本实用新型涉及一种地下工程装配式拱架自动连接节点。
背景技术：
进入21世纪以来，随着城市的不断发展和人口的不断增加，陆上交通日益拥挤，发展地下工程已变得刻不容缓。近年来，我国地下工程建设发展迅速，取得了一些举世瞩目的成就，位居世界地下工程建设规模和建设速度大国前列。由于我国地下工程的建设规模和施工速度迅猛发展，对其施工效率及安全问题等也要求的越来越严格。目前，我国地下工程支护普遍采用钢拱架，且在进行支护作业时依旧采用传统的现场人工安装方式，安装过程中需要大量工人在现场未支护空间进行长时间的高强度施工作业，其安全性及施工效率越发难以满足当前地下工程快速发展下的施工要求，限制地下工程建设的进一步发展，因此拱架的机械化装配成为地下工程支护施工技术发展的必然趋势。在此背景条件下，传统的拱架节点连接方式需要进行相应的改进以配合现场拱架的机械化施工。
传统的拱架连接方式主要存在以下不足：
(1)所需施工工人数量多，劳动强度大。传统的拱架连接方法无法配合进行机械化施工，因此在进行现场安装时，需要大量工人配合施工。
(2)施工周期长、速度慢，安全性低。拱架连接过程中，工人需在未支护空间进行长时间的施工，安全性难以保证，且传统拱架连接方法费时费力，使施工进度严重滞后。
技术实现要素：
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种地下工程装配式拱架自动连接节点，本实用新型能够有效配合拱架机械化装配施工，极大程度上提高了施工速度、缩短施工周期并保障了工人施工安全性。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提出的一种地下工程装配式拱架自动连接节点，包括分别焊接于相邻两节拱架的导向承压连接装置和装配式连接装置，所述导向承压连接装置由固定连接板和导向板组成，所述固定连接板用于连接一个单节拱架，所述的导向板焊接于固定连接板的两侧；形成一个槽型状结构；所述装配式连接装置由导向伸缩装置和连接板组成，所述连接板用于连接另一个单节拱架，其内部设置三排贯通孔；所述的连接板通过转动件与所述的固定连接板相连；所述的转动件的旋转角度0～360°；所述的导向伸缩装置连接所述的连接板与导向板。
进一步的，所述的连接板上设有至少两个贯通孔，当设置三个时，分别为导向伸缩装置安装通孔、螺栓连接通孔、销轴旋转通孔。
进一步的，所述导向板上端为呈圆弧状的侧斜滑动面，并在导向板开设与连接板三排通孔相对应的贯穿孔。
进一步的，所述导向伸缩装置包括两个传力销、一个限位件和归位弹簧，两个传力销的销头部分为半球状，主体为圆柱状的结构销尾为直径大于销头部分的圆形底座，在两个圆形底座内设有弹簧孔；所述限位件固定在其中一个传力销的前端，起固定传力销作用，所述的归位弹簧两端分别固定在两个传力销的弹簧孔内。
进一步的，所述弹簧孔分别开设于两侧传力销圆形底座底端面中间部位，所述的弹簧孔上部为圆锥体，主体为圆柱体。
进一步的，导向伸缩装置通过内部归位弹簧，使传力销前端伸出孔外，所述导向承压连接装置绕销轴转动时，导向板挤压传力销，归位弹簧压缩，当固定连接板和连接板贴合后，传力销头弹出并锁扣在导向板贯穿孔内，将节点锁紧连接在一起。
当贯通孔在三个以上时，将其中一个或者多个设置为螺栓连接通孔，在螺栓连接通孔内配置螺栓连接机构以提高节点稳定性和拱架极限强度，所述螺栓连接机构由高强螺栓与螺母构成。
优选的，可在连接板及固定连接板间配置节点强化装置，即在连接板三排贯通孔间及固定连接板相对应位置处开设螺栓孔，安装高强螺栓及螺母。
本实用新型还提出了有一种包括前面所述连接装置的拱架。
利用所述的装配式拱架自动连接节点机械化施工方法，步骤如下：
(1)拱架试拼装：按照拱架设计轮廓线，在平整地面将各节拱架进行试拼装，将节点分别焊接于相邻两节拱架上，通过连接销轴将各节拱架形成整体。
(2)拱架折叠：通过节点卡钳装置，可打开装配式节点，按照拱架折叠形式，利用机械手吊装绕节点活动销轴转动，折叠至拱架设计形式。
所述节点卡钳由钳嘴、钳腮和手柄三部分组成，钳嘴向内伸出，主体为圆柱状，头部为半球状，且直径与传力销头直径相同。既可用于节点无损伤打开，又可解决节点导向伸缩装置不能正常使用的难题。
(3)拱架机械化安装：拱架安装时，利用机械手抓举中间拱架举升至要求位置并固定不动，辅助机械手配合展开两侧拱架，拱架节点自动卡合到位。
(4)螺栓连接装置安装：拱架安装完成后，通过拱架人员操作台车或人工台车将节点的螺栓连接机构进行连接固定，提高装配式节点强度及长期稳定性，保证施工安全。
本实用新型的优点为：
(1)节点结构简单，加工成本较低其加工工艺简易，焊接安装方便快速，且本实用新型中的连接装置多为活动销轴和节点连接板，组装灵活；
(2)替代以往传统的人力安装连接的方法，通过拱架机械化施工装配，极大程度的降低了劳动强度，减少了现场施工人员数量，且机械代替了工人在未支护空间中进行作业，提高了施工的安全性；
(3)节点卡合方便快速，加快施工速度，应用该连接装置，可有效提高现场拱架的连接拼装速度，缩短施工周期，降低施工成本。
(4)适用范围广。该节点连接装置既适用于新型的约束混凝土拱架，也适用于常规工字钢、H型钢等。
(5)针对不同围岩强度等级应用不同节点形式，可选择性更多，且每种节点形式都能在各种围岩条件下发挥最大潜能，提高工程整体质量。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1(a)为装配式节点自动连接装置(无螺栓连接)示意图；
图1(b)为装配式节点自动连接装置(有螺栓连接)示意图
图2(a)、2(b)为优选装配式节点形式俯视图及侧视图
图3(a)、图3(b)为导向承压连接装置主视及侧视图；
图4(a)、图4(b)为装配式连接装置(无螺栓连接)主视及俯视图；
图5(a)、图5(b)为装配式连接装置(有螺栓连接)主视及俯视图；
图6为转动销轴结构示意图；
图7为导向伸缩装置结构示意图；
图8(a)、图8(b)为螺栓连接机构示意图；
图9为节点卡钳示意图。
其中，1-固定连接板，2-连接板，3-销轴旋转机构，4-拱架，5-导向板，6-导向伸缩装置，7-传力销，8-限位螺母，9-归位弹簧，10-弹簧孔，11-侧向滑动面，12-贯穿孔，13-卡销孔，14-转动销轴，15-螺纹段，16-弹簧伸缩段，17-销头段，18-节点强化装置，19-螺栓连接机构，20-导向伸缩装置安装通孔，21-螺栓连接通孔，22-销轴旋转通孔，23-高强螺栓，24-高强螺母，25-装配式连接装置，26-导向承压连接装置，27-节点卡钳，28-钳嘴，29-钳腮，30-手柄。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，传统的拱架连接方式主要存在以下不足：
(1)所需施工工人数量多，劳动强度大。传统的拱架连接方法无法配合进行机械化施工，因此在进行现场安装时，需要大量工人配合施工。
(2)施工周期长、速度慢，安全性低。拱架连接过程中，工人需在未支护空间进行长时间的施工，安全性难以保证，且传统拱架连接方法费时费力，使施工进度严重滞后，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种地下工程装配式拱架自动连接节点及机械化施工方法。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1(a)、图1(b)、图2(a)、图2(b)所示，一种地下工程装配式拱架自动连接节点，其特征在于：包括分别焊接于相邻两节拱架的导向承压连接装置26和装配式连接装置25，所述装配式连接装置和导向承压连接装置通过销轴旋转机构3进行连接。；
如图3(a)、图3(b)所示，所述导向承压连接装置26由固定连接板1和导向板5组成，导向板5焊接于固定连接板的两侧；所述固定连接板1用于连接一个单节拱架，所述的导向板5焊接于固定连接板1的两侧；形成一个槽型状结构；导向板5上端为呈圆弧状的侧斜滑动面11，并在导向板开设与连接板三排通孔相对应的贯穿孔12。
如图4(a)、图4(b)所示，所述装配式连接装置25由导向伸缩装置6和连接板2组成，所述连接板内部设置三排贯通孔；所述连接板用于连接另一个单节拱架，其内部设置三排贯通孔；所述三排连接板贯通孔分别为导向伸缩装置安装通孔20、螺栓连接通孔21、销轴旋转通孔22。所述的连接板通过转动销轴与所述的固定连接板相连；所述的转动销轴的旋转角度0～360°；所述的导向伸缩装置连接所述的连接板与导向板。所述销轴旋转机构3由导向板5、转动销轴14及连接板2共同构成；所述导向板和连接板绕旋转销轴旋转，旋转角度0～360°。
如图7所示，所述导向伸缩装置6包括两个传力销7、一个限位螺母8和一个归位弹簧9，每个所述传力销7的上端为半球状，主体圆柱状的结构，后端为直径大于销头段的圆形底座，所述限位螺母8固定在其中一个传力销的头部，起固定传力销作用。
所述导向伸缩装置6的归位弹簧9放置于弹簧孔10中，所述弹簧孔分别开设于两个传力销圆形底座底端面中间部位，开设弹簧孔上部为圆锥体，主体为圆柱体。
进一步的，导向伸缩装置6通过内部归位弹簧9，使传力销7前端伸出孔外，所述导向承压连接装置26绕销轴转动时，导向板5挤压传力销，归位弹簧压缩，当固定连接板1和连接板2贴合后，传力销头弹出并锁扣在导向板贯穿孔12内，将节点锁紧连接在一起。
所述螺栓连接通孔21内配置螺栓连接机构19以提高节点稳定性和拱架极限强度，所述螺栓连接机构如图8(a)、图8(b)所示，由高强螺栓23与螺母24构成。
优选的，可在连接板2及固定连接板1间配置节点强化装置18，即在连接板三排贯通孔间及固定连接板相对应位置处开设螺栓孔，安装高强螺栓及螺母。
本实用新型还公开了一种设有上述装配式连接节点的自动连接装置的拱架，拱架包括多节段，相邻节段之间通过自动连接装置相连。
本实用新型还公开了地下工程装配式拱架自动连接节点机械化施工方法，包括如下步骤：
(1)拱架试拼装：按照拱架设计轮廓线，在平整地面将各节拱架进行试拼装，将节点分别焊接于相邻两节拱架上，通过连接销轴将各节拱架形成整体。
(2)拱架折叠：通过节点卡钳装置，可打开装配式节点，按照拱架折叠形式，利用机械手吊装绕节点活动销轴转动，折叠至拱架设计形式。
如图9所示，所述节点卡钳27由钳嘴28、钳腮29和手柄30三部分组成，钳嘴28向内伸出，主体为圆柱状，头部为半球状，且直径与传力销7头直径相同。既可用于节点无损伤打开，又可解决节点导向伸缩装置6不能正常使用的难题。
(3)拱架机械化安装：拱架安装时，利用机械手抓举中间拱架举升至要求位置并固定不动，辅助机械手配合展开两侧拱架，拱架节点自动卡合到位。
(4)螺栓连接装置安装：拱架安装完成后，通过拱架人员操作台车或人工台车将节点螺栓装置进行连接固定，提高装配式节点强度及长期稳定性，保证施工安全。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。