一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头

本发明涉及隧道工程，尤其涉及一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头。

背景技术：

1、地层位错变形不仅影响到地质构造的稳定性，也对人们的生产和生活带来了影响。在隧道工程建设中，隧道对地层的变形具有追随性，地层震动或地层蠕滑产生的位错严重威胁着隧道的结构安全。探究其中原因是地层位错使得隧道结构产生变形而进一步导致隧道衬砌结构的破坏。目前为了抵抗地层位错变形，减弱地层位错变形对隧道结构的影响，采用的措施包括：设置仰拱、提高衬砌混凝土强度、加大隧道断面尺寸等，以上所述措施可抵御地层产生的微小位错，减少地层位错变形所产生的不利影响，但是当地层产生较大位错变形时，以上措施容易失效，隧道衬砌被破坏的几率大幅增加。

技术实现思路

1、本发明所要解决的主要技术问题是提供一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，可以降低隧道衬砌被破坏的几率。

2、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，包括：第一接头板，第二接头板，第一弹簧和万向组件；所述第一接头板和所述第二接头板相向布置；所述第一接头板设有第一竖板和第一横板，所述第一竖板面向所述第二接头板的一侧端部分别间隔角度设置所述第一横板，所述第一竖板背向所述第二接头板的一侧用于连接外部钢筋；所述第二接头板设有第二竖板和第二横板，所述第二竖板面向所述第一接头板的一侧间隔角度设置所述第二横板，所述第二横板处于所述第一横板之间的位置，所述第二竖板背向所述第一接头板的一侧用于连接外部钢筋；所述万向组件设于所述第一横板与所述第二横板之间；所述万向组件通过所述第一弹簧连接所述第一横板，所述第一弹簧用于限制所述第一横板与所述万向组件之间的位移行程，所述万向组件远离所述第一弹簧的一端滑动连接所述第二横板。

3、在一较佳实施例中：所述万向组件包括连接板，底座和万向球；所述连接板通过所述第一弹簧连接所述第一横板，所述连接板远离所述第一弹簧的一端固接用于嵌装所述万向球的底座，所述万向球滑动连接所述第二横板。

4、在一较佳实施例中：所述第二接头板还包括用于限制所述万向组件滑动行程的挡板，所述挡板位于所述第二横板的外围，所述挡板与所述第二横板间隔角度设置。

5、在一较佳实施例中：所述第一横板包括用于连接所述第一弹簧的固定部，所述固定部设于所述第一横板靠近所述第一弹簧的端面上。

6、在一较佳实施例中：还包括滑块和第二弹簧；所述第二竖板包括用于配合滑块滑动的第一腔室，所述第一腔室位于所述第二竖板靠近所述第一横板的一侧；所述第一横板靠近所述第二竖板的端部通过所述第二弹簧连接所述滑块，受外部作用影响，所述滑块在所述第一腔室内滑动。

7、在一较佳实施例中：还包括第三弹簧；所述第一竖板包括用于配合滑块滑动的第二腔室，所述第二腔室位于所述第一竖板靠近所述第二横板的一侧；所述第二横板靠近所述第一竖板的端部通过所述第三弹簧连接所述滑块，受外部作用影响，所述滑块在所述第二腔室内滑动。

8、在一较佳实施例中：所述第二腔室和所述第一腔室均设有开口，所述第二弹簧和所述第三弹簧均穿过所述开口连接所述滑块；所述滑块的截面积大于所述开口的面积。

9、在一较佳实施例中：所述第一横板靠近所述第二竖板的端部到所述第二竖板的距离与所述第二横板靠近所述第一竖板的端部到所述第一竖板的距离相等；所述第二横板到上下两个所述第一横板的距离相等。

10、在一较佳实施例中：所述衬砌柔性接头以所述第二横板所处平面为对称面对称。

11、在一较佳实施例中：所述接头安装在相邻的两个衬砌节段的缝隙中，以偶数个接头为一组在缝隙中间隔安设，每组中的接头为正交布置。

12、相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

13、1.本发明提供了一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，所述接头两两为一组正交布置在隧道内相邻的两个衬砌节段的缝隙中，当隧道发生横向或竖向变形时，第一接头板和第二接头板相互推挤挤压，通过在第一横板和第二横板之间设置第一弹簧和万向组件来约束隧道节段的变形，第一弹簧限制第一横板和万向组件之间的位移行程，滑块的存在可以使得第二弹簧和第三弹簧整体沿第一弹簧变形方向滑动，不会影响第一弹簧变形。当隧道发生纵向变形时，第二弹簧和滑块或第三弹簧和滑块的组合方式可约束隧道节段的变形，万向组件以使第一接头板和第二接头板于隧道纵向变形方向滑动；此外，考虑到工程中地层变形总是多自由度同时发生的，接头的以上变形方式(横向、竖向、纵向)可以同时生效，所述接头使得衬砌节段能够适应多种的地层位错变形，减小了隧道衬砌节段之间的相互影响，进一步降低隧道衬砌被破坏的几率。

技术特征：

1.一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，包括：第一接头板，第二接头板，第一弹簧和万向组件；所述第一接头板和所述第二接头板相向布置；所述第一接头板设有第一竖板和第一横板，所述第一竖板面向所述第二接头板的一侧端部分别间隔角度设置所述第一横板，所述第一竖板背向所述第二接头板的一侧用于连接外部钢筋；所述第二接头板设有第二竖板和第二横板，所述第二竖板面向所述第一接头板的一侧间隔角度设置所述第二横板，所述第二横板处于所述第一横板之间的位置，所述第二竖板背向所述第一接头板的一侧用于连接外部钢筋；所述万向组件设于所述第一横板与所述第二横板之间；所述万向组件通过所述第一弹簧连接所述第一横板，所述第一弹簧用于限制所述第一横板与所述万向组件之间的位移行程，所述万向组件远离所述第一弹簧的一端滑动连接所述第二横板。

2.根据权利要求1所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述万向组件包括连接板，底座和万向球；所述连接板通过所述第一弹簧连接所述第一横板，所述连接板远离所述第一弹簧的一端固接用于嵌装所述万向球的底座，所述万向球滑动连接所述第二横板。

3.根据权利要求1所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述第二接头板还包括用于限制所述万向组件滑动行程的挡板，所述挡板位于所述第二横板的外围，所述挡板与所述第二横板间隔角度设置。

4.根据权利要求1所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述第一横板包括用于连接所述第一弹簧的固定部，所述固定部设于所述第一横板靠近所述第一弹簧的端面上。

5.根据权利要求1所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，还包括滑块和第二弹簧；所述第二竖板包括用于配合滑块滑动的第一腔室，所述第一腔室位于所述第二竖板靠近所述第一横板的一侧；所述第一横板靠近所述第二竖板的端部通过所述第二弹簧连接所述滑块，受外部作用影响，所述滑块在所述第一腔室内滑动。

6.根据权利要求5所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，还包括第三弹簧；所述第一竖板包括用于配合滑块滑动的第二腔室，所述第二腔室位于所述第一竖板靠近所述第二横板的一侧；所述第二横板靠近所述第一竖板的端部通过所述第三弹簧连接所述滑块，受外部作用影响，所述滑块在所述第二腔室内滑动。

7.根据权利要求6所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述第二腔室和所述第一腔室均设有开口，所述第二弹簧和所述第三弹簧均穿过所述开口连接所述滑块；所述滑块的截面积大于所述开口的面积。

8.根据权利要求1所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述第一横板靠近所述第二竖板的端部到所述第二竖板的距离与所述第二横板靠近所述第一竖板的端部到所述第一竖板的距离相等；所述第二横板到上下两个所述第一横板的距离相等。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述接头以所述第二横板所处平面为对称面对称。

10.根据权利要求9所述的一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，其特征在于，所述接头安装在相邻的两个衬砌节段的缝隙中，以偶数个接头为一组在缝隙中间隔安设，每组中的接头为正交布置。

技术总结
本发明提供了一种可适应地层位错变形的衬砌柔性接头，包括：第一接头板，第二接头板，第一弹簧和万向组件。第一接头板和第二接头板相向布置；第一接头板设有第一竖板和第一横板，第一竖板面向第二接头板的一侧端部分别间隔角度设置第一横板，第一竖板背向第二接头板的一侧用于连接外部钢筋；第二接头板设有第二竖板和第二横板，第二竖板面向第一接头板的一侧间隔角度设置第二横板，第二横板处于第一横板之间的位置，第二竖板背向第一接头板的一侧用于连接外部钢筋；万向组件设于第一横板与第二横板之间；万向组件通过第一弹簧连接第一横板，第一弹簧用于限制第一横板与万向组件之间的位移行程，万向组件远离第一弹簧的一端滑动连接第二横板。

技术研发人员：郭翔宇,蔡奇鹏,陈希茂
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16