一种公路隧道异型拱架及支护结构的制作方法

本发明涉及公路隧道建设技术领域，具体为一种公路隧道异型拱架。

背景技术：

目前隧道复合式衬砌初期支护中拱架采用单榀环向成环，在纵向使用钢筋连接，加固围岩，用以抵抗围岩产生较大变形。然而在拱架纵向连接处，钢筋仅起到纵向连接的作用，拱架纵向间存在支护的缺失，在这些部位容易产生较大沉降甚至“闭门塌方”。

针对现有的技术问题，有必要设计一种新型拱架，用于解决现有拱架纵向不能起到支撑作用的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种公路隧道异型拱架，拱架的顶部采用网状结构，增加拱架纵向连接刚度，扩展拱架环向的支护范围，增强整体支护稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种公路隧道异型拱架，所述拱架为环向封闭结构，包括上拱架和下拱架；

下拱架为开口侧向上的u型结构；

上拱架用于支撑隧道的顶部，上拱架为一根连续的波形曲线，波形曲线的延长方向为隧道的宽度方向，该波形曲线由多个结构相同的单波曲线构成，波峰至波谷的垂线与隧道的延长方向平行，上拱架的两端分别与下拱架的两端连接。

可选的，所述上拱架为圆弧形结构。

可选的，所述上拱架的两端位于波高的中心。

可选的，所述波形曲线的波高为500mm-1500mm，相邻两个波峰间距800mm-1200mm。

可选的，所述上拱架的每个波峰或波谷处设置有连接孔，用于和相邻的拱架连接。

可选的，所述连接孔的轴线与隧道的延长方向平行。

可选的，所述拱架的横截面为工字型、圆形或多边形。

可选的，所述工字型的腰部垂直设置。

本技术还提供一种公路隧道的防护结构，包括上述拱架，若干个拱架沿隧道的延长方向等间距排列，相邻两个拱架沿隧道的径向镜像设置，相邻连个拱架的波峰连接，或相邻连个拱架的波谷连接，使支护结构的上部形成网状结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本技术提供的一种公路隧道的支护结构，使拱架环向封闭，增加了隧道复合式衬砌初期支护拱架间的纵向连接，对拱架纵向弯曲，扩展了拱架环向的支护范围，增大了拱架局部支护刚度及整体组合支护的稳定性，能够降低隧道纵向受力差异性较大而产生的施工风险。

一种隧道支护结构，安装时，使用多个上述拱架进行正反拼装就完成隧道的支护体系，该拱架在工厂批量预制成型，现场安装，提高了支护体系的施工效率，降低施工成本。同时用螺栓进行纵向连接，省去焊接工艺。其次多个拱架连接后，使支护结构的顶部形成网状结构，增加了拱架组合使用的整体稳定性。

附图说明

图1为本发明拱架的正视图；

图2为本发明拱架的侧视图；

图3为本发明拱架的俯视图；

图4为本发明拱架的轴测图；

图5为本发明拱架的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1-4所示，一种公路隧道异性拱架，该拱架由上拱架和下拱架组成的环向封闭结构。

下拱架为开口侧向上的u型结构，上拱架设置在下拱架的上部。

上拱架的形状与隧道的顶部相匹配，为圆弧形结构，上拱架为一根连续的波形曲线构成，该波形曲线由多个结构相同的单波曲线构成，波峰至波谷的垂线与隧道的延长方向平行，上拱架的两端位于波高的中心，上拱架的两端分别与下拱架的两个顶端连接。

波形曲线的波高为500mm-1500mm，相邻两个波峰间距800-1200。

波峰与波谷处均设置有连接孔，用于和相邻的拱架连接，该连接孔的轴线与隧道的延长方向平行。相邻两个拱架沿隧道的径向镜像设置，采用螺栓连接或焊接，优选螺栓连接。

该上拱架和下拱架的横截面为工字型，工字型的支撑部垂直设置。

该上拱架和下拱架均采用工字钢折弯成型，上拱架的顶面支撑隧道的顶面；下拱架的底面支撑在隧道的地面。

该上拱架和下拱架的横截面还可以为圆形、方向、矩形或多边形。

如图5所示，一种公路隧道的支护结构，包括多个上述环向封闭的拱架，多个拱架沿隧道的延长方向等间距排列，相邻两个拱架沿隧道的径向镜像设置，相邻两个拱架的波峰通过螺栓连接，或相邻两个拱架的波谷通过螺栓连接，使支护结构的上部形成网状结构。

本技术提供的一种公路隧道的支护结构，使拱架环向封闭，增加了隧道复合式衬砌初期支护拱架间的纵向连接，对拱架纵向弯曲，扩展了拱架环向的支护范围，增大了拱架局部支护刚度及整体组合支护的稳定性，能够降低隧道纵向受力差异性较大而产生的施工风险。

安装隧道支护结构时，使用多个上述拱架，进行正反拼装就完成隧道的支护体系，该拱架在工厂批量预制成型，现场安装，提高了支护体系的施工效率，降低施工成本。同时用螺栓进行纵向连接，省去焊接工艺。其次多个拱架连接后，使支护结构的顶部形成网状结构，增加了拱架组合使用的整体稳定性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种公路隧道异型拱架，所述拱架为环向封闭结构，包括上拱架和下拱架；下拱架为开口侧向上的U型结构；上拱架用于支撑隧道的顶部，上拱架为一根连续的波形曲线，波形曲线的延长方向为隧道的宽度方向，该波形曲线由多个结构相同的单波曲线构成，波峰至波谷的垂线与隧道的延长方向平行，上拱架的两端分别与下拱架的两端连接。该拱架增加了隧道复合式衬砌初期支护拱架间的纵向连接，对拱架纵向弯曲，扩展了拱架环向的支护范围，增大了拱架局部支护刚度及整体组合支护的稳定性，能够降低隧道纵向受力差异性较大而产生的施工风险。

技术研发人员：邱军领;胡昭;谢远;赖金星;侯航;马恩临;徐硕硕
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2018.11.30
技术公布日：2019.01.25