CN216275826U - 悬浮隧道管节接头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种悬浮隧道管节接头结构，包括首部管节接头和尾部管节接头，所述首部管节接头和尾部管节接头上分别设有用于二者相互连接的首部连接端和尾部连接端，所述首部连接端外壁设有多个凸起的第一抗力键，所述尾部连接端内壁设有多个凸起的第二抗力键，相邻所述第一抗力键之间形成第一抗力键槽，相邻所述第二抗力键之间形成第二抗力键槽，所述第一抗力键槽与所述第二抗力键一一对应，所述第二抗力键槽与所述第一抗力键一一对应。保证悬浮隧道管节在各个方向上荷载作用下不发生过大的相对位移，该接头结构具有良好的受荷稳定性和变形能力，能够满足复杂海洋环境下水中悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

Description

悬浮隧道管节接头结构

技术领域

本实用新型涉及悬浮隧道连接技术领域，具体而言，为一种悬浮隧道管节接头结构。

背景技术

跨海悬浮隧道(Submerged Floating Tunnel，简称SFT)，又称为阿基米德桥或“PDA”桥，是一种能够跨越海峡、海湾、湖泊等各种水域的新型建筑结构，可供各种陆上交通工具与行人通行，也可以铺设各种管道和电缆。其具有对环境条件的兼容性好、对生态环境的影响小、对水道通航干扰小、交通运输能力强、建设成本相对较低等优点，应用前景十分广阔。在过去几十年，悬浮隧道因其优异的功能性而受到各国专家学者的关注与研究，但时至今日，世界范围内并未有一例已建或是在建的跨海悬浮隧道实际工程，相关的理论研究也并未形成系统、完备的体系。复杂海况下悬浮隧道整体管节结构受力特征、极端环境荷载下结构支撑系统的结构稳定性、管节接头形式及其受荷响应特性等重大核心科学难题，以及深水复杂环境施工工艺、设备制作、工程风险、健康监测、科研管理、结构安全等级评估等一系列工程技术问题仍需突破。在亟待解决的问题中，管节间连接结构的设计是包括悬浮隧道在内所有水下结构至关重要的环节。目前国内外相关研究主要集中于沉管隧道、盾构隧道等水下结构，鲜见关于悬浮隧道管节间连接方式的研究报导。

以沉管隧道为例，其管节接头按所在位置可分为中间接头、岸边接头和最终接头，而按照形式可分为柔性接头、刚性接头。通常情况下，中间接头采用柔性接头，而岸边接头和最终接头则主要采用刚性接头。然而悬浮隧道的管节接头并不能照搬沉管隧道的模式，原因在于虽然悬浮隧道与沉管隧道皆为水下结构，但两者的工作环境有着不小的差别。

悬浮隧道通常设于深度数十米的水域，隧道外侧存在波浪、洋流、船行波等流体荷载，内侧存在火车、汽车、行人等移动荷载，在多种因素的共同作用下隧道管节间的受力状况极为复杂。这种情况下，若是选用刚性接头会让管节接头处承受很高的内力从而造成接头的结构破坏；若是选用柔性接头，接头处将出现较大的位移与变形，进而导致其渗漏造成结构安全问题。而沉管隧道通常建于地底，其受的荷载与变形并没有悬浮隧道的复杂，所以单一的刚性或柔性接头并不适用于悬浮隧道。而在港珠澳大桥的建设中，半刚性接头的概念被创新性地提出。

大型海上浮式结构物(Very Large Floating Structures，VLFS)是指那些尺度以公里的海洋浮式结构，由于VLFS的尺度巨大，显然不可能整体制作，因此VLFS必然是一个模块化结构，需要通过特殊设计的连接构件将各个模块连接起来。国内外学者也针对VLFS的连接构件展开了研究，由于VLFS所处工作环境也受波浪和洋流的影响，其位移和运动方式与悬浮隧道有相似之处。但由于基本结构形式、尺度及工作环境还是存在一定差异，则其连接构件形式也不能直接满足悬浮隧道的需求。

目前关于悬浮隧道连接构件的研究和实用新型大都是基于沉管隧道接头形式的改进，并未针对悬浮隧道管节接头特有的荷载工况和运动形式进行设计。故应设计一种适用于悬浮隧道管节的新型连接结构，在复合荷载作用下满足结构对相对运动和受力的要求，同时保证管节之间的水密性和减震性。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种悬浮隧道管节接头结构，该接头结构具有良好的受荷稳定性和变形能力，能够满足复杂海洋环境下水中悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种悬浮隧道管节接头结构，包括首部管节接头和尾部管节接头，所述首部管节接头和尾部管节接头上分别设有用于二者相互连接的首部连接端和尾部连接端，所述首部连接端外壁设有多个凸起的第一抗力键，所述尾部连接端内壁设有多个凸起的第二抗力键，相邻所述第一抗力键之间形成第一抗力键槽，相邻所述第二抗力键之间形成第二抗力键槽，所述第一抗力键槽与所述第二抗力键一一对应，所述第二抗力键槽与所述第一抗力键一一对应。

进一步，所述第一抗力键均布设置在所述首部连接端外壁，所述第二抗力键均布设置在所述尾部连接端内壁。

进一步，所述第一抗力键和第二抗力键的端部均设有用于缓冲减震和增强水密性的柔性支座。

进一步，所述柔性支座采用橡胶制成。

进一步，所述第一抗力键和/或第二抗力键的两侧设有用于增强水密性的柔性密封垫。

进一步，所述柔性密封垫为橡胶垫。

进一步，所述首部管节接头和尾部管节接头上设有外部连接壳管，两个所述外部连接壳管之间设有用于增强水密性的密封止水环。

进一步，所述第一抗力键和第二抗力键的底部到端部宽度逐渐减小。

本实用新型的有益效果在于：

连接时，第一抗力键位于第二抗力键槽内，第二抗力键位于第一抗力键槽内，首部连接头和尾部连接头之间通过两组抗力键和抗力键槽“咬合”连接在一起，保证悬浮隧道管节在各个方向上荷载作用下不发生过大的相对位移，该接头结构具有良好的受荷稳定性和变形能力，能够满足复杂海洋环境下水中悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型中悬浮隧道管节接头结构实施例的总体结构示意图；

图2为本实用新型中首部管节接头的结构示意图；

图3为本实用新型中尾部管节接头的结构示意图；

图4为本实用新型中首部管节接头和尾部管节接头内部连接示意图；

图5为本实用新型中首部管节接头和尾部管节接头外部连接示意图；

图6为本实用新型中首部管节接头和尾部管节接头连接处的剖面示意图；

图7为图6中A的放大示意图；

图8为本实用新型中首部管节接头的侧视图。

附图标记说明：

1-首部管节接头；2-尾部管节接头；3-首部连接端；4-尾部连接端；5-第一抗力键；6-第二抗力键；7-第一抗力键槽；8-第二抗力键槽；9-柔性支座；10-柔性密封垫；11-外部连接壳管；12-密封止水环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，为本实用新型一种悬浮隧道管节接头结构实施例的总体结构示意图。本实施例的悬浮隧道管节接头结构包括首部管节接头1和尾部管节接头2，如图2中所示，首部管节接头1和尾部管节接头2上分别设有用于二者相互连接的首部连接端3和尾部连接端4，首部连接端3外壁设有多个凸起的第一抗力键5，尾部连接端4内壁设有多个凸起的第二抗力键6，相邻第一抗力键5之间形成第一抗力键槽7，相邻第二抗力键6之间形成第二抗力键槽8，第一抗力键槽7与第二抗力键6一一对应，第二抗力键槽8与第一抗力键5一一对应。

连接时，第一抗力键5位于第二抗力键槽8内，第二抗力键6位于第一抗力键槽7内，首部连接头1和尾部连接头2之间通过两组抗力键和抗力键槽“咬合”连接在一起，该接头结构具有良好的受荷稳定性和变形能力，能够满足复杂海洋环境下水中悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

进一步，如图2和图3中所示，本实施例的第一抗力键5均布设置在所述首部连接端3外壁，第二抗力键6均布设置在尾部连接端4内壁。能够使首部连接端3和尾部连接端4周向的连接性能更好，还能够优化第一抗力键5和第二抗力键6的受力情况。

进一步，如图4中所示，本实施例的第一抗力键5和第二抗力键6的端部均设有用于缓冲减震和增强水密性的柔性支座9。具体的，本实施例的柔性支座9采用橡胶制成。

进一步，如图7中所示，本实施例的第一抗力键5和/或第二抗力键6的两侧设有用于增强水密性的柔性密封垫10。具体的，本实施例的柔性密封垫10为橡胶垫。本实施例中，在第一抗力键5和第二抗力键6的两侧均设有柔性密封垫10。

进一步，如图1-图3中所示，本实施例的首部管节接头1和尾部管节接头2上设有外部连接壳管11，两个外部连接壳管11之间设有用于增强水密性的密封止水环12。两个外部连接壳管11将首部连接端3和尾部连接端4罩住，并且二者采用密封止水环12连接，能够极大增强装置的水密性。

进一步，如图2和图3以及图8中所示，本实施例的第一抗力键5和第二抗力键6的底部到端部宽度逐渐减小。截面形状类似于等腰梯形，能够增加第一抗力键5和第二抗力键6侧边与二者相对应的抗力键槽的接触面积，增强抗扭能力。

本实用新型的悬浮隧道管节接头结构，首先，设置刚性抗力键结构能够保证悬浮隧道管节在各个方向上荷载作用下不发生过大的相对位移；其次，在抗力键相对作用的位置上设置配套的柔性橡胶支座，能减小抗力键端头的刚度，从而减小抗力键与抗力键槽之间的振动和运动加速度，将抗力键与抗力键槽之间的刚性接触转化为半刚性半柔性接触，从而增强管节接头的结构可靠性；再者，管节接头处的密封止水环等止水结构，在接头完成水力压接后，由抗力键头部安装的柔性橡胶支座、抗力键侧边之间的柔性橡胶密封件、端钢壳之间的密封止水环共同组成的止水系统能保障管节接头的水密性和减震性。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：包括首部管节接头(1)和尾部管节接头(2)，所述首部管节接头(1)和尾部管节接头(2)上分别设有用于二者相互连接的首部连接端(3)和尾部连接端(4)，所述首部连接端(3)外壁设有多个凸起的第一抗力键(5)，所述尾部连接端(4)内壁设有多个凸起的第二抗力键(6)，相邻所述第一抗力键(5)之间形成第一抗力键槽(7)，相邻所述第二抗力键(6)之间形成第二抗力键槽(8)，所述第一抗力键槽(7)与所述第二抗力键(6)一一对应，所述第二抗力键槽(8)与所述第一抗力键(5)一一对应。

2.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述第一抗力键(5)均布设置在所述首部连接端(3)外壁，所述第二抗力键(6)均布设置在所述尾部连接端(4)内壁。

3.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述第一抗力键(5)和第二抗力键(6)的端部均设有用于缓冲减震和增强水密性的柔性支座(9)。

4.根据权利要求3所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述柔性支座(9)采用橡胶制成。

5.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述第一抗力键(5)和/或第二抗力键(6)的两侧设有用于增强水密性的柔性密封垫(10)。

6.根据权利要求5所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述柔性密封垫(10)为橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述首部管节接头(1)和尾部管节接头(2)上设有外部连接壳管(11)，两个所述外部连接壳管(11)之间设有用于增强水密性的密封止水环(12)。

8.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节接头结构，其特征在于：所述第一抗力键(5)和第二抗力键(6)的底部到端部宽度逐渐减小。

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