CN217027207U - 一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置 - Google Patents

Abstract

一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，包括上座板、下座板、弹性元件和密封润滑脂；上座板的中部为上座板承压导柱，上平板的下表面外侧为上座板导向环；下座板上表面中部为下座板承压导柱，下座板的上表面外侧为下座板导向环，下座板导向环与上座板导向环间隙配合；底座板位于下座板上下方，其与下座板之间设有平面滑动摩擦副，使下座板可在底座板上滑移；弹性元件位于上座板和下座板围成的环形空间内，并使上座板承压导柱的底面和下座板承压导柱顶面之间具有弹性变形间隙；在弹性元件、上座板和下座板围成的空间内填充有密封润滑脂。有效提高剪力键结构受力的安全可靠性，本发明满足了沉管隧道对剪力键垫层大刚度、大变形及耐久好的需求。

Description

一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置

技术领域

本实用新型涉及沉管隧道技术领域，具体说的是一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置。

背景技术

随着我国交通技术的不断发展，跨江跨海工程的建设越来越多。跨江跨海隧道作为越江越海通道工程的重要结构型式，得到广泛应用。沉管隧道法作为跨江跨海工程的高效隧道施工方法，愈来愈受到建设者的青睐。但沉管隧道接头处的差异沉降给沉管带来结构破损风险，威胁沉管隧道的安全运行。沉管接头剪力键垫层是保证沉管节段接头受力和安全的关键受力结构，是控制沉管接头剪切刚度及变形的关键部件，剪力键垫层的结构和性能是影响剪力键性能的重要因素。

目前沉管隧道采用的垫层多为橡胶垫层及盆式橡胶支座，橡胶垫层只能通过橡胶层的被动挤压传递剪力键之间的压力与变形，无法控制剪力键之间的压力和变形大小；且橡胶垫层变形较小无法适应较大的沉降变形，同时由于橡胶材料特性不可避免存在老化现象，长期使用存在性能下降的弊端。盆式橡胶支座不能满足较大的沉降变形，给剪力键结构带来较大的附加荷载，且使用寿命较短，影响剪力键的结构使用寿命安全。现有结构的剪力键垫层的受力状况及压缩变形情况无法准确获知，同时，由于剪力键垫层所处位置较为隐蔽，剪力键垫层的受力与压缩变形情况在日常巡检中难以检查，因此，能够采用智能化的手段对剪力键垫层的受力与压缩变形进行监测尤为必要。

因此，如何解决上述技术问题成为了该领域技术人员努力的方向。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，采用大刚度弹性支承元件、高性能非金属平面摩擦副，实现剪力键垫层的大刚度、大变形及低摩擦的滑移的功能，可以有效提高剪力键结构受力的安全可靠性，本实用新型满足了沉管隧道对剪力键垫层大刚度、大变形及耐久好的需求。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，包括上座板、下座板、弹性元件和密封润滑脂；

上座板设有上平板，上平板的下表面中部为上座板承压导柱，上平板的下表面外侧为上座板导向环；

下座板位于上座板下方，其设有下平板，下平板的上表面中部为下座板承压导柱，下座板的上表面外侧为下座板导向环，下座板导向环与上座板导向环间隙配合；

底座板位于下座板上下方，其与下座板之间设有平面滑动摩擦副，使下座板可在底座板上滑移；

弹性元件位于上座板和下座板围成的环形空间内，弹性元件其由套在上座板承压导柱上的上弹性体和下座板承压导柱上的下弹性体组成，上弹性体和下弹性体均为碟形，上弹性体的小端与下弹性体的小端相端设置，上弹性体大端端面与上平板的下表面相贴，下弹性体的下端端面与下平板的上表面相贴，并使上座板承压导柱的底面和下座板承压导柱顶面之间具有弹性变形间隙；

在弹性元件、上座板和下座板围成的空间内填充有密封润滑脂。

上弹性体和下弹性体均由多个金属或非金属碟形片叠加而成。

上座板导向环上设置有注脂孔。

上座板与下座板之间设置有监测到装置的压缩变形情况的传感器。

上座板的上平板上和下座板的下平板上对应设置有螺栓孔。

本实用新型有益效果是：

1、通过本实用新型，实现剪力键垫层装置的大刚度、大变形及低摩擦滑移的功能，可以有效提高剪力键结构受力的安全性及可靠性，满足了沉管隧道对剪力键垫层大刚度、大变形及耐久好的需求。

2、上座板承压导柱、下座板承压导柱及弹性元件组成装置的弹性机构，实现装置在竖向荷载作用下的弹性变形，以适应沉管剪力键部位的结构竖向位置及转角的变化。上座板导向环、上座板承压导柱、下座板承压导柱、弹性元件及下座板导向环围成的空腔内填充润滑脂，实现弹性元件与外界空气隔离，同时降低弹性元件间的磨损，以提升弹性元件的耐久性。

3、上座板导向环设置有注脂孔，以便于对空腔内的润滑脂进行补充。

4、上座板与下座板之间设置有传感器，传感器可以监测到装置的压缩变形情况，同时可根据压缩变形情况换算出装置的竖向荷载受力情况，传感器可以实时或定期地将监测到的数据发送给数据采集显示单元，传输方式可以采用有线或无线的方式进行。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的侧视结构示意图；

图4为本实用新型的图1的Ⅰ处的摩擦副结构放大图；

图5为本实用新型图1的A-A向剖视结构示意图；

图6为本实用新型的多装置排列形式示意图；

图7为本实用新型的上平板的俯视示意图；

图中：1、上座板，2、上座板导向环，3、上座板承压导柱，4、下座板承压导柱，5、弹性元件，6、下座板，7、密封润滑脂，8、下座板导向环，9、平面不锈钢滑板， 10、平面滑板，11、密封圈，12、限位板，13、底座板，14、注脂孔，15、联接螺栓，16、传感器，17、联接螺栓U形孔，18、上平板，19、下平板，20、上弹性体，21、下弹性体，22、数据采集显示单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型加以说明：

一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，包括上座板1、下座板6、弹性元件5和密封润滑脂7。

上座板1设有上平板18，上平板18的下表面中部为上座板承压导柱3，上座板承压导柱3的形状可以为圆柱形或多棱柱形等形状，其底面为平面，上平板18的下表面外侧为上座板导向环2，上座板导向环2为筒状环板。

下座板6位于上座板1下方，其设有下平板19，下平板19的上表面中部为下座板承压导柱4，下座板承压导柱4的形状可以为圆柱形或多棱柱形等形状，其顶面为平面，下座板6的上表面外侧为下座板导向环8，下座板导向环8与上座板导向环2间隙配合，下座板导向环8可插入上座板导向环2内，或者上座板导向环2插入下座板导向环8内，可实现间隙配合。

底座板13位于下座板6上下方，其与下座板6之间设有平面滑动摩擦副，平面滑动摩擦副由平面不锈钢滑板9和平面滑板10组成，使下座板6可在底座板13上滑移；在平面滑动摩擦副的外侧设有密封圈11，平面不锈钢滑板9、平面滑板10、密封圈11及底座板13组成装置的平面滑移机构，实现装置的低摩擦水平滑移功能，以适应剪力键部位的纵向位移变化及横向位移变化。可在底座板13的两侧设置有限位板12，实现垫层的横向滑移限位功能。

平面滑板10采用高性能非金属滑板，并与高光洁度的平面不锈钢滑板9表面形成偶对摩擦副，实现装置的低摩擦滑移。平面滑板10采用分片镶嵌结构固定于底座板13上，实现了摩擦滑板的高承载及可靠固定。

弹性元件5位于上座板1和下座板6围成的环形空间内，弹性元件其由套在上座板承压导柱3上的上弹性体20和下座板承压导柱4上的下弹性体21组成，上弹性体20和下弹性体21均为碟形，上弹性体20的小端与下弹性体21的小端相端设置，上弹性体20大端端面与上平板18的下表面相贴，下弹性体21的下端端面与下平板19的上表面相贴，并使上座板承压导柱3的底面和下座板承压导柱4顶面之间具有弹性变形间隙，上座板承压导柱3、下座板承压导柱4及弹性元件5组成装置的弹性机构，实现装置在竖向荷载作用下的弹性变形，以适应沉管剪力键部位的结构竖向位置及转角的变化。上座板导向环2、上座板承压导柱3、下座板导向环8及下座板承压导柱4共同组成装置的限位导向机构，以保证装置在设定压缩量下的竖向位移。

在弹性元件5、上座板1和下座板6围成的空间内填充有密封润滑脂7，即上座板导向环2、上座板承压导柱3、下座板承压导柱4、弹性元件5及下座板导向环8围成的空腔内填充润滑脂7，实现弹性元件与外界空气隔离，同时降低弹性元件间的磨损，以提升弹性元件的耐久性；上座板导向环2设置有注脂孔14，以便于对空腔内的润滑脂进行补充。

上弹性体20和下弹性体21均由多个金属或非金属碟形片叠加而成，这些碟片自身具有弹性变形力。

上座板1与下座板6之间设置有监测剪力键弹性垫层装置的压缩变形情况的传感器16。传感器16可以监测到装置的压缩变形情况，同时可根据压缩变形情况换算出装置的竖向荷载受力情况，传感器16可以实时或定期地将监测到的数据发送给数据采集显示单元22，传输方式可以采用有线或无线的方式进行。

上座板1的上平板18上和下座板6的下平板19上对应设置有螺栓孔，螺栓孔可用于螺栓安装，上座板1上的螺栓孔可设计为联接螺栓U形孔17，便于联接螺栓15的安装与拆卸，再将上座板1的螺栓孔用于与上方的隧道连接，同时便于更换在上座板1加设的调节垫层高度，不需要拆卸与隧道连接的螺栓，就可达到垫层易于更换的目的，垫层可设计为三块，中间为整块可抽出的平板，两侧为具有U形孔的平板。

上座板1与下座板6的联接可以采用螺栓联接与可以采用焊接方式联结，在使用时将联接打断即可使用。

整套装置可排列使用，排列使用时可共用一个底座板，多个上座板可连接为一体，多个下座板也可连接为一体，如图2、图3所示，为两套装置并列使用，如图6所示，为四套装置排列使用。本实用新型克服了现有沉管隧道剪力键垫层装置存在的缺陷与不足，实现剪力键垫层装置的大刚度、大变形及低摩擦的滑移的功能，有效提升了剪力键结构受力的安全可靠性。

以上仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制或限定本实用新型。对于本领域的研究或技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所声明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，其特征在于：包括上座板（1）、下座板（6）、弹性元件（5）和密封润滑脂（7）；

上座板（1）设有上平板（18），上平板（18）的下表面中部为上座板承压导柱（3），上平板（18）的下表面外侧为上座板导向环（2）；

下座板（6）位于上座板（1）下方，其设有下平板（19），下平板（19）的上表面中部为下座板承压导柱（4），下座板（6）的上表面外侧为下座板导向环（8），下座板导向环（8）与上座板导向环（2）间隙配合；

底座板（13）位于下座板（6）上下方，其与下座板（6）之间设有平面滑动摩擦副，使下座板（6）可在底座板（13）上滑移；

弹性元件（5）位于上座板（1）和下座板（6）围成的环形空间内，弹性元件其由套在上座板承压导柱（3）上的上弹性体（20）和下座板承压导柱（4）上的下弹性体（21）组成，上弹性体（20）和下弹性体（21）均为碟形，上弹性体（20）的小端与下弹性体（21）的小端相端设置，上弹性体（20）大端端面与上平板（18）的下表面相贴，下弹性体（21）的下端端面与下平板（19）的上表面相贴，并使上座板承压导柱（3）的底面和下座板承压导柱（4）顶面之间具有弹性变形间隙；

在弹性元件（5）、上座板（1）和下座板（6）围成的空间内填充有密封润滑脂（7）。

2.如权利要求1所述的一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，其特征在于：上弹性体（20）和下弹性体（21）均由多个金属或非金属碟形片叠加而成。

3.如权利要求1所述的一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，其特征在于：上座板导向环（2）上设置有注脂孔（14）。

4.如权利要求1所述的一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，其特征在于：上座板（1）与下座板（6）之间设置有监测剪力键弹性垫层装置的压缩变形情况的传感器（16）。

5.如权利要求1所述的一种沉管隧道用的剪力键弹性垫层装置，其特征在于：上座板（1）的上平板（18）上和下座板（6）的下平板（19）上对应设置有螺栓孔。

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