CN210370707U - 用于隧道初期支护的弹性钢架 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于隧道初期支护领域，具体公开了用于隧道初期支护的弹性钢架，由若干个钢架单元串联而成，相邻钢架单元之间通过连接件转动连接，连接件包括转动板、转动配合板和连接轴，转动板和转动配合板分别固定在相邻两个钢架单元端部，且转动板和转动配合板通过连接轴转动连接，转动板和转动配合板之间还连有弹性件。当隧道发生大变形时，在相邻钢架单元连接处就会产生较大的弯矩动力响应和转动变形，从而会引发转动板和转动配合板的相对转动，导致弹性件被挤压，以此来减小钢架整体受隧道围岩大变形的响应，从而使得钢架整体能够适应隧道围岩较大变形，避免传统一体式钢架受围岩大变形而发生不可恢复的形变甚至破坏。

Description

用于隧道初期支护的弹性钢架

技术领域

本实用新型涉及隧道初期支护领域，具体涉及用于隧道初期支护的弹性钢架。

背景技术

隧道开挖过程中，围岩软弱破碎较为严重且自稳性较差时，为防止围岩的过渡变形和隧道坍塌，开挖后必须立即进行初期支护，初期支护结构为钢拱架(简称钢架)、锚杆、钢筋网和喷射混凝土相结合构成的联合支护，能够增强支护的有效性，且受力条件较好。

传统的钢架通常采用型钢(常用工字钢)，加工成所需形状，按整榀进行安装。但是这种传统的一体式的刚性拱架变形能力较差，当隧道围岩具有较大变形时，传统钢架不能适应围岩的较大变形，钢架会发生较大形变甚至破坏，导致隧道初期支护失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于隧道初期支护的弹性钢架，以适应隧道围岩较大变形。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

用于隧道初期支护的弹性钢架，由若干个钢架单元串联而成，相邻钢架单元之间通过连接件转动连接，连接件包括转动板、转动配合板和连接轴，转动板和转动配合板分别固定在相邻两个钢架单元端部，且转动板和转动配合板通过连接轴转动连接，转动板和转动配合板之间还连有弹性件。

本方案的原理和有益效果在于：

当隧道发生大变形时，在相邻钢架单元连接处就会产生较大的弯矩动力响应和转动变形，从而会引发转动板和转动配合板的相对转动，导致转动板和转动配合板之间的弹性件被挤压，以此来减小钢架整体受隧道围岩大变形的响应，从而使得钢架整体能够适应隧道围岩较大变形，避免传统一体式钢架受围岩大变形而发生不可恢复的形变甚至破坏。

进一步，弹性件为弯曲弹簧，弯曲弹簧的圆心与连接轴的轴线重合。由于转动板和转动配合板在相对转动时，是以连接轴的轴线为圆心进行转动，采用弯曲弹簧能够适应转动板和转动配合板转动的特性。

进一步，弯曲弹簧至少为两个。多个弯曲弹簧的整体弹性性能更好，支撑力也更大。

进一步，转动板上与转动配合板相对的侧面开设有形状与完全弹簧配合的弧形凹槽，弯曲弹簧设置在弧形凹槽内，转动配合板与转动板相对的侧面上固定有推压柱，推压柱滑动连接在弧形凹槽内。将弯曲弹簧设置在转动板上的凹槽内，弯曲弹簧不会影响转动板与转动配合板之间的转动。

进一步，弧形凹槽的横截面呈倒“T”形。采用此种形状的弧形凹槽，能对其中的弯曲弹簧形成支撑，避免弯曲弹簧滑出。

进一步，转动板与转动配合板相贴。转动配合板能够对转动板上的弧形凹槽形成覆盖，对弧形凹槽内的弯曲弹簧形成保护，避免混凝土或者其他泥土等混入弯曲弹簧的间隙内，影响弯曲弹簧的压缩变形。

进一步，转动板和转动配合板端部均呈弧形。转动板和转动配合板端部光滑，在转动时不易碰到其他部件。

进一步，转动板和转动配合板上开有可相互正对的轴孔，连接轴穿过轴孔。通过连接轴与轴孔之间的配合，即可实现转动板和转动配合板之间的转动连接。

进一步，转动板和转动配合板均通过螺栓连接在钢架单元上。相比固定连接的其他方式比如焊接等，能避免焊接时产生火花造成隧道内发生爆炸的情况。

进一步，连接件为两个。采用两个连接件能够使得转动板与转动配合板之间的连接效果更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视图；

图2为图1中连接件的放大图；

图3为图2的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：钢架单元1、连接件2、转动板21、转动配合板22、连接轴23、螺栓3、推压柱4、弯曲弹簧5。

实施例一

如图1所示，本实施例的用于隧道初期支护的弹性钢架，由多个钢架单元1串联而成，本实施例中钢架单元1的数量为三个，相邻钢架单元1之间通过连接件2转动连接。

连接件2的结构如图2和图3所示，相邻钢架单元1之间的连接件2数目为两个，连接件2均包括转动板21、转动配合板22和连接轴23，转动板21和转动配合板22分别通过螺栓3固定在相邻两个钢架单元1端部，具体固定位置为钢架单元1(工字钢)的腹板上。转动板21和转动配合板22上开有可相互正对的轴孔，轴孔内贯穿有一根连接轴23，转动板21和转动配合板22通过连接轴23和轴孔的配合实现转动连接。

转动板21与转动配合板22相贴，且转动板21位于转动配合板22内侧，转动板21和转动配合板22端部均呈弧形，转动板21上与转动配合板22相对的侧面上开设有一个弧形凹槽，弧形凹槽的圆心与连接轴23的轴线重合，弧形凹槽内设置有一个形状与弧形凹槽配合的弯曲弹簧5，转动配合板22上与转动板21相对的侧面上固定有推压柱4，推压柱4滑动连接在弧形凹槽内。弧形凹槽的横截面呈倒“T”形，能对其中的弯曲弹簧5形成支撑，避免弯曲弹簧5滑出。

采用本实用新型对隧道进行初期支护，当隧道围岩发生较大变形时，在相邻钢架单元1连接处就会产生较大的弯矩动力响应和转动变形，从而会引发转动板21和转动配合板22的相对转动，导致转动板21和转动配合板22之间的弯曲弹簧5被推压柱4挤压，弯曲弹簧5发生压缩变形，以此来减小钢架整体受隧道围岩大变形的响应，从而使得钢架整体能够适应隧道围岩较大变形，避免传统的一体式钢架受围岩大变形而发生不可恢复的形变甚至破坏。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：转动板21上的弧形凹槽为至少两个，弧形凹槽内均设置有弯曲弹簧5。多个弯曲弹簧5的整体弹性性能更好，支撑力也更大。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：由若干个钢架单元串联而成，相邻钢架单元之间通过连接件转动连接，所述连接件包括转动板、转动配合板和连接轴，转动板和转动配合板分别固定在相邻两个钢架单元端部，且转动板和转动配合板通过连接轴转动连接，转动板和转动配合板之间还连有弹性件。

2.根据权利要求1所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述弹性件为弯曲弹簧，所述弯曲弹簧的圆心与连接轴的轴线重合。

3.根据权利要求2所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述弯曲弹簧至少为两个。

4.根据权利要求3所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述转动板上与转动配合板相对的侧面开设有形状与完全弹簧配合的弧形凹槽，所述弯曲弹簧设置在弧形凹槽内，所述转动配合板与转动板相对的侧面上固定有推压柱，所述推压柱滑动连接在弧形凹槽内。

5.根据权利要求4所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述弧形凹槽的横截面呈倒“T”形。

6.根据权利要求5所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述转动板与转动配合板相贴。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述转动板和转动配合板端部均呈弧形。

8.根据权利要求7所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述转动板和转动配合板上开有可相互正对的轴孔，所述连接轴穿过所述轴孔。

9.根据权利要求1所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述转动板和转动配合板均通过螺栓连接在钢架单元上。

10.根据权利要求1所述的用于隧道初期支护的弹性钢架，其特征在于：所述连接件为两个。

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