[發明專利]一種用于超大直徑盾構隧道管片間的螺栓接頭連接結構

有效

• 申請號: 201611043615.8
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106761816B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 丁文其;鞏一凡;金躍郎;魏于量;朱洺嵚;吳煒楓
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種用于超大直徑盾構隧道管片間的螺栓接頭連接結構，用以在相鄰的第一管片和第二管片間滿足接頭剛度和負彎矩性能要求，該連接結構包括設置在第一管片內弧面接縫側的第一管片接頭手孔、設置在第二管片內弧面接縫側的第二管片接頭手孔、對拉直螺栓和斜螺栓，所述的對拉直螺栓設置在第一管片接頭手孔和第二管片接頭手孔之間的直螺栓孔內，所述的斜螺栓設置在第二管片接頭手孔處的斜螺栓孔內，所述的對拉直螺栓和斜螺栓均穿過第一管片和第二管片間的接縫，與現有技術相比，本發明具有優化受力、可靠性高、實用性好等優點。

技術領域

本發明涉及隧道盾構管片安裝領域，尤其是涉及一種用于超大直徑盾構隧道管片間的螺栓接頭連接結構。

背景技術

接頭形式的選擇在盾構隧道的設計中有著重要的作用，既要考慮到承受的荷載、周圍的地質情況及防水等要求，又要考慮到施工便捷度、經濟合理性、工期壓力，養護維修難度等方面。目前在接頭結構中常采用的形式有：螺栓接頭、鉸接頭、銷插入式接頭，楔形接頭、榫接頭等，其中，螺栓接頭是縱向接頭和環向接頭中最為常用的接頭結構。目前，常用的螺栓接頭形式主要有三種：彎螺栓、直螺栓、斜直螺栓，各種接頭使用性能的對比見表1。

表1螺栓接頭使用性能對比表

結合現有工程實例，將既有接頭設計結構應用于超大直徑盾構隧道時，會出現以下問題：

(1)環縫接頭剛度不能滿足要求：盾構在地層中推進，施工工藝復雜多變，其影響和擾動地層的程度在沿隧道縱向長度范圍內也有所不同。建設在這樣地層內的裝配式隧道，就會產生隧道縱向變形的問題，由于裝配式隧道襯砌接縫密封狀況不好，引起隧道底部漏水漏泥，從而產生隧道不均勻沉降和環面的相互錯動。此外，隧道穿越建筑物，隧道立體交叉，盾構推進時千斤頂頂力引起的大偏心荷重，瞬時局部動荷載作用，都會引起隧道縱向變形，現有許多襯砌環縫接頭剛度構造在長期使用階段，往往未能完全滿足上述的各種因素的要求，引發一系列工程問題。

(2)負彎矩下接頭性能較差：單排螺栓接頭設計中，螺栓通常布置在襯砌環偏內側約三分之一管片厚度的位置，在負彎矩作用下，由于螺栓接頭處受壓，承載力僅僅取決于上部混凝土接觸面強度，因而負彎矩接頭強度較低，螺栓不能發揮作用，其承載能力較正彎矩接頭處大幅降低。課題組曾進行雙排短直螺栓接頭試驗表明，相同的襯砌管片結構，分別正彎矩和負彎矩兩種工況下，其承載力有顯著差異：在相同的軸力作用下，負彎矩工況中接頭承載力大概只有正彎矩工況的40％。在此外，接頭在在負彎矩作用下也更易張開，引起隧道負彎矩接頭部位漏水漏泥，從而引起隧道環面剛度下降，接頭相互錯動。

(3)襯砌厚度較大，連接困難：大直徑盾構隧道襯砌厚度往往偏大，現有接頭處在襯砌厚度方向僅有靠近管片內側的一排螺栓連接，對如此厚重的兩塊管片間可能無法形成良好的連接。

專利號為(CN105649648A)的中國發明專利：類矩形盾構隧道的管片連接結構及其施工方法考慮了針對正負彎矩接頭采用不同的螺栓布置，主要是通過改變接頭螺栓距離內弧面的距離來實現，設計依據有限元內力計算結果，不能有效應對施工及使用過程中正負彎矩屬性發生改變的情況，且施工較為繁瑣，對接頭結構承載力提升作用有限。

綜上所述，針對大直徑盾構隧道接頭，需要對既有接頭形式進行優化以解決上述問題，保證接頭結構在施工和使用過程中的可靠性。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種優化受力、可靠性高、實用性好的用于超大直徑盾構隧道管片間的螺栓接頭連接結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：