本实用新型专利技术涉及一种盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置，用于主动加强的盾构隧道相邻管环间的刚度，包括加固拉杆，设置在加固拉杆两端的固定端和加载端。所述固定端包括以圆形剪力键相互连接的固定螺杆和旋转端台；加固拉杆包括丝杠部分、光滑圆杆部分和加固拉杆菱形头；加载端包括固定螺杆、可拆卸旋转扳手、加载力矩转变箱、力矩转变箱固定螺栓和固定端台五部分，加载力矩转变箱通过固定螺栓与固定端台紧固在一起；蜗轮设置于加载力矩转变箱内部，在加载力矩转变箱内，设置有直径大于丝杠孔直径的空腔。
【技术实现步骤摘要】
盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置
本技术属于隧道工程
，涉及一种在盾构隧道直线段管环结构刚度的蜗轮蜗杆式加强装置。
技术介绍
盾构隧道衬砌一般是在盾尾通过预制管片拼装而成的，管片接缝分为纵向接缝和环向接缝，拼缝处是衬砌结构受力的薄弱环节。盾构隧道相邻管环结构整体性主要依靠环间螺栓来维持，在施工工程中由于各种原因会出现纵向变形，其中包括台车振动荷载、渗漏、不同地质、不同埋深、不同施工因素、约束差异、不同地面荷载以及不同周边环境变化等各种因素。隧道的抗纵向变形能力很脆弱，引起隧道变形的因素通常是导致隧道变形向不利的方向发展。在隧道纵向变形或曲率半径达到一定的量值后，管环变形会侵占盾构隧道结构建筑界限，严重情况下，就可能出现管片环缝张开量过大而漏水或管片纵向受拉破坏，影响盾构隧道的安全性和使用性。特别是在施工期，由于地层扰动初期盾构隧道不均匀沉降较为严重，隧道相邻管环间出现的张开变形及错位变形等工程问题可能会更加明显。目前盾构隧道相邻管环结构稳固性主要依靠环间螺栓来维持，缺少一种相邻管环结构刚度主动加强装置，所以亟待研制一种相邻管环结构刚度加强装置，主动加强仍处在施工期的盾构隧道管环结构。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置，技术方案如下：一种盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置，用于主动加强的盾构隧道相邻管环间的刚度，包括加固拉杆，设置在加固拉杆两端的固定端和加载端，其特征在于，所述固定端包括以圆形剪力键相互连接的固定端固定螺杆和旋转端台，旋转端台能够绕固定端固定螺杆轴自由旋转，旋转端台设置有用以穿插加固拉杆的中间孔，在中间孔处设有防止加固拉杆旋转的榫槽；加固拉杆包括丝杠部分、光滑圆杆部分和加固拉杆菱形头，在靠近加固拉杆菱形头的位置设置有与防止加固拉杆旋转的榫槽相匹配的防转榫头；加载端包括加载端固定螺杆、可拆卸旋转扳手、加载力矩转变箱、力矩转变箱固定螺栓和固定端台五部分，固定端台以剪力键的形式和加载端固定螺杆相连接，并可以绕加载端固定螺杆轴线自由旋转，加载力矩转变箱通过固定螺栓与固定端台紧固在一起；所述可拆卸旋转扳手为四角套筒扳手，与加载力矩转变箱上的四角杆相配合，能够自由卸载；所述加载力矩转变箱包括变矩箱支架、主动加载轴、变矩轴、从动蜗杆轴和蜗轮，其中，主动加载轴、变矩轴、从动蜗杆轴和蜗轮通过固定轴的位置对部件固定，可拆卸旋转扳手的底座与主动加载轴顶部通过四角套筒相连；在变矩轴上固定有大齿轮和小齿轮，通过大齿轮与固定在主动加载轴上的齿轮相互咬合，通过小齿轮与固定在从动蜗杆轴上的齿轮相互咬合；在从动蜗杆轴上设置有蜗杆，并通过蜗杆与蜗轮相互咬合，蜗轮设置有与丝杠相匹配的内螺纹，并通过丝杠使得蜗轮靠剪力卡在加载力矩转变箱内，蜗轮旋转，丝杠被拉紧，在拉杆的拉力的作用下，相邻管环间相互贴紧，从而加强环间刚度；蜗轮设置于加载力矩转变箱内部，在加载力矩转变箱内，设置有直径大于丝杠孔直径的空腔，蜗轮靠剪力卡在加载力矩转变箱内。本技术在施工期主动提高直线段管环间的刚度，加强衬砌结构的整体性，并在衬砌周围注浆强度达到规范要求和土层扰动较为稳定后可拆卸；当工程进入运营期，在不良地质地段或地震等自然灾害发生时，主动提高直线段管环间的内力，加强衬砌结构的整体性，待衬砌结构加固完成后可拆卸。具有以下优点：本装置可主动增加盾构隧道直线段管环间刚度加固，有效减少由于恶劣地质条件引起的管环间的错动，为盾构隧道在恶劣类型地区施工增强管环结构的整体性提供了方法措施；2.本装置中，加载装置通过变矩箱中蜗轮及蜗杆等机械装置，零件数目少，结构紧凑，能够较为容易地达到足够大的加载拉力，为盾构隧道施工过程以及后期使用增加了安全保障；3.本装置变矩箱蜗杆的螺旋线升角小于齿合面的当量摩擦角，加载过程中具有自锁性，可防止加固拉杆拉力回弹；4.在施工方面，安装便捷，操作简单，拆卸方便。附图说明附图说明图1是本技术的整体示意图；图2(a)和(b)分别是固定端主视图及剪力键部位放大图；图3是加固拉杆图；图4是加载端主视图；图5是加载端侧视图；图6是加载力矩转变箱主视图；图7是变矩箱内部构造图。附图说明如下：1-固定端11-固定螺杆、12-旋转端台、13-防止加固拉杆旋转的防转榫槽2-加固拉杆21-丝杠、22-光滑圆杆、23-加固拉杆菱形头、24-防转榫头3-加载端31-固定螺杆、32-可拆卸旋转扳手、33-加载力矩转变箱、34-力矩转变箱固定螺栓、35-固定端台、331-变矩箱支架、332-主动加载轴、333-变矩轴、334-从动蜗杆轴、335-蜗轮具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-7所示所示，本技术盾构隧道管环结构刚度主动加强装置，包括加固拉杆2，设置在加固拉杆2两端的固定端1和加载端3，本技术可(1)在施工期主动提高直线段管环间的刚度，加强衬砌结构的整体性，并在衬砌周围注浆强度达到规范要求和土层扰动较为稳定后可拆卸；(2)当工程进入运营期，在不良地质地段或地震等自然灾害发生时，主动提高直线段管环间的内力，加强衬砌结构的整体性，待衬砌结构加固完成后可拆卸。所述固定端包括以圆形剪力键相互连接的固定螺杆11和旋转端台12，为了更好的将加固拉杆2同时插入两端的固定端，旋转端台12可绕固定螺杆11轴自由旋转。所述旋转端台12的下端深入到固定螺杆11的上部，旋转端台12设置有用以穿插穿插加固拉杆2的中间孔，并设有防止加固拉杆旋转的榫槽13；加固拉杆包括丝杠21部分、光滑圆杆22部分和加固拉杆菱形头23，在靠近加固拉杆菱形头23的位置设置有与防止加固拉杆旋转的榫槽相匹配的防转榫头24；加载端包括固定螺杆31、可拆卸旋转扳手32、加载力矩转变箱33、固定螺栓34和固定端台35五部分组成，固定螺杆31固定在管片吊装孔处，固定端台35以剪力键的形式和固定螺杆31相连接，为了更好的配合加固拉杆2，固定端台可以绕固定螺杆31轴线自由旋转，加载力矩转变箱33靠固定螺栓34与固定端台35紧固在一起。所述可拆卸旋转扳手32为四角套筒扳手，与加载力矩转变箱上的四角杆相配合，可以自由卸载；所述加载力矩转变箱33包括变矩箱支架331、主动加载轴332、变矩轴333、从动蜗杆轴334和蜗轮335，其中，主动加载轴332、变矩轴333、从动蜗杆轴334和蜗轮335通过固定轴的位置对部件固定，可拆卸旋转扳手32的底座与主动加载轴332顶部通过四角套筒相连；在变矩轴333上固定有大齿轮和小齿轮，通过大齿轮与固定在主动加载轴332上的齿轮相互咬合，通过小齿轮与固定在从动蜗杆轴334上的齿轮相互咬合；在从动蜗杆轴334上设置有蜗杆，并通过蜗杆与蜗轮335相互咬合，蜗轮335设置有与丝杠21相匹配的内螺纹，蜗轮335旋转，丝杠21被拉紧，从而产生了我们需要的拉力；蜗轮335设置于加载力矩转变箱33内部，由于蜗轮直径大于加载力矩转变箱33中穿插丝杠21孔的直径，所以蜗轮靠剪力卡在加载力矩转变箱内。下面进行详细说明(1)所述固定端包括固定螺杆11本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置，用于主动加强的盾构隧道相邻管环间的刚度，包括加固拉杆(2)，设置在加固拉杆(2)两端的固定端(1)和加载端(3)，其特征在于，所述固定端包括以圆形剪力键相互连接的固定端固定螺杆(11)和旋转端台(12)，旋转端台(12)能够绕固定端固定螺杆(11)轴自由旋转，旋转端台(12)设置有用以穿插加固拉杆(2)的中间孔，在中间孔处设有防止加固拉杆旋转的榫槽(13)；加固拉杆(2)包括丝杠(21)部分、光滑圆杆(22)部分和加固拉杆菱形头(23)，在靠近加固拉杆菱形头(23)的位置设置有与防止加固拉杆旋转的榫槽(13)相匹配的防转榫头(24)；加载端包括加载端固定螺杆(31)、可拆卸旋转扳手(32)、加载力矩转变箱(33)、力矩转变箱固定螺栓(34)和固定端台(35)五部分，固定端台(35)以剪力键的形式和加载端固定螺杆(31)相连接，并可以绕加载端固定螺杆(31)轴线自由旋转，加载力矩转变箱(33)通过固定螺栓(34)与固定端台(35)紧固在一起；所述可拆卸旋转扳手(32)为四角套筒扳手，与加载力矩转变箱上的四角杆相配合，能够自由卸载；所述加载力矩转变箱(33)包括变矩箱支架(331)、主动加载轴(332)、变矩轴(333)、从动蜗杆轴(334)和蜗轮(335)，其中，主动加载轴(332)、变矩轴(333)、从动蜗杆轴(334)和蜗轮(335)通过固定轴的位置对部件固定，可拆卸旋转扳手(32)的底座与主动加载轴(332)顶部通过四角套筒相连；在变矩轴(333)上固定有大齿轮和小齿轮，通过大齿轮与固定在主动加载轴(332)上的齿轮相互咬合，通过小齿轮与固定在从动蜗杆轴(334)上的齿轮相互咬合；在从动蜗杆轴(334)上设置有蜗杆，并通过蜗杆与蜗轮(335)相互咬合，蜗轮(335)设置有与丝杠(21)相匹配的内螺纹，并通过丝杠(21)使得蜗轮(335)靠剪力卡在加载力矩转变箱内，蜗轮(335)旋转，丝杠(21)被拉紧，在拉杆的拉力的作用下，相邻管环间相互贴紧，从而加强环间刚度；蜗轮(335)设置于加载力矩转变箱(33)内部，在加载力矩转变箱(33)内，设置有直径大于丝杠(21)孔直径的空腔，蜗轮靠剪力卡在加载力矩转变箱内。...
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道直线段管环结构刚度蜗轮蜗杆式加强装置，用于主动加强的盾构隧道相邻管环间的刚度，包括加固拉杆(2)，设置在加固拉杆(2)两端的固定端(1)和加载端(3)，其特征在于，所述固定端包括以圆形剪力键相互连接的固定端固定螺杆(11)和旋转端台(12)，旋转端台(12)能够绕固定端固定螺杆(11)轴自由旋转，旋转端台(12)设置有用以穿插加固拉杆(2)的中间孔，在中间孔处设有防止加固拉杆旋转的榫槽(13)；加固拉杆(2)包括丝杠(21)部分、光滑圆杆(22)部分和加固拉杆菱形头(23)，在靠近加固拉杆菱形头(23)的位置设置有与防止加固拉杆旋转的榫槽(13)相匹配的防转榫头(24)；加载端包括加载端固定螺杆(31)、可拆卸旋转扳手(32)、加载力矩转变箱(33)、力矩转变箱固定螺栓(34)和固定端台(35)五部分，固定端台(35)以剪力键的形式和加载端固定螺杆(31)相连接，并可以绕加载端固定螺杆(31)轴线自由旋转，加载力矩转变箱(33)通过固定螺栓(34)与固定端台(35)紧固在一起；所述可拆卸旋转扳手(32)为四角套筒扳手，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张稳军，焦亚磊，宋传辉，喻国伦，张高乐，宋晓龙，张云旆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12
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