[發明專利]一種混凝土夾芯殼結構及其設計、制備方法

在審

• 申請號: 202110160139.2
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112814704A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 陳安;傅宇方;孫靜
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E21D11/08
• 分類號: E21D11/08;B28B23/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種混凝土夾芯殼結構及其設計、制備方法。上述混凝土夾芯殼結構包括：外層混凝土殼、功能夾芯層和內層混凝土殼；外層混凝土殼包裹功能夾芯層，功能夾芯層包裹內層混凝土殼。通過連接件將外層混凝土管片和內層混凝土管片進行連接形成夾芯管片；通過環向接頭將夾芯管片進行連接形成管片環；通過縱向接頭將管片環進行連接形成夾芯殼。本發明的混凝土夾芯殼結構中的內外層管片之間連接件及夾芯管片、管片環之間的接頭可以確保內外兩層殼體之間協同工作承受外荷載。功能夾芯層可以起到減振降噪等功能性作用，它的材料比混凝土輕，可以極大地減少夾芯殼結構的自重。本發明的結構可以廣泛應用于地鐵、公路、海底隧道等結構中。

技術領域

本發明涉及盾構隧道襯砌管片及混凝土技術領域，尤其涉及一種混凝土夾芯殼結構及其設計、制備方法。

背景技術

國內外研究者已經分別從功能層、盾構隧道襯砌管片、混凝土夾芯板等方面進行了相關研究。在減振降噪方面，現階段國內外采取的減振降噪措施主要分為在振動源方面減振和在傳播過程中減振兩類，設置功能層的方法屬于第二類。國內外相關既有研究表明，在隧道結構中增加功能層能實現減振、降噪等功能，這一方法具有可行性。但目前這一領域研究主要集中在開發新材料、優化功能層厚度和位置等方面，而且功能層是放置在管片之外。

國內外研究者對襯砌管片和接頭也進行了大量的研究，目前集中在開發新結構和接頭形式，進一步改進現有模型，以便更好地模擬管片和接頭在復雜應力下的響應。

在混凝土夾芯板結構的研究方面，國外學者的相關研究起步相對較早，取得一定的研究成果。該領域的研究目前還是比較側重于板結構的新型連接件、新理論模型和優化等。

綜上，傳統結構中功能層和承重層是分開的，雖然各自研究比較活躍，但是屬于不同領域，相對比較獨立。在施工中它們也需要分開安裝，工序比較復雜，導致功能層的應用受到一定限制，潛力沒有得到充分發揮。多功能結構(如混凝土夾芯板)具有其獨特的優點，但是目前局限于面板、墻板等節能保溫建筑領域，迄今沒有用于隧道殼體等基礎設施。

發明內容

本發明的實施例提供了一種混凝土夾芯殼結構及其設計、制備方法，可以實現集承重和功能性(減振、降噪)于一體。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

根據本發明的一個方面，提供了一種混凝土夾芯殼結構，包括：外層混凝土殼、減振降噪夾芯層和內層混凝土殼；

所述外層混凝土殼包裹所述功能夾芯層，所述功能夾芯層包裹所述內層混凝土殼，通過連接件將所述外層混凝土管片和所述內層混凝土管片進行連接。

優選地，包括：

將曲線網格型連接件或曲線型板連接件的上下兩端分別嵌入外層混凝土管片和內層混凝土管片，通過曲線網格型連接件或曲線型板連接件將外層混凝土管片和內層混凝土殼連接成為一個夾芯管片。

優選地，所述夾芯管片通過具有一定剛度的環向接頭連接在一起，形成夾芯管片環。

優選地，在隧道縱向設置縱向接頭，該縱向接頭連接夾芯管片環，形成夾芯殼。

優選地，帶有連接件的夾芯管片在預制廠中預制，安裝時，各夾芯管片在環向上通過環向接頭連接在一起形成管片環，在縱向上管片環通過縱向接頭連接在一起形成夾芯殼。

優選地，整個混凝土夾芯殼結構是通過夾芯管片內部的連接件，夾芯管片之間的環向接頭、以及管片環之間的縱向接頭連接形成的殼結構。

根據本發明的另一個方面，提供了一種混凝土夾芯殼結構的設計方法，其特征在于，應用于所述的混凝土夾芯殼結構，所述方法包括：

基于曲線型層間連接件產生的剪力滯和復合效應，根據柱形殼體理論建立混凝土夾芯管片模型；