沉管隧道接头剪力键弹簧垫层的制作方法

本实用新型涉及沉管隧道技术领域，尤其涉及一种新型沉管隧道用接头剪力键垫层装置。

背景技术：

随着现代交通的快速发展，越江跨海隧道工程日益增多，沉管法作为一种行之有效的隧道工法，得到越来越多的运用。沉管隧道管节接头设计是沉管隧道工程设计中的重点和难点之一，对于地基沉降、高水位差变化、突发地震等不利工况来说，沉管接头剪力键是控制接头剪切刚度和变形的关键要素。其中剪力键垫层的构造和力学性能是影响接头剪力键力学性能的主要因素。

目前沉管隧道运用较多的垫层为橡胶垫层，以往的橡胶支座只是通过挤压被动的传递剪力键之间的压力，无法主动控制剪力键间压力的大小；在遇到重大震动中，仅依靠橡胶自身的恢复特性，有时无法很好复原接头的原始位置。同时，由于橡胶材料的特性，其不可避免的会存在老化现象，垫层长期的稳定性不足。因此，需要一种新型的垫层装置，在保证长期稳定性的同时，其还具有较强的自恢复特性，同时可以调节同一接头处各个剪力键相互作用力，使得其能均匀承担相应的剪力。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层，设置于两个剪力键结构之间，包括：弹簧垫层主结构，包括内钢槽、外钢槽以及受压弹簧，弹簧垫层主结构通过弹簧垫层固定螺栓固定于剪力键结构上；高分子材料垫层，通过高分子材料垫层固定螺栓固定于垫层主结构上，设置于弹簧垫层主结构与剪力键结构之间；其中，弹簧垫层主结构的外钢槽侧通过弹簧垫层固定螺栓固定于下部的剪力键结构上侧；主结构的内钢槽通过高分子材料垫层固定螺栓与高分子材料垫层固定连接，外钢槽与内钢槽之间设置受压弹簧。

在本实用新型一些实施例中，所述高分子材料垫层设选用的材料摩擦系数为0.04～0.1。

在本实用新型一些实施例中，弹簧垫层中内钢槽与外钢槽的凹槽部相对设置，所述受压弹簧一端固定于外钢槽，另一端固定于内钢槽，在高分子材料垫层与弹簧垫层主结构安装压合后形成预压力。

在本实用新型一些实施例中，外钢槽略大于内钢槽，弹簧垫层装置安装扣合后，内外钢槽使内部弹簧空间封闭。

在本实用新型一些实施例中，通过采用不同刚度和长度的弹簧，调节剪力键间初始预压力大小。

在本实用新型一些实施例中，所述弹簧垫层主结构还包括：预压螺栓与预压螺栓套筒，其中，预压螺栓连接内钢槽与外钢槽，外钢槽上设置有预压螺栓套筒，通过预压螺栓与预压螺栓套筒配合压合内钢槽与外钢槽，使得弹簧垫层结构的厚度得以改变。

在本实用新型一些实施例中，所述弹簧垫层主结构还包括：加劲肋，焊接在相应钢槽底面以保证钢槽在压合过程中的刚度。

在本实用新型一些实施例中，管节接头剪力通过弹簧的压缩变形传递，受压弹簧的柔性特性使得弹簧垫层主结构具有较好的变形恢复能力，同时允许弹簧垫层主结构平面一定程度的转角。

在本实用新型一些实施例中，所述高分子材料垫层的表面均匀涂抹有防腐涂料。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层至少具有以下有益效果其中之一：

(1)通过调节接头各剪力键间初始预压力，保证每组剪力键均匀承担剪力荷载，充分发挥各组剪力键的作用；

(2)由于管节接头剪力通过弹簧的压缩变形传递，弹簧的柔性特性使得垫层具有较好的变形恢复能力，同时可以允许垫层结构平面一定程度的转角，更好的吸收地震能量；

(3)由于钢结构性质稳定，较一般的橡胶垫层具有更好的长期稳定性；

(4)通过选取不同的弹簧刚度和个数，可以提供不同的垫层刚度满足不同沉管隧道工程的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的整体正视图。

图2为本实用新型实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的整体侧视图；

图3是本实用新型实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的外钢槽俯视图；

图4是图2中A处局部剖面图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

1、高分子材料垫层； 2、高分子材料垫层固定螺栓

3、内钢槽； 4、外钢槽

5、弹簧垫层固定螺栓； 6、加劲肋

7、受压弹簧； 8、预压螺栓

9、剪力键结构； 10、预压螺栓套筒

11、防腐涂层。

具体实施方式

本实用新型提供了一种沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层，其是一种可以控制剪力键间预压力的垫层装置，同时能够保证其较好的变形恢复特性和长期的稳定性。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。

在本实用新型的第一个示例性实施例中，提供了沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层。图1为本实用新型第一实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的结构示意图。图2为本实用新型实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的整体侧视图；图3是本实用新型实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的外钢槽俯视图；图4是图2中A处局部剖面图。

如图1-4所示，本实用新型沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层放置于两个剪力键结构9之间，其主要包括高分子材料垫层1、高分子材料垫层固定螺栓2、内钢槽3、外钢槽4、弹簧垫层固定螺栓5、加劲肋6、受压弹簧7、预压螺栓8、预压螺栓套筒10、防腐涂层11。其中，内钢槽3，外钢槽4，加劲肋6、弹簧7、预压螺栓8和螺栓套筒10组成垫层主结构，高分子材料垫层用螺栓固定于垫层主结构上，垫层主结构通过螺栓固定于剪力键结构上。

以下分别对本实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的各个组成部分进行详细描述。

高分子材料垫层1设置于剪力键结构9与弹簧垫层主结构之间，选用低摩擦系数的材料，摩擦系数范围为0.04～0.1，例如聚四氟乙烯。如图1所示，高分子材料垫层1通过高分子材料垫层固定螺栓2固定在垫层主结构内钢槽3外表面，利用低摩擦系数的高分子材料垫层，可使其与剪力键结构9之间形成良好滑动。

弹簧垫层主结构通过弹簧垫层固定螺栓5安装在剪力键键结构9预定位置。其中，主结构外钢槽4侧通过弹簧垫层固定螺栓5固定于下部的剪力键结构9上侧。如图4所示，主结构内钢槽3通过高分子材料垫层固定螺栓2与高分子材料垫层1固定连接。

弹簧垫层主结构主要由内钢槽3、外钢槽4以及受压弹簧7组成。内钢槽3与外钢槽4的凹槽部相对设置，内部对称安装受压弹簧7，所述受压弹簧7为高强受压弹簧，在水平面上对称放置。所述受压弹簧7一端固定于外钢槽4，另一端固定于内钢槽3，在高分子材料垫层1与弹簧垫层主结构安装压合后形成预压力。优选地，可通过采用不同刚度和长度的弹簧，较精确调节各组剪力键间初始预压力大小。

其中，外钢槽4略大于内钢槽3，弹簧垫层装置安装扣合后，内外钢槽可使内部弹簧空间封闭，保护内部弹簧结构。如图1所示，受压弹簧7一端固定于外钢槽4，另一固定于内钢槽3，压合后形成预压力，外钢槽4略大于内钢槽3，安装压合后可形成密闭空间保护弹簧结构。

预压螺栓8连接内钢槽3与外钢槽4，外钢槽4上设置有预压螺栓套筒10，弹簧垫层通过连接内外钢槽的预压螺栓8进行压合，预压螺栓套筒10焊接于相应钢槽的底面用于加长螺栓的旋合长度，通过预压螺栓8与预压螺栓套筒10配合压合内钢槽3与外钢槽4，可以改变弹簧垫层结构的厚度，从而方便安装。图2中弹簧垫层主结构的压合与松放通过逐渐旋紧和旋松连接内钢槽3和外钢槽4的预压螺栓8来实现。加劲肋6焊接在相应钢槽底面以保证钢槽在压合过程中的刚度。

管节接头剪力通过弹簧的压缩变形传递，弹簧的柔性特性使得垫层具有较好的变形恢复能力，同时可以允许垫层结构平面一定程度的转角，更好的吸收地震能量。因此在地震、不均匀沉降等作用下，接头剪力通过受压弹簧7的压缩变形在剪力键结构9之间传递，实现接头的柔性连接，有效吸收能量，更好的抵抗剪力作用。

在进行安装前，采用防腐涂料11均匀涂抹于裸露结构表面。如图4中，将防腐涂料11均匀涂抹于高分子材料垫层1裸露的表面。

当然，上述结构还应当包含其他功能模块，这些是本领域内的一般技术人员可以理解的，本领域内一般技术人员也可以根据功能的需要，添加相应的功能模块，在此不作赘述。

至此，本实用新型第一实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层介绍完毕。

在本实用新型的第二个示例性实施例中，提供了一种沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的安装方法，包括：

S1、组装垫层主结构。由于管节沉放与剪力键安装的误差造成各组剪力键间的间隙高度不一，根据实际情况选择相应的弹簧参数，使得各处弹簧垫层安装顶紧后的初始预压力一致，保证各剪力键均匀受力。

S2、将高分子材料垫层1安装于内钢槽3上，将垫层主结构上的预压螺栓对称、分步，有序的旋紧，使垫层压合后整体高度略小于安装空隙。在剪力键结构预定位置钻设螺纹孔，通过弹簧垫层固定螺栓5固定安装弹簧垫层。

S3、对称、分步，有序的旋松预压螺栓8，使高分子材料垫层1顶紧两侧剪力键结构9。

为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

至此，本实用新型第二实施例沉管隧道用接头剪力键弹簧垫层的安装方法介绍完毕。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。