[發明專利]一種隧道軸向減震吸能裝置及具有該裝置的隧道襯砌結構

有效

• 申請號: 201611050285.5
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106593464B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 蔣宇靜;張學朋
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/15
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉子成

本發明涉及一種隧道軸向減震吸能裝置及具有該裝置的隧道襯砌結構，隧道軸向減震吸能裝置包括：用于連接吸能本體與沿隧道軸向被分割為相鄰的襯砌主體結構的兩個連接件；其中，所述吸能本體被設置為沿隧道徑向呈剛性，沿隧道軸向可產生用以吸收軸向能量的相對位移。本發明提供的隧道軸向減震吸能裝置，由于隧道徑向方向的剛性特性而不損害隧道襯砌整體承受靜載的能力；軸向上使隧道具有一定的柔性，能夠提高隧道軸向拉壓變形的抗震能力，并能夠吸收地震所產生的相位衍生應力和相對變位，具有良好的抗減震效果，從而保證了地震過程中隧道襯砌結構的安全；且裝置安裝方便，易替換。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，具體涉及一種隧道軸向減震吸能裝置及具有該裝置的隧道襯砌結構。

背景技術

山嶺隧道相對于地表結構物如橋梁或高樓建筑而言，地震時隧道結構與圍巖之間的相對運動不明顯，導致以往工程界對其受震行為與耐震設計并未加以重視。然而，這種傳統的觀點被近幾十年來的幾次大地震證明是片面的，如1995年日本阪神大地震，1999年臺灣集集地震，2008年四川汶川地震，2016年熊本地震。近年來隧道抗震設計中一般采用隔層抗震方法，而此方法無法很好地防止隧道軸向震害的發生；在隧道軸向設計中采用的伸縮縫設計是為防止襯砌由于氣候溫度變化(熱脹、冷縮)，使結構產生裂縫或破壞而沿襯砌施工縫方向的適當部位設置的一條構造縫，而上述隧道伸縮縫僅可以使得隧道能夠承受軸向方向上的滑動，對于如地震波等能量的吸散起不到任何作用，即伸縮縫無法吸收能量，無法起到很好的減震作用。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種隧道軸向減震吸能裝置及具有該裝置的隧道襯砌結構。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種隧道軸向減震吸能裝置，包括：

用于連接吸能本體與沿隧道軸向被分割為相鄰的襯砌主體結構的兩個連接件；其中，所述吸能本體被設置為沿隧道徑向呈剛性，沿隧道軸向可產生用以吸收軸向能量的相對位移。

在隧道軸向承受地震波等能量作用時，通過吸能本體可以吸收軸向方向上傳播的能量，減緩對隧道襯砌的破壞；與此同時，在隧道徑向方向上近乎剛性，能夠承受圍巖所施加的徑向壓力，保證隧道襯砌的完整性。此處的吸能本體被設置為沿隧道徑向呈剛性，是指剛度為襯砌主體結構剛度的0.8-1.5倍。

所述吸能本體由剛性材料層和彈性材料層疊置而成；所述連接件包括吸能本體連接板和主體結構連接板；所述吸能本體連接板用于沿隧道側壁平行布置且法線指向隧道的徑向，其內側連接所述吸能本體；所述主體結構連接板與所述吸能本體連接板剛性連接，用于與相鄰的所述襯砌主體結構固定連接。

所述吸能本體由剛性材料層和彈性材料層沿隧道徑向疊置而成，這種結構由于彈性材料層的柔性特性使得其沿隧道軸向具有一定的柔性，而在垂直于層疊方向上近乎剛性，配合連接件相應的結構設計，能夠實現軸向減震吸能裝置的相應性能。

所述彈性材料層為橡膠層，所述剛性材料層為鋼板；橡膠和鋼板的材料工藝成熟，取材方便，成本低廉。

所述吸能本體為板狀部件，其設有垂直于隧道軸向的用以實現長度位移儲備的彎折；兩個所述連接件為平面部件，對置固定于所述板狀部件的兩側。當隧道發生軸向位移時，板狀部件在彎折處發生拉伸，以此實現軸向的減震吸能。板狀部件的彎折部位會使其在隧道徑向上具有相應的剛性，能夠承受圍巖所施加的徑向壓力，保證隧道襯砌的完整性。

所述板狀部件呈彈簧板型。

所述連接板由鋼筋混凝土制備而成。成本低廉，制備方便。

一種隧道軸向減震吸能裝置，包括：用于設置在沿隧道軸向被分割為相鄰的兩襯砌主體結構之間的吸能本體，所述吸能本體被設置為沿隧道徑向呈剛性，沿隧道軸向可產生用以吸收軸向能量的相對位移；