一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于黄土隧道工程建设工程领域，具体涉及到一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置。
【背景技术】
[0002]我国分布着大约黄土面积，随着国家西部大开发的不断深入和交通需求量的快速增长，黄土地区修建了大量的高速公路和高速铁路。受地形条件限制和人们环保意识的不断增强，黄土地区修建了越来越多的黄土公路隧道和铁路隧道。黄土隧道初期支护的钢拱架一般采用H型钢或工字钢分节加工而成，加工拱节之间的连接通常采用焊接钢板和高强螺栓连接。由于黄土特殊的工程性质，黄土隧道一般采用二台阶四步开挖法或三台阶七步开挖法，拱圈部位则采用环形开挖预留核心土法，预留的核心土与设计钢拱架的间距一般为0.8-lm。两车道黄土隧道起拱线以上部位的钢拱架一般由两个拱架单元组成，三车道黄土隧道起拱线以上部位的钢拱架则一般由三个拱架单元组成。由于核心土和钢拱架之间的空间有限，加之拱架单元重量较大，拱架单元连接拼装时连接钢板预留的螺栓孔位很难准确定位，导致连接过程费时费力，螺栓连接质量难以保证，导致初期支护的支护质量和效果明显下降，存在潜在的安全和质量隐患。并且因螺栓连接耗时长贻误了初期支护的最佳支护时机，有可能诱发拱圈部位的围岩松动圈增大，导致初期支护因受荷较大而出现裂缝甚至失稳破坏。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置，它解决了上述的这些问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0005]—种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置，其由顶杆、连接杆、底杆、基座和销钉共五个单元组成；
[0006]所述的顶杆由侧翼、侧翼连接杆和端头设置有螺纹的连接杆构成；
[0007]连接杆外径与顶杆内径相同，两端设置有方向相反的螺纹；
[0008]底杆一端设置有螺纹，另一端在距端截面一定位置处开有直径相同的两个圆孔，且圆孔中心在同一条直线上；
[0009]基座由方钢板、两个耳翼和四个固定锥构成，其中方钢板为Q235B钢板；两个耳翼分别开有圆孔，其材质及厚度与方钢板相同并与其牢固焊接；四个固定锥均为同直径的HRB335钢筋，一端截面与钢筋纵轴线垂直，另一端为圆锥体，垂直焊接在方钢板的之下；
[0010]销钉为一圆柱体，材质为HPB300钢筋，且末端带有防销钉脱落的钢卡子。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0012]本实用新型给出的黄土隧道拱圈部位钢拱架单元高强螺栓连接装置的优越性在于，在两台阶四步或三台阶七步开挖法施工的黄土隧道拱圈部位，利用该装置可以方便快捷的拼接钢拱架单元，减少人力并提高拱架拼接的效率，减少了钢拱架的架设时间，确保了初期支护的合理支护时机，使初期支护的受力特性得到明显的改善。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元A立面图；
[0014]图2为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元A侧面图；
[0015]图3为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单兀A平面图；
[0016]图4为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元B的结构示意图；
[0017]图5为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元C的结构示意图；
[0018]图6为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元D的子单元Dl的结构示意图；
[0019]图7为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元D的子单元D2的立面图；
[0020]图8为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元D的子单元D2的侧面图；
[0021]图9为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元D的子单元D2的平面图；
[0022]图10为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元D的子单元D4-D7的结构示意图；
[0023]图11为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的结构单元E的结构示意图；
[0024]图12为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的隧道纵轴线方向核心土处的横剖面图；
[0025]图13为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的核心土上方钢拱架单元连接钢板处的局部放大图；
[0026]图14为本实用新型的一种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0028]—种便于拼接黄土隧道拱圈部位钢拱架单元的装置，如图1-14所示，由顶杆(结构单元A)、连接杆(结构单元B)、底杆(结构单元C)、基座(结构单元D)和销钉(结构单元E)五个结构单元组成，各结构单元的设计参数如下。
[0029](I)所述的顶杆(结构单元A)由侧翼(Al、A2)、侧翼连接杆(A3)和端头车有丝的连接杆(A4)构成。其中侧翼(Al)为长度50mm直径42mm壁厚3.5mm的热乳无缝钢管，端平面(101)与其钢管纵轴线垂直，斜截面(102)与钢管纵轴线成45°夹角；侧翼(A2)与侧翼(Al)完全相同；侧翼连接杆(A3)为长度110-128mm且与侧翼(A1、A2)同直径同壁厚的钢管，两端斜截面(102)与其钢管纵轴线成45°夹角；端头车有丝的连接杆(A4)为长度500-600mm与A1、A2、A3同直径同壁厚的钢管，其一端截面为两凹槽(103)，另一端车有长度20-30mm的丝(104)。Al、A2、A3和A4的连接处通过焊接牢固连接。
[0030](2)所述的连接杆(结构单元B)采用的钢管与顶杆(结构单元A)相同，其长度为500-700mm，外径与顶杆(结构单元A)钢管的内径相同，内径两端车有长度为20_30mm但方向相反的丝(201)。并且在连接杆(结构单元B)的中间位置焊接有长度为80-100mm的两个圆柱形手柄(202)。
[0031](3)所述的底杆(结构单元C)采用与顶杆(结构单元A)同直径的钢管，其长度为500-600mm，一端车有长度20-30mm的丝(301)，另一端的端截面与底杆(结构单元C)的纵轴线垂直，距端截面30mm处开有直径为8-lOmm的两个圆孔(302)，并使两圆孔的中心在同一条直线上。
[0032](4)所述的基座(结构单元D)由方钢板(D1)、两个耳翼(D2、D3)和四个固定锥(D4-D7)构成，其中方钢板(Dl)为长300mm，宽300mm，厚10_12mm的Q235B钢板；耳翼(D2)和耳翼(D3)为直径10mm的半圆(403)，两耳翼相距60_80mm，其材质及厚度与方钢板(Dl)相同，并开有两个直径为12-16mm的圆孔(404);固定锥(D4-D7)为直径16_20mm长为100-150mm的HRB335钢筋构成，一端截面(405)与钢筋纵轴线垂直，另一端为长度为50mm的圆锥体(406)。两个耳翼(D2、D3)对称且垂直焊接在方钢板(Dl)之上，而固定锥(D4-D7)对称且垂直焊接在方钢板(Dl)之下，此四处位置中心距方钢板(Dl)的四个顶角各为 80_100mm。
[0033](5)所述的销钉(结构单元E)为一直径1mm的销钉(501)，材质为HPB300钢筋，且末端带有防销钉脱落的钢卡子(502)。
[0034]具体工作原理为:首先，连接杆(结构单元B)通过丝扣将带有U型卡槽的顶杆(结构单元A)和底杆(结构单元C)连接，通过销钉(501)将底杆(结构单元C)和带有固定锥(D4-D7)的基座(结构单元D)连接，配合