DE2637738A1 - Tunnel lining with arches and corrugated sheets - has corrugated cold rolled steel sheets secured to return flanges of U=section arches - Google Patents
Tunnel lining with arches and corrugated sheets - has corrugated cold rolled steel sheets secured to return flanges of U=section archesInfo
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Abstract
Description
Stählerne Auskleidung von Tunneln für Straßen, U-Bahnen u.dgl.Steel lining of tunnels for roads, subways and the like.
Die Erfindung bezieht sich auf eine stählerne Auskleidung von Tunneln für Straßen, U-Bahnen u.dgl., bestehend aus im Abstand voneinander angeordneten Stahlbögen und mit in Richtung der Längsachse des Tunnels verlaufenden und mit den Stahlbögen fest verbundenen profilierten Stahlverzugsblechen, die zusammen mit den Stahlbögen eine Auskleidung von hohlkörper-, schalenförmiger oder ähnlicher Gestalt bilden.The invention relates to a steel lining for tunnels For streets, subways, etc., consisting of spaced apart Steel arches and with running in the direction of the longitudinal axis of the tunnel and with the Steel arches firmly connected profiled steel warping sheets, which together with the Steel arches a lining of hollow body, bowl-shaped or similar shape form.
Im Bergbau sind Streb- und Stollenausbauten mit Streckenbögen und von Bogen zu Bogen reichenden, aneinandergelegten Bohlen aus Holz, Beton oder Stahlprofilen bekannt. Die Streckenbögen werden dabei im wesentlichen aus warmgewalzten Doppel-T-oder Rinnenprofilen gebildet. Diese Bauweise entspricht den im Bergbau üblichen Ansprüchen durchaus, zumal eine solche offene Konstruktion stets durch Verringerung oder Vergrößerung der Abstände zwischen den Streckenbögen oder auch durch nachträgliche Verstärkungen der Bogenprofile an den auftretenden Gebirgsdruck angepaßt werden kann. Darüber hinaus sind im Bergbau auch größere, den Stollenquerschnitt verändernde Versetzungen und Verschiebungen zulässig, sofern die Gesamtstabilität der Auskleidungskonstruktion nicht beeinträchtigt wird.In mining, longwall and tunnel extensions with arches and From arch to arch, planks made of wood, concrete or steel profiles are placed next to one another known. The straight bends are essentially made of hot-rolled double-T or Gutter profiles formed. This construction corresponds to the usual requirements in mining Absolutely, especially since such an open construction is always reduced or enlarged the Clearances between the arcs or through subsequent reinforcements the arch profiles can be adapted to the rock pressure occurring. About that In addition, there are also larger dislocations in mining that change the tunnel cross-section and displacements permitted, provided the overall stability of the lining structure is not affected.
Im Tunnelbau für Straßen, U-Bahnen u.dgl. hat sich dagegen ein solcher Ausbau bislang als unbrauchbar erwiesen, weil die absolute Wasserdichtheit fehlt, die elastische Nachgiebigkeit der Auskleidung in Achsrichtung des Tunnels zu gering ist und die im Bergbau durchaus noch zulässigen Setzungen der Auskleidungskonstruktion im Tunnelbau bereits die geforderte Erhaltung des Lichtraumprofils und der Lagetreue der Tunnelröhre gefährden können.In the construction of tunnels for roads, subways and the like, on the other hand, there is such a thing Expansion has so far proven to be unusable because it is not completely watertight, the elastic flexibility of the lining in the axial direction of the tunnel is too low and the subsidence of the lining structure that is still permissible in mining the required maintenance of the clearance profile and the positional accuracy in tunnel construction endanger the tunnel tube.
Werden Tunnelbauten in Gebieten ausgeführt, die im Wirkungsbereich des Bergbaues liegen und in denen mit nach Größe und Art nicht vorausschätzbaren Gebirgseinflüssen gerechnet werden muß, sind die bekannten, in bewehrtem Beton oder in Mischbauweise hergestellten Auskleidungen im wesentlichen infolge ihres weitgehend starren Verhaltens ungeeignet. Wenn ein Tunnel nicht in offener Bauweise errichtet, sondern nur unterirdisch aufgefahren werden kann, so sind auch andere stählerne Auskleidungskonstruktionen, die z.B. auf dem Einbringen von Spundwänden und einem diese überspannenden, die Decke des Tunnels bildenden elastischen Faltwerk beruhen, nicht anwendbar.Are tunnels built in areas that are in the area of impact of mining and in those with size and type that cannot be predicted Mountain influences must be expected, are the well-known, in reinforced concrete or Linings produced in mixed construction essentially as a result of their largely rigid behavior unsuitable. If a tunnel is not built using the cut-and-cover method, but can only be driven underground, so are others too Lining constructions, e.g. on the installation of sheet piling and a these spanning elastic folds forming the ceiling of the tunnel are based, not applicable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Wahrung der wirtschaftlichen Vorzüge des vom Bergbau her im Prinzip bekannten Ausbaues unter Vermeidung der für die Er- richtung von Tunneln für Straßen, U-Bahnen u.d,l. damit verbundenen Nachteile einen stählernen Ausbau zu schaffen, der allen, an solche Bauwerke zu stellenden Ansprüchen auch dann genügt, wenn die Tunnel in bergbaulichen Einwirkungsgebieten und dazu noch im unterirdischen Vortriebsverfahren erstellt werden müssen, wo starke, im voraus nicht klar bestimmbare Lastkomponenten durch Längungen, Kürzungen, Versetzungen, Erdtreppen, Senkungen usw. auftreten können. Die Erfindung zeichnet sich hierzu dadurch aus, daß die Stahlbögen aus Bogenprofilen mit zum Tunnelinnern gerichteten offenen Profilquerschnitt bestehen und mit den angrenzenden Verzugsblechen abgedichtet verbunden sind, wobei Bogenprofile und Verzugsbleche einen dicht geschlossenen, sich in jeder Achse elastisch verhaltenden Auskleidungshüllkörper bilden. Vorzugsweise bestehen die Bogenprofile und die profilierten Verzugsbleche aus kaltgeformtem Stahlblech.The invention is based on the object, while maintaining the economic Advantages of the expansion known in principle from mining while avoiding the for which he- direction of tunnels for roads, subways u.d, l. in order to associated disadvantages to create a steel extension, which everyone, to such Structures to make demands is also sufficient if the tunnels in mining Areas of impact and also created in the underground tunneling process must be where strong, in advance not clearly determinable load components through Elongations, shortenings, dislocations, earth stairs, subsidence, etc. can occur. For this purpose, the invention is characterized in that the steel arches are made from arched profiles exist with the open profile cross-section directed towards the inside of the tunnel and with the adjacent warping sheets are connected in a sealed manner, with arched profiles and warping sheets a tightly closed, elastic lining body in each axis form. The arched profiles and the profiled warping sheets are preferably made made of cold-formed sheet steel.
Bei dieser Gestaltung des Hüllkörpers wirken die Stahlbögen und auch die mit diesen verbundenen Verzugselemente so hinreichend elastisch-plastisch, daß sie den auftretenden Gebirgseinflüssen durch Formänderungen so weit folgen können, wie dies zur Wahrung des Lichtraumprofils und der vorgegebenen Lage der Tunnelröhre allenfalls zulässig ist und der Hüllkörper dennoch diesen Einflüssen so weit widerstehen kann, daß die Gesamtstabilität und die äußersten Formänderungsgrenzen gewahrt bleiben. Darüber hinaus werden somit auch die Voraussetzungen zur Ausbildung von Fließgelenken erfüllt, ohne letztlich das elastische Gesamtsystem zu gefährden. Ferner gestattet die Konstruktion die leichte Ausführung von Bögen im Tunnelverlauf, da nicht die Grund-, sondern nur die Verzugsbleche als Zwischenele- mente durch entsprechende Zuschnitte der vorgegebenen Tunnelführung angepaßt werden müssen.In this design of the enveloping body, the steel arches and also act the distortion elements connected to these so sufficiently elastic-plastic that they can follow the occurring mountain influences by changing their shape so far, like this to preserve the clearance profile and the given position of the tunnel tube at most is permissible and the enveloping body can nevertheless withstand these influences so far can ensure that the overall stability and the extreme deformation limits are preserved. In addition, the requirements for the formation of plastic hinges are thus also met fulfilled without endangering the overall elastic system. Also permitted the construction the easy execution of arches in the tunnel, because not the Base, but only the warping sheets as intermediate elements ments through corresponding cuts of the given tunnel routing must be adapted.
Für die Bogenprofile wird ein offener, kaltgeformter Profilquerschnitt - vorzugsweise hutförmiger Gestalt - vorgesehen, dessen offene Seite nach innen, d.h. zum Tunnelinnern gerichtet ist. Dieses Profil ist durch die erfindungsgemäße Formgebung sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung besonders elastisch. Die Bogenprofile können entsprechend dem vorgesehenen Tunnelquerschnitt als geschlossener Ring, Rahmen, Bogen von kreisförmiger, elliptischer oder ähnlicher Form ausgebildet sein, oder aus einzelnen, unmittelbar an der Baustelle zusammengesetzten Teilsegmenten bestehen.An open, cold-formed profile cross-section is used for the arch profiles - preferably hat-shaped - provided, the open side of which faces inwards, i.e. facing the inside of the tunnel. This profile is by the invention Shaping particularly elastic in both the transverse and longitudinal directions. The arch profiles can be used as a closed ring, frame, Arc of circular, elliptical or similar shape be formed, or consist of individual subsegments assembled directly at the construction site.
Der Boden des hutförmigen Bogenprofils kann von jeder Seite bevorzugt einwärts geneigt ausgebildet sein. Ferner kann das hutförmige Bogenprofil anschließend an die Abkantungen rücklaufende, d.h. zur Tunnelwand gerichtete Schenkel aufweisen, wobei die Schenkel mit den Abkantungen einen Winkel von maximal 900 bilden sollen.The bottom of the hat-shaped arched profile can be preferred from either side be designed inclined inward. Furthermore, the hat-shaped arched profile can then have legs running back to the folds, i.e. facing the tunnel wall, The legs should form an angle of a maximum of 900 with the bevels.
Die zwischen den Bogenprofilen anzubringenden Verzugsbleche können profiliert, z.B. in Längsrichtung sinus-, trapez-oder mäanderförmig gestaltet, der Bogenform der Tunnelröhre bzw. den Stahlbögen gemäß gebogen und zusätzlich in Richtung der Tunnelwand dachförmig gedrückt ausgebildet sein.The warping plates to be attached between the arch profiles can profiled, e.g. sinusoidal, trapezoidal or meandering in the longitudinal direction, the Arch shape of the tunnel tube or the steel arches according to bent and additionally in the direction the tunnel wall can be pressed in a roof-shaped manner.
Auf diese Weise erreichen die Verzugselemente bei größter Stabilität auch ein gutes Formänderungsvermögen, insbesondere bei kritischen Längungen und Verkürzungen.In this way, the distortion elements achieve maximum stability also good deformability, especially with critical elongations and Foreshortenings.
Die Wasserdichtheit der Gesamtauskleidung wird dadurch erzielt, daß einerseits die bogenförmigen Verzugsbleche durch Verschweißen oder unter Beifügung von Dichtungsmitteln durch Verschrauben od.dgl. zu einem geschlossenen Hüllkörper verbunden werden, der wiederum andererseits mit den Stoßflächen an den freien Schenkeln des hutförmigen Bogenprofils durch Schweißung, Verschraubung od.dgl. verbunden wird.The watertightness of the overall lining is achieved in that on the one hand the arched warping plates by welding or by adding them of sealants Screwing or the like. to a closed one Enveloping body are connected, which in turn, on the other hand, with the abutment surfaces on the free legs of the hat-shaped arch profile by welding, screwing or the like. is connected.
Das erfindungsgemäße Ausbausystem gestattet, die Stahlbögen wie auch die Verzugselemente innerhalb eines Tunnels an die vorher differenzierbaren Belastungen durch unterschiedliche Dimensionierung oder zusätzliche Verstärkungselemente anzupassen, ohne daß hierdurch die Gesamtfunktion beeinflußt wird. Ein besonderer Vorteil des Systems besteht weiter darin, daß solche Verstärkungsmaßnahmen, wenn erforderlich, auch nachträglich zu jedem beliebigen Zeitpunkt ohne großen Arbeitsaufwand vorgenommen werden können.The expansion system according to the invention allows the steel arches as well the distortion elements within a tunnel to the previously differentiable loads adapt by different dimensions or additional reinforcement elements, without affecting the overall function. A particular advantage of the System is that such reinforcement measures, if necessary, can also be done retrospectively at any time without great effort can be.
Zur sofortigen oder nachträglichen örtlich begrenzten Verstärkung der Gesamtkonstruktion, die auch in mehrfachen Stufen erfolgen kann, können die verschiedensten Elemente verwendet werden. Ihre Wahl richtet sich nach den Verstärkungserfordernissen und Einbaumöglichkeiten Es kann sich dabei um profilierte Elemente, z.B. trapez- oder hutförmige Profile, handeln, die in den offenen Querschnitt der Stahlbögen eingefügt und mit diesen vorzugsweise durch Schweißen, Schrauben u.dgl. verbunden werden. Bei bestimmten Belastungen genügen auch bereits mehr oder weniger sinusförmig geformte Bleche. Durch die spezielle Formgebung der Verstärkungen wird die Verformbarkeit des Gesamtsystems, insbesondere in Längsrichtung, nicht beeinträchtigt. Der in beiden Fällen innerhalb der Stahlbögen gebildete Hohlraum kann in bekannter Weise zusätzlich mit einem stabilisierenden Material, z.B. mit Vergußmassen, Kunststoffhartschaum oder ähnlichen Füllstoffen oder Flüssigkeiten ausgefüllt werden.For immediate or subsequent local reinforcement the overall construction, which can also be done in multiple stages, can various elements can be used. Your choice depends on the reinforcement needs and installation options It can be profiled elements, e.g. trapezoidal or hat-shaped profiles, acting in the open cross-section of the steel arches inserted and connected to these preferably by welding, screws and the like will. With certain loads, more or less sinusoidal shapes are sufficient shaped sheets. The special shape of the reinforcements makes it malleable of the overall system, especially in the longitudinal direction, is not impaired. The one in both Cases within the steel arches formed cavity can be added in a known manner with a stabilizing material, e.g. with casting compounds, rigid plastic foam or similar fillers or liquids.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, Es zeigen: Fig. 1 die Ansicht zweier verschiedenartiger Tunnelquerschnitte in perspektivischer Darstellung.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawing The figures show: FIG. 1 the view of two different tunnel cross-sections in perspective view.
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Stahlbogenprofil.2 shows a section through a steel arch profile.
Fig. 5 bis 5 Ausschnitte aus einem Tunnel-Längsschnitt.5 to 5 excerpts from a tunnel longitudinal section.
Fig. 6 bis 8 verschiedene Formen der Verzugsbleche.Fig. 6 to 8 different forms of the warping plates.
Fig. 9 bis 15 verschiedene Beispiele von Verstärkungsprofilen und deren Befestigungsmöglichkeiten an den Stahlbögen.9 to 15 different examples of reinforcement profiles and their fastening options on the steel arches.
Die stählerne Tunnelauskleidung ist aus Stahlbögen 1 und Verzugsblechen 2 gebildet. Für die Stahlbögen 1 wird bevnrw zugt ein kaltgeformtes hutförmiges Profil 5 verwendet, dessen Boden 4 bevorzugt zum Profilinnern doppelseitig geneigt ist, wobei die Stege 5 zum Boden hin nach innen trapezförmig zulaufen und Abkantungen 6 aufweisen. Ferner können freie Schenkel 7 vorgesehen sein, die mit den angrenzenden, parallel zur Tunnellängsachse geriuhteYen Abkantungen 6 einen Winkel 8 bildern, der 900 oder kleiner sein kann.The steel tunnel lining is made of steel arches 1 and warping sheets 2 formed. For the steel arches 1, a cold-formed hat-shaped one is preferred Profile 5 used, the bottom 4 of which is preferably inclined on both sides towards the inside of the profile is, the webs 5 tapering towards the bottom in a trapezoidal shape and bevels 6 have. Furthermore, free legs 7 can be provided, which are connected to the adjacent, The bevels 6, positioned parallel to the longitudinal axis of the tunnel, form an angle 8, which can be 900 or smaller.
Die Verzugsbleche 2a, 2b, 2c können in Längsrichtung gewellt, z.B. nach den Fig. 6 bis 8 sinus-, trapez- oder mäanderförmig ausgebildet sein. Sie sind gegebenenfalls entsprechend den Fig. 1 und 3 bis 5 zwischen den Stahlbögen 1 in Längsrichtung des Tunnels nach der Tunnelwand zu dachförmig geformt.The drafting sheets 2a, 2b, 2c can be corrugated in the longitudinal direction, e.g. 6 to 8 be sinusoidal, trapezoidal or meander-shaped. they are possibly 1 and 3 to 5 between the Steel arches 1 shaped like a roof in the longitudinal direction of the tunnel after the tunnel wall.
Entsprechend der Fig. 3 können die Verzugsbleche 2 kopfseitig mit den freien Schenkeln 7 des Bogenprofils 3 verschweißt werden. Andere Verbindungsmöglichkeiten zeigen die Fig. 4 und 5. Danach werden die Verzugsbleche 2 zunächst an ein winkelförmiges Ringprofil 9 angeschweißt und dieses dann mit den freien Schenkeln 6 eines nach Fig.According to FIG. 3, the warping plates 2 can also have the head side the free legs 7 of the arched profile 3 are welded. Other connection options 4 and 5 show. After that, the warping plates 2 are initially attached to an angled Ring profile 9 welded and this then with the free legs 6 one after Fig.
2 abgewandelten Bogenprofils 3a unter Beifügung eines Dichtungsmittels, z.B. eines flachen Dichtungsstreifens 10, angeschraubt. Nach Fig. 5 sind die Verzugsbleche 2 beispielsweise mit einem Hakenprofil 11 verschweißt, das die freien Schenkel 7 des Bogenprofils 3 umfaßt und unter Zwischenschalten einer Dichtung, z.B. eines Dichtungsstreifens 10, mit den Abkantungen 6 verschraubt werden kann.2 modified arched profile 3a with the addition of a sealant, e.g. a flat sealing strip 10, screwed on. According to Fig. 5 are the warping plates 2 welded to a hook profile 11, for example, which the free legs 7 of the arched profile 3 and with the interposition of a seal, e.g. Sealing strip 10, with the bevels 6 can be screwed.
Fig. 9 zeigt ein trapezförmiges Verstärkungsprofil 12, das mit dem freien Schenkel bis an den Boden des Bogenprofils 3 eingeführt und mit diesem durch eine Verschraubung 13 über Anschweißbolzen 14 od.dgl. verbunden ist.Fig. 9 shows a trapezoidal reinforcement profile 12, which with the free leg introduced to the bottom of the arched profile 3 and through with this a screw connection 13 via weld stud 14 or the like. connected is.
Die Fig. 10 bis 13 zeigen weitere Beispiele von Verstärkungsprofilen 15, 16, 17, 18, die gleichfalls über Anschweißbolzen oder mittels direkter Verschweißung mit den Bogenprofilen 3 verbunden werden können. Die Verstärkungselemente können hutförmig, gewellt, nach innen und/oder nach außen gewinkelt ausgebildet sein.FIGS. 10 to 13 show further examples of reinforcement profiles 15, 16, 17, 18, which are also welded on bolts or by direct welding can be connected to the arch profiles 3. The reinforcement elements can be hat-shaped, corrugated, angled inward and / or outward.
Im ganzen ergibt sich, daß die beschriebene stählerne Auskleidung eines Tunnels eine in jeder Richtung erwünschte Elastizität ohne Beeinträchtigung der Gesamtstabilität aufweist und darüber hinaus in jeder erforderlichen Weise die Durchführung örtlich begrenzter Verstärkungen mit geringstem Aufwand erlaubt, sowie zudem absolut dicht gegen Wassereintritt ist. Die zwischen den Bogenprofilen und den Verstärkungselementen gebildeten Hohlräume können durch stabilisierende Materialien, wie z.B. Vergußmassen, Kunststoffhartschaum u.dgl. ausgefüllt sein.On the whole it results that the steel lining described of a tunnel one desired in every direction Elasticity without Has impairment of the overall stability and, moreover, in every necessary Way allows locally limited reinforcements to be carried out with minimal effort, as well as being absolutely tight against the ingress of water. The one between the arch profiles and the reinforcing elements formed cavities by stabilizing Materials such as potting compounds, rigid plastic foam and the like must be filled.
Wenn sich die strukturierte und zudem durch die Bogenprofile unterbrochene Tunnelauskleidung strömungstechnisch für fahrende Züge oder Kraftfahrzeuge ungünstig auswirken sollte, kann die Gesamtkonstruktion durch abnehmbare Bleche oder Platten verkleidet werden, die neben einer Verbesserung des Strömungsverhaltens und des Aussehens gleichzeitig in Verbindung mit zusätzlichen Dämpfungsmitteln eine gewisse Schallabsorption bewirken können.If the structured and also interrupted by the arched profiles Tunnel lining is aerodynamically unfavorable for moving trains or vehicles should have an effect, the overall construction can be achieved with removable metal sheets or plates are disguised, which in addition to an improvement in the flow behavior and the Appearance at the same time in connection with additional damping means a certain Can cause sound absorption.
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