一种适应两向变形的隧道钢架连接装置

1.本发明涉及隧道钢架连接领域，尤其涉及围岩条件不是很好的隧道在支护时钢架的连接，具体是一种适应两向变形的隧道钢架连接装置。


背景技术：

2.近年来我国交通发展迅猛，隧道工程占比越来越大，隧道大变形问题在隧道建设中越来越突出。目前针对隧道大变形，增大预留变形量、加强支护参数是常用措施，这些措施对控制围岩变形取得了一定效果，但是部分实际工程中效果不理想。钢支撑是隧道大变形控制的常用支护形式之一，作为一种刚性支护措施，对围岩变形的适应性较差。为适应新奥法理念中的允许围岩有一定变形，释放一些地应力从而减小二次衬砌受力。一些学者进行了可伸缩钢架的研发，此类钢架允许在其轴线方向有一定的伸缩变形量，但这些伸缩钢架只能在轴线方向变形。对于边墙和拱腰，有时水平方向变形也较大，上述可缩式钢架则不能与之适应。为此，提出一种适应竖向和水平两个方向变形的隧道钢架连接装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种适应两向变形的隧道钢架连接装置。
4.为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：一种适应两向变形的隧道钢架连接装置，包括连接杆主体，所述连接杆主体一端内沿长度方向开设有槽孔，贯穿连接杆主体一端开设有与槽孔连通的通孔，通孔的直径小于槽孔的内径，所述槽孔内滑动装配有第一薄板，第一薄板的直径大于通孔的内径；所述第一薄板与槽孔底部之间设有弹簧，第一薄板的外侧壁上固定连接有第一连接柱，第一连接柱的端部贯穿通孔；所述连接杆主体另一端开设有圆弧形槽孔，所述圆弧形槽孔内嵌入可转动的球头，所述球头一侧与第二连接柱连接。
5.进一步地，所述第一薄板与槽孔接触处的上下两侧连接有橡胶，橡胶呈矩形长条状。
6.进一步地，所述第一连接柱端部垂直连接有第二薄板，所述第二连接柱的端部垂直连接有第三薄板。
7.进一步地，所述弹簧为柱状弹簧。
8.进一步地，所述弹簧的一端固定在槽孔底部、另一端固定连接在第一薄板内侧壁上。
9.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明使用时钢架轴线方向的变形可以通过弹簧变形来调整，同时橡胶与槽孔之间的摩擦力还可以抵消掉一部分的力；钢架在轴线方向的变形限制较不使用该装置的钢架大；允许围岩有较大的变形而不导致钢架失稳，有利于充分发挥围岩的自承能力；（2）本发明装置的使用能使钢架在垂直于钢架轴线方向有一定变形能力，相较于
普通钢架水平方向的应力得到一定程度的释放，减小了二次衬砌的受力。
附图说明
10.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
11.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
12.如图1所示，一种适应两向变形的隧道钢架连接装置，包括连接杆主体1，所述连接杆主体1一端内沿长度方向开设有槽孔2，槽孔2可以设置为圆柱形也可以设置为方向柱状，贯穿连接杆主体1一端开设有与槽孔2连通的通孔3，通孔3的直径小于槽孔2的内径，所述槽孔2内滑动装配有第一薄板4，第一薄板4的直径大于通孔3的内径以保证第一薄板4只能在槽孔2内左右滑动防止第一薄板4脱离连接杆主体1；所述第一薄板4与槽孔2底部之间设有弹簧7，本实施例中，弹簧7为柱状弹簧（当然根据需要也可以选择其他类型的弹簧），弹簧7的一端固定在槽孔2底部、另一端固定连接在第一薄板4内侧壁上；第一薄板4的外侧壁上固定连接有第一连接柱5，第一连接柱5的端部贯穿通孔3；所述连接杆主体1另一端开设有圆弧形槽孔8，所述圆弧形槽孔8内嵌入可转动的球头9，球头9被限制在圆弧形槽孔8内不会脱落，所述球头9一侧与第二连接柱10连接。
13.在实际使用过程中，为了增大第一薄板4与槽孔2内壁的摩擦，所述第一薄板与槽孔2接触处的上下两侧连接有橡胶4，橡胶4呈矩形长条状。
14.在实际使用过程中，为了便于安装，所述第一连接柱5端部垂直连接有第二薄板6，所述第二连接柱10的端部垂直连接有第三薄板11。
15.工作原理：当第二薄板6左侧受到力时，第一连接柱5会向右侧移动，这时会压缩弹簧7，一部分的外力转化为弹簧7的弹性势能。同时第一连接柱5上部的橡胶4与槽孔2的内壁会产生摩擦，将一部分外力转化成摩擦力消耗掉。当连接杆主体1受到垂直于钢架轴线方向的力时，球头9将带动着第二连接柱10和第三薄板11沿着圆弧形槽孔9发生转动，在转动的时候可以抵消掉一部分垂直于钢架轴线方向的力。
16.本发明创新之处在于隧道钢架连接处不是以前的刚性连接，在钢架连接时采用本发明的适应两向变形的隧道钢架连接装置进行连接，当外部受到很大的力时，弹簧具有一定缓冲作用，其原理有点类似与中国太极的思想，当外力来时，先由弹簧卸掉一部分的力，剩余的荷载再由钢架来抵抗。这在很大程度上提高了钢架的承载能力。对围岩等级较高时也可适用，一定程度上减少了初期支护的成本。
17.本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适应两向变形的隧道钢架连接装置，包括连接杆主体，其特征在于：所述连接杆主体一端内沿长度方向开设有槽孔，贯穿连接杆主体一端开设有与槽孔连通的通孔，通孔的直径小于槽孔的内径，所述槽孔内滑动装配有第一薄板，第一薄板的直径大于通孔的内径；所述第一薄板与槽孔底部之间设有弹簧，第一薄板的外侧壁上固定连接有第一连接柱，第一连接柱的端部贯穿通孔；所述连接杆主体另一端开设有圆弧形槽孔，所述圆弧形槽孔内嵌入可转动的球头，所述球头一侧与第二连接柱连接。2.根据权利要求1所述的适应两向变形的隧道钢架连接装置，其特征在于：所述第一薄板与槽孔接触处的上下两侧连接有橡胶，橡胶呈矩形长条状。3.根据权利要求1所述的适应两向变形的隧道钢架连接装置，其特征在于：所述第一连接柱端部垂直连接有第二薄板，所述第二连接柱的端部垂直连接有第三薄板。4.根据权利要求1所述的适应两向变形的隧道钢架连接装置，其特征在于：所述弹簧为柱状弹簧。5.根据权利要求1所述的适应两向变形的隧道钢架连接装置，其特征在于：所述弹簧的一端固定在槽孔底部、另一端固定连接在第一薄板内侧壁上。

技术总结
本发明公开了一种适应两向变形的隧道钢架连接装置，包括连接杆主体、槽孔、通孔、第一薄板、弹簧、第一连接柱、圆弧形槽孔、实心球、第二连接柱连接。与现有技术相比，本发明使用时钢架轴线方向的变形可以通过弹簧变形来调整，同时橡胶与槽孔之间的摩擦力还可以抵消掉一部分的力；钢架在轴线方向的变形限制较不使用该装置的钢架大；允许围岩有较大的变形而不导致钢架失稳，有利于充分发挥围岩的自承能力；本发明装置的使用能使钢架在垂直于钢架轴线方向有一定变形能力，相较于普通钢架水平方向的应力得到一定程度的释放，减小了二次衬砌的受力。受力。受力。


技术研发人员：周元辅 王潮鑫 索晓庆 张学富 阳元光 刘敏
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/10/8