[發明專利]鋼管混凝土吸能讓壓裝置、高強讓壓拱架及其工作方法

在審

• 申請號: 202110648045.X
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113175337A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 吳學震;葉青;鄧濤;關振長;王剛;王琦
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E21D11/22
• 分類號: E21D11/22;E21D11/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 黃詩錦;蔡學俊

本發明提供一種鋼管混凝土吸能讓壓裝置、高強讓壓拱架及其工作方法，包括外側接頭套管以及位于外側接頭套管兩端內部的拱架結構體，兩個拱架結構體之間設置有讓壓裝置，用以讓壓裝置受力變形使其中一拱架結構體位移實現讓壓。本發明設計合理，構造簡單，通過讓壓裝置發生形變實現讓壓，有效解決深部支護中鋼管混凝土和拱架不能讓壓的問題，保證支護結構在高應力和擾動荷載作用下長期穩定，緩解不利受力條件造成的結構破壞。

技術領域

本發明涉及一種鋼管混凝土吸能讓壓裝置、高強讓壓拱架及其工作方法。

背景技術

隨著我國地下工程向高埋深和大斷面方向發展，地下空間圍巖穩定性越來越差，工程支護困難也越來越突出，已成為影響我國地下工程安全施工以及煤炭安全高效生產的重要問題。鋼管混凝土拱架承載力高、施工簡單，已成為深部軟巖硐室及其他大變形地下空間廣泛采用的一種支護措施。

然而，工程中普遍使用不具有讓壓功能的接頭套管來拼裝鋼管混凝土拱架，拱架各段之間剛性連接，拱架不具備讓壓性，在高應力或動壓作用下，鋼管混凝土拱架只能硬抗圍巖荷載，一旦荷載超限容易導致拱架破壞。

綜上所述，現有技術對于拱架剛性連接容易導致拱架破壞的問題，尚缺乏有效的解決方案。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是提供一種鋼管混凝土吸能讓壓裝置、高強讓壓拱架及其工作方法，通過讓壓裝置發生形變實現讓壓，有效解決深部支護中鋼管混凝土和拱架不能讓壓的問題，保證支護結構在高應力和擾動荷載作用下長期穩定，緩解不利受力條件造成的結構破壞。

本發明的具體實施方案是這樣構成的，它包括外側接頭套管以及位于外側接頭套管兩端內部的拱架結構體，兩個拱架結構體之間設置有讓壓裝置，用以讓壓裝置受力變形使其中一拱架結構體位移實現讓壓。

進一步的，所述讓壓裝置包括由上至下依次設置的活塞體、內套管、外套管和第一鋼板，所述活塞體的直徑與外側接頭套管內徑相適配，所述內套管上端固定在活塞體下方中部，所述內套管外徑小于外套管內徑，所述外套管包括變徑段A和等徑段，所述變徑段A的內徑沿變徑段長度方向逐漸收縮，等徑段的內徑不變且等徑段的外徑與外側接頭套管的內徑相匹配，所述第一鋼板與外側接頭套管固連，所述等徑段固定在第一鋼板中部。

進一步的，所述外套管還能包括粗徑段、變徑段B和細徑段，所述變徑段的內徑沿變徑段長度方向逐漸收縮，所述粗徑段的外徑與變徑段B的最大外徑相匹配，所述變徑段B的最小外徑與細徑段的外徑相匹配，所述粗徑段和細徑段的外徑、內徑都保持不變，所述粗徑段與外側接頭套桿的內徑相配合，所述細徑段與第一鋼板的中心固連。

進一步的，所述讓壓裝置包括由上至下依次設置的活塞體、充填袋以及第一鋼板，所述活塞體的直徑與外側接頭套管的內徑相適配，所述第一鋼板固定在外側接頭套管內部，所述充填袋內部設置有可壓縮材料層。

進一步的，所述可壓縮材料層為泡沫混凝土或金屬網。

進一步的，所述外側接頭套管兩端外部設置有端頭加強環。

進一步的，所述內套管端部外側設有縮口段，用以其與外套管接觸后有利于內套管啟動塑性變形。

進一步的，高強讓壓拱架包括由多個拱架結構體、多個外側接頭套管、多個讓壓裝置組成的環形體，所述拱架結構體與外側接頭套管交錯設置。

進一步的，所述拱架結構體為弧形。