本发明涉及盾构管片
技术领域：
，具体来说涉及一种复合管片。
背景技术：
：盾构法管片拼装隧道施工工艺已经被大量应用于国内、外的地铁、公路、排水等隧道工程中。钢筋混凝土管片由于其受力性能好，造价低廉，被广泛应用于盾构法隧道中，并在绝大多数的工况中能够满足工程要求，但是区间隧道中有时会出现需要在管片的部分截面甚至全截面开洞，例如地铁隧道和公路隧道的联络通道的设置，此时钢筋混凝土管片将无法满足设计要求，设计者在该种情况下往往会采用受力性能更为优良的钢管片。但是钢管片加工精度较高(特别是边缘的凹凸榫部分)，造价不菲，在一定程度上限制了钢管片的应用。另外，如果在价格低廉的混凝土管片的部分截面甚至全截面开洞，由于混凝土在成型之后强度较高，形状难以改变，可加工性能较差，极大的限制了其在复杂工况条件下的应用。技术实现要素：鉴于上述情况，本发明提供一种具有可切削性能的复合管片，既能保证复合管片的易加工性及强度要求，又可以大幅降低管片生产成本。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种复合管片，所述复合管片包括沿纵向两侧设置的二混凝土结构和夹设于所述二混凝土结构之间的钢结构，所述钢结构与所述混凝土结构的分界面处固定有连接件连接所述混凝土结构与所述钢结构，所述混凝土结构为所述复合管片的环向接头；所述二混凝土结构均为可切削混凝土结构，所述二混凝土结构中的其一成形为凸榫，所述二混凝土结构的另一成形为凹榫，所述凹榫与所述凸榫的形状和大小相互适配，令相邻的复合管片之间通过所述凹榫与所述凸榫匹配对合。本发明实施例中，所述连接件为钢筋和栓钉。本发明实施例中，所述可切削混凝土结构由可切削混凝土制备而成，所述可切削混凝土包括聚酰胺树脂骨料、砂、水泥、水、石灰石粉及外加剂，各组分按质量百分数计为：聚酰胺树脂骨料32～42wt％、砂34～44wt％、水泥12～22wt％、水6.5～8.5wt％、石灰石粉2.1～3.2wt％及外加剂0.12～0.22wt％。本发明实施例中，所述砂为天然河砂，所述天然河砂的含泥量小于3％，所述天然河砂的细度模数为2.2～2.6。本发明实施例中，所述聚酰胺树脂骨料的密度为600～780kg/m3，所述砂的密度为640～830kg/m3，所述水泥的密度为260～420kg/m3，所述水的密度为115～160kg/m3，所述石灰石粉的密度为40～60kg/m3，所述外加剂的密度为2.2～4.2kg/m3。本发明实施例中，所述外加剂为高性能聚羧酸外加剂，所述外加剂的组成材料均为粉状材料。本发明实施例中，所述可切削混凝土各组分的质量百分数为：聚酰胺树脂骨料32％、砂41.18％、石灰石2.2％、水泥18％、水6.5％、外加剂0.12％。本发明实施例中，所述可切削混凝土各组分的质量百分数为：聚酰胺树脂骨料40％、砂34.1％、石灰石3.2％、水泥14％、水14％、外加剂0.2％。本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：(1)本发明复合管片是采用造价低廉的混凝土结构代替钢管片中造价较高的凹凸榫部分，能在保证其具备钢管片高强度的前提下大幅降低管片的生产成本，能在大多数工况下取代传统钢管片的应用。(2)此外复合管片可利用现有钢模进行加工，可最大程度实现钢模价值，不增加额外费用。(3)本发明钢结构部分用来满足复合管片环向的压弯设计要求，两侧的混凝土结构与钢结构采用钢筋或栓钉可靠连接满足纵向抗剪的设计要求，保证钢结构与混凝土结构的协同受力，使得复合管片在环向、纵向的受力情况下保持完整，不会发生开裂等影响受力性能的行为。(4)本发明复合管片可以根据盾构隧道的具体需要制作不同形状的钢、砼组合，在一般位置采用砼边钢结构材料，在管片其它位置采用混凝土或特殊材料，根据工程需要采用不同特性的混凝土等材料制作成不同特性的管片。附图说明图1是本发明开洞处复合管片立面示意图。图2是本发明图1中a-a剖线的剖视示意图。图3是本发明开洞处边缘复合管片立面示意图。图4是本发明图3中b-b剖线的剖视示意图。附图标记与部件的对应关系如下：复合管片1；混凝土结构11；钢结构12；连接件2；钢筋21；栓钉22。具体实施方式为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。请参阅图1至4所示，本发明提供一种复合管片1，所述复合管片包括沿纵向两侧设置的二混凝土结构11和夹设于所述二混凝土结构11之间的钢结构12，所述钢结构12与所述混凝土结构11的分界面处固定有连接件2连接所述混凝土结构11与所述钢结构12，所述混凝土结构11为所述复合管片1的环向接头，用以和相邻复合管片1的拼装连接；所述二混凝土结构11均为可切削混凝土结构，所述二混凝土结构11中的其一成形为凸榫(图未示)，所述二混凝土结构11的另一成形为凹榫(图未示)，所述凹榫与所述凸榫的形状和大小相互适配，令相邻的复合管片1之间通过所述凹榫与所述凸榫匹配对合。较优地，所述连接件2为钢筋21和栓钉22，所述钢筋31包括相互垂直设置的纵向钢筋和横向钢筋，所述纵向钢筋沿着所述复合管片的长度方向设置，所述横向钢筋连接各所述纵向钢筋，所述钢筋31预埋于所述混凝土结构11内；所述栓钉32沿着所述复合管片1的长度方向排列，所述栓钉32的一端垂直固定于所述钢结构12的外表面，另一端固定于所述混凝土结构11内。如图1、2所示为复合管片1左部整体开洞，位于右侧的复合管片1保持完整，图3、4所示为复合管片1左上部局部开洞，所述复合管片2位于洞开边缘的部分与所述局部开洞的边缘形状相匹配。较优地，本发明钢结构12部分需保证有效的截面面积和截面刚度以满足复合管片1环向的压弯设计要求；本发明混凝土结构11的宽度应根据复合管片1的宽度、钢结构宽度、手孔位置等多种要素综合判定，混凝土结构11的强度应根据计算确定；所述钢结构12与混凝土结构11的分界面上的钢筋21的直径、强度、构造等以及栓钉22型号需经过设计分析后确定。所述可切削混凝土结构由可切削混凝土制备而成，所述可切削混凝土包括聚酰胺树脂骨料、砂、水泥、水、石灰石粉及外加剂，各组分按质量百分数计为：聚酰胺树脂骨料32～42wt％、砂34～44wt％、水泥12～22wt％、水6.5～8.5wt％、石灰石粉2.1～3.2wt％及外加剂0.12～0.22wt％。其中，所述砂为天然河砂，所述天然河砂的含泥量小于3％，所述天然河砂的细度模数为2.2～2.6。所述聚酰胺树脂骨料的密度为600～780kg/m3，所述砂的密度为640～830kg/m3，所述水泥的密度为260～420kg/m3，所述水的密度为115～160kg/m3，所述石灰石粉的密度为40～60kg/m3，所述外加剂的密度为2.2～4.2kg/m3。所述外加剂为高性能聚羧酸外加剂，所述外加剂的组成材料均为粉状材料。可以通过调整本发明可切削混凝土的各组分含量以适应不同的强度要求，以保证复合管片1的抗剪性能及易加工性能。具体地，以下说明本发明可切削混凝土各组分的具体实施例：所述可切削混凝土各组分的质量百分数为：聚酰胺树脂骨料32％、砂41.18％、石灰石2.2％、水泥18％、水6.5％、外加剂0.12％；所述可切削混凝土各组分的质量百分数为：聚酰胺树脂骨料40％、砂34.1％、石灰石3.2％、水泥14％、水14％、外加剂0.2％。更进一步地，以下说明本发明可切削混凝土的选材方法：(1)聚酰胺树脂骨料：骨料作为可切削混凝土的重要组成部分，极大的影响其切削性能，相对于传统的砂石骨料，聚酰胺树脂骨料强度高、密度小，并且切削性能良好。实验中所选用的聚酰胺树脂骨料是经过后加工形成的球形颗粒，并且加工成型粒径尺寸大小不同的树脂骨料以满足其颗粒级配的要求。聚酰胺树脂骨料的颗粒尺寸要求，按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》jgj52-2006中5～16mm的要求加工生产，其连续级配要求如下表1所示：表1聚酰胺树脂骨料颗粒级配直径(mm)2.551016累计比例(％)95-10085-10030-600-10(2)天然河砂：砂作为浆液中的重要组成部分，直接对浆液的各项性能产生影响，其中砂的种类、级配、细度模数对混凝土的强度及可切削性能影响较大。在砂的选择当中应当注意，其含泥量控制在3％以内，细度模数在2.2～2.6的中细河砂拌制为宜。(3)石灰石粉：石灰石粉对混凝土早期屈服强度有重要的作用，能够与水发生化学反应，改善混凝土结构，增强混凝土的和易性，促进其早期形成较大的屈服强度，因此要慎重选择质量高、性能优异的石灰石粉作为混凝土原料。(4)外加剂：所述外加剂为vivid-500系列高性能聚羧酸外加剂，且其组成材料均为粉状材料。经过上述选材之后，按照所述配比进行混凝土浆料的拌制，在混凝土浆料拌制完成后，将其制作成标准试件，进行性能测试，检测合格后进行预制构件的制作，检测要求如下表2所示：表2标准试件性能指标性能指标要求坍落度/mm≥50容重/kgm-3≤2000抗压强度/mpa≥30.0抗渗等级≥p10劈裂强度/mpa≥4.0较优地，本发明实施例中，所述标准试件的性能指标为：坍落度50～70mm，容重1800～2000kg/m3，抗压强度30～40mpa，抗渗等级p10～p12，劈裂强度4～6mpa。更具体地，以下说明本发明可切削混凝土中各组分的具体实施例及与之对应的混凝土标准试件的性能实验数据，如下表3、表4所示：表3可切削混凝土各组分及其配比表4各标准试件的性能指标实验数据将制备得到混凝土预制构件进行切削试验，以验证其可切削性能。以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。当前第1页12