽的示意图；
图4为本实用新型中相连复合管片拼接后凸榫与凹槽的位置关系图；
图5为本实用新型中凸榫凹槽上的斜边坡率关系图；
图6为本实用新型中凸榫的焊接工艺示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-6，图中标记1-9分别为：环向螺栓孔1、环向接头2、端板3、凹槽4、凸榫5、间隙6、间隙7、螺杆8、斜边9。
实施例：本实施例具体涉及一种复合管片的抗剪结构，该复合管片具体是指混凝土与钢板的复合结构，即混凝土的六面均包覆有钢板，复合管片常用于非圆形断面的盾构隧道中，具体是矩形盾构隧道或其它异形盾构隧道中，在这种使用条件下，与圆形盾构隧道相比，复合管片接头需要承受较大的剪力，为了提高复合管片接头的抗剪可靠性，在复合管片的环向接头上设置了双重抗剪结构，并对环向接头的抗剪结构进行了优化设计，以降低机加工费用。
如图2-4所示，复合管片的两侧为环向接头2，用以相邻复合管片之间的拼装连接，相邻环向接头2之间的拼接面即为复合管片的端板3，在环向接头2的端板3上设置有双排环向螺栓孔1，两侧端板3上的各环向螺栓孔1的位置相互对应，在环向螺栓孔1内设置螺杆8以使相邻环向接头2之间连接固定，通过增加螺栓的个数来提高复合管片环向接头2的抗剪承载能力；同时在复合管片的一侧端板3上设置有凸榫5，其另一侧端板3上设置有凹槽4，,凸榫5和凹槽4的位置一一对应，且形状和大小相互适配，凹槽4和凸榫5位于双排环向螺栓孔1之间，具体位于端板3高度的1/3～1/2处，当环向螺栓孔1内的螺杆8发生剪切破坏后，该凹槽凸榫结构能承担剪切荷载的作用。如图4所示，凸榫5与凹槽4之间的间隙6同螺栓孔1与螺杆8之间的间隙7相同，这样设计的目的在于螺杆8在发生剪切破坏时，会发生较大的变形，而凸榫5与凹槽4的变形相对较小；在螺杆8发生较大变形时，凸榫5与凹槽4之间会发生相互作用，从而分担部分剪力荷载。
如图5、6所示，为了降低复合管片的机加工费用，将端板表面的凸起及凹槽的斜边9采用同一坡率进行设计。这样在机加工阶段减少更换加工刀具的次数，从而降低加工工时，减少机加工费用。同时，在加工带有凸榫5的端板3时，通常端板3采用的厚度为凸榫5处钢板的厚度，会造成钢板的严重浪费，在满足焊缝抗剪承载力的条件下，在凸榫5处采用钢板拼接的方式，如图6所示，这样可减少加工端板3时的钢材浪费，降低加工成本。
在本实施例中，通过以上措施可有效地提高复合管片环向接头的抗剪承载力，增加其抗剪能力储备，并提高接头连接的可靠度。为了降低端板的机加工费用，对钢板表面的凸榫与凹槽的斜边坡度采用了同一坡率。在满足抗剪受力要求的情况下，对凸榫的抗剪钢板采用了焊接的方式。通过以上的优化设计，可减低管片的机加工的费用。
Claims (5)
1.一种复合管片的抗剪结构，所述复合管片为钢板与混凝土的复合结构，其特征在于所述复合管片一侧端板的环向接头上具有凸榫，另一侧端板的环向接头上具有凹槽，所述凸榫和所述凹槽的位置一一对应，且形状和大小适配，在所述环向接头上具有双排环向螺栓孔。
2.根据权利要求1所述的一种复合管片的抗剪结构，其特征在于所述凸榫和所述凹槽位于所述端板高度的1/3～1/2处。
3.根据权利要求1所述的一种复合管片的抗剪结构，其特征在于所述凸榫和所述凹槽位于所述双排环向螺栓孔之间。
4.根据权利要求1所述的一种复合管片的抗剪结构，其特征在于所述凸榫与所述凹槽之间配合的间隙量等于所述环向螺栓孔与其中螺杆之间的间隙量。
5.根据权利要求1所述的一种复合管片的抗剪结构，其特征在于所述凸榫与所述端板之间为一体结构或焊接连接。
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