CN217734105U - 一种悬浮隧道管节连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种悬浮隧道管节连接结构，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；所述首部连接端上均布设有多个外凸的“十”字型抗力键，所述尾部连接端上均布设有多个外凸的“工”字型抗力键，相邻所述“十”字型抗力键之间形成与所述“工”字型抗力键相匹配的“工”字型抗力键槽，相邻所述“工”字型抗力键之间形成与所述“十”字型抗力键相匹配的“十”字型抗力键槽。该连接结构具有良好的受荷稳定性和抗变形能力，能够满足复杂海洋环境下悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

Description

一种悬浮隧道管节连接结构

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连接结构。

背景技术

如图7和图8中所示，悬浮隧道，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结构受力特征、极端环境荷载下结构支撑系统稳定性、管节连接结构型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，悬浮隧道管节间连接结构的设计是其中至关重要的环节。目前国内外相关研究主要集中于沉管隧道、盾构隧道等结构，鲜见关于悬浮隧道管节间连接方式的研究报导。

目前关于悬浮隧道管节连接构件的研究和实用新型大都是基于沉管隧道接头型式的改进，并未针对悬浮隧道管节连接结构特有的荷载工况和运动型式进行设计。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连接结构，该连接结构具有良好的受荷稳定性和抗变形能力，能够满足复杂海洋环境下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：

本实用新型提出了一种悬浮隧道管节连接结构，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；

所述首部连接端上均布设有多个外凸的“十”字型抗力键，所述尾部连接端上均布设有多个外凸的“工”字型抗力键，相邻所述“十”字型抗力键之间形成与所述“工”字型抗力键相匹配的“工”字型抗力键槽，相邻所述“工”字型抗力键之间形成与所述“十”字型抗力键相匹配的“十”字型抗力键槽。

进一步，所述“十”字型抗力键与所述“十”字型抗力键槽一一对应，所述“工”字型抗力键与所述“工”字型抗力键槽一一对应。

进一步，所述“十”字型抗力键端面和/或所述“十”字型抗力键槽底面设有柔性支座，所述“工”字型抗力键端面和/或所述“工”字型抗力键槽的底面设有柔性支座，所述柔性支座用于缓冲减震。

进一步，所述柔性支座采用橡胶材料制成。

进一步，所述“十”字型抗力键上设有用于与相邻所述“工”字型抗力键相接触的“十”字型抗力键接触面，所述“工”字型抗力键上设有用于与相邻所述“十”字型抗力键相接触的“工”字型抗力键接触面，所述“十”字型抗力键接触面和/或所述“工”字型抗力键接触面上设有用于缓冲减震的柔性垫。

进一步，所述柔性垫采用橡胶材料制成。

进一步，所述首部连接端和尾部连接端之间设有增强水密性的密封机构。

进一步，所述首部连接端和尾部连接端之间设有止水环。

进一步，所述首部连接端和尾部连接端上分别设有外凸的环型凸缘，所述止水环设置在分别位于所述首部连接端和尾部连接端上的两个所述环型凸缘之间。

进一步，所述环型凸缘采用钢制成。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的悬浮隧道管节连接结构，通过在首部管节接头和尾部管节接头分别设置“十”字型抗力键和“工”字型抗力键，并在相邻“十”字型抗力键之间形成“工”字型抗力键槽、相邻“工”字型抗力键之间形成“十”字型抗力键槽，从而首部管节接头上的“十”字型抗力键可以与尾部管节接头上的“十”字型抗力键槽相配合，尾部管节接头上的“工”字型抗力键可以与首部管节接头上的“十”字型抗力键槽相配合，具有良好的受荷稳定性和抗变形能力，能够满足复杂海洋环境下悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

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为本实用新型的悬浮隧道管节连接结构实施例的示意图；

图2为本实用新型中首部管节接头实施例的示意图；

图3为本实用新型中尾部管节接头实施例的示意图；

图4为本实用新型中“工”字、“十字”型抗力键配合示意图；

图5为本实用新型中单组“工”字、“十字”型抗力键工作示意图；

图6为本实用新型中首部管节接头和尾部管节接头连接后的剖视图；

图7为悬浮隧道管节安装示意图；

图8为悬浮隧道管节连接示意图。

附图标记说明：

1-首部管节接头；101-首部连接端；1011-“十”字型抗力键；1012-“工”字型抗力键槽；2-尾部管节接头；201-尾部连接端；2011-“工”字型抗力键；2012-“十”字型抗力键槽；3-环型凸缘；4-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-图3所示，本实施例提出了一种悬浮隧道管节连接结构，包括首部管节接头1和尾部管节接头2，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101和尾部连接端201；

本实施例中，首部连接端101上均布设有多个外凸的“十”字型抗力键1011，尾部连接端201上均布设有多个外凸的“工”字型抗力键2011，相邻“十”字型抗力键1011之间形成与“工”字型抗力键2011相匹配的“工”字型抗力键槽1012，相邻“工”字型抗力键2011之间形成与“十”字型抗力键1011相匹配的“十”字型抗力键槽2012。本实施例中，“十”字型抗力键1011与“十”字型抗力键槽2012一一对应，“工”字型抗力键2011与“工”字型抗力键槽1012一一对应。在使用时，将首部连接端101上的“十”字型抗力键1011插入尾部连接端201上的“十”字型抗力键槽2012中，尾部连接端201上的“工”字型抗力键2011插入首部连接端101上的“工”字型抗力键槽1012中，该连接结构具有良好的受荷稳定性和抗变形能力，能够满足复杂海洋环境下悬浮隧道管节发生位移变形时的刚度和强度要求。

为使首部管节接头1和尾部管节接头2在受到外接载荷时具备缓冲减震的效果，本实施例中采用如下三种缓冲减震措施：

(一)、在“十”字型抗力键1011端面和“工”字型抗力键2011端面设置采用高性能橡胶材料制成的柔性支座；

(二)、“十”字型抗力键槽2012底面和“工”字型抗力键槽1012设置采用高性能橡胶材料制成的柔性支座；

(三)、同时在“十”字型抗力键1011和“工”字型抗力键2011的端面以及“十”字型抗力键槽2012和“工”字型抗力键槽1012的底面设置采用高性能橡胶材料制成的柔性支座。

上述三种方式中均可以在首部管节接头1和尾部管节接头2受到外界载荷时起到缓冲减震效果。

如图5中所示，“十”字型抗力键1011上设有用于与相邻“工”字型抗力键2011相接触的“十”字型抗力键接触面，“工”字型抗力键2011上设有用于与相邻“十”字型抗力键1011相接触的“工”字型抗力键接触面，本实施例中，“十”字型抗力键1011上的接触面可以细分为a、b、c、d、e五个部分，“工”字型抗力键2011上的接触面可以细分为a＇、b＇、c＇、d＇、e＇五个部分。为进一步加强首部管节接头1和尾部管节接头2受到外界载荷时起到缓冲减震效果，本实施例中采用如下三种缓冲减震措施：

(一)、在“十”字型抗力键接触面上设置采用高性能橡胶材料制成的柔性垫；

(二)、在“工”字型抗力键接触面上设置采用高性能橡胶材料制成的柔性垫；

(三)、在“十”字型抗力键和“工”字型抗力键接触面的接触面上均设置采用高性能橡胶材料制成的柔性垫。

从而，在首部管节接头1和尾部管节接头2受到剪切载荷或扭转载荷时，可以通过柔性垫起到缓冲减震效果。

本实施例中，高性能橡胶材料为GINA橡胶材料。

如图1和图6中所示，本实施例的首部连接端101和尾部连接端201之间设有增强水密性的密封机构。具体地，本实施例中，首部连接端101和尾部连接端201上分别设有外凸的环型凸缘3，位于首部连接端101和尾部连接端201上的两个环型凸缘3之间设有止水环4。可以有效对首部管节接头1和尾部管节接头2之间的连接起到密封作用，防止漏水。本实施例中，环型凸缘3采用高强度钢制成，其强度高，使用寿命长，易于获取，成本低。

如图5中所示本实施例的“十”字型抗力键1011和“工”字型抗力键2011的工作过程如下：

当连接结构完成水力压接并进一步承受轴向荷载时，“十”字型抗力键与连接结构尾部的尾部管节接头接触、“工”字型抗力键与连接结构首部的首部管节接头接触，从而抵抗轴向荷载；当连接结构完成水力压接并承受剪切荷载时，“十”字型抗力键的b面与“工”字型抗力键的b＇面或是“十”字型抗力键的d面与“工”字型抗力键的d＇面进行接触，从而抵抗剪切荷载；当连接结构完成水力压接并承受扭转荷载时，“十”字型抗力键的a、c、e面与“工”字型抗力键的a＇、c＇、e＇面分别相应接触，从而抵抗扭转荷载。

本实施例的悬浮隧道管节连接结构具备如下优点：

1、本实施例的悬浮隧道管节连接结构，参考了沉管隧道连接结构的相关设计；相较于传统的沉管隧道连接结构，其改变了抗力键的结构型式，增强了抗力键的承载能力(尤其是抗剪切、抗扭转的能力)，结合多道复合止水结构，能够满足复杂环境荷载与工作荷载下悬浮隧道管节间的受力和位移变形要求。

2、本实施例的悬浮隧道管节连接结构采用多道密封止水结构，密封止水结构间相互组合作用，可以保证在管件发生相对运动时，不会出现因止水结构失效而造成管节间渗漏，满足了悬浮隧道管节间的水密性需求。

3、本实施例的悬浮隧道管节连接结构采用半柔性半刚性的结构型式思路，抗力键间的橡胶支座作为柔性连接，而“抗力键”结构的存在为连接构件作为刚性连接。这种半柔性半刚性的连接结构，在保证管节之间的相对运动和变形的同时，不让管节之间不发生过大的位移。

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 (10)

1.一种悬浮隧道管节连接结构，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(101)和尾部连接端(201)；

所述首部连接端(101)上均布设有多个外凸的“十”字型抗力键(1011)，所述尾部连接端(201)上均布设有多个外凸的“工”字型抗力键(2011)，相邻所述“十”字型抗力键(1011)之间形成与所述“工”字型抗力键(2011)相匹配的“工”字型抗力键槽(1012)，相邻所述“工”字型抗力键(2011)之间形成与所述“十”字型抗力键(1011)相匹配的“十”字型抗力键槽(2012)。

2.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述“十”字型抗力键(1011)与所述“十”字型抗力键槽(2012)一一对应，所述“工”字型抗力键(2011)与所述“工”字型抗力键槽(1012)一一对应。

3.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述“十”字型抗力键(1011)端面和/或所述“十”字型抗力键槽(2012)底面设有柔性支座，所述“工”字型抗力键(2011)端面和/或所述“工”字型抗力键槽(1012)的底面设有柔性支座，所述柔性支座用于缓冲减震。

4.根据权利要求3所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述柔性支座采用橡胶材料制成。

5.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述“十”字型抗力键(1011)上设有用于与相邻所述“工”字型抗力键(2011)相接触的“十”字型抗力键接触面，所述“工”字型抗力键(2011)上设有用于与相邻所述“十”字型抗力键(1011)相接触的“工”字型抗力键接触面，所述“十”字型抗力键接触面和/或所述“工”字型抗力键接触面上设有用于缓冲减震的柔性垫。

6.根据权利要求5所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述柔性垫采用橡胶材料制成。

7.根据权利要求1所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述首部连接端(101)和尾部连接端(201)之间设有增强水密性的密封机构。

8.根据权利要求7所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述首部连接端(101)和尾部连接端(201)之间设有止水环(4)。

9.根据权利要求8所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述首部连接端(101)和尾部连接端(201)上分别设有外凸的环型凸缘(3)，所述止水环(4)设置在分别位于所述首部连接端(101)和尾部连接端(201)上的两个所述环型凸缘(3)之间。

10.根据权利要求9所述的悬浮隧道管节连接结构，其特征在于：所述环型凸缘(3)采用钢制成。

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