一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置及系统，属于地下工程领域，本实用新型专利技术提供的一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，包括第一连接板；第二连接板；弹性部，所述弹性部设在第一连接板和第二连接板之间；导向部，所述导向部设在第一连接板和第二连接板之间；第一连接板与第二连接板平行，且第一连接板和第二连接板分别与所述导向部滑动连接；所述弹性部的压缩方向与第一连接板和第二连接板沿所述导向部的滑动方向相同，保证了限位吸能装置相连的两端拱架受力的整体性和稳定性，由此使得隧道洞室的稳定性与安全性得到进一步的提升，本实用新型专利技术结构构造简单，安装方便且实用性强，能有效的提升隧道洞室的整体性与稳定性。

A device and system for limiting energy absorption at the top of arch frame in tunnel

The utility model relates to a limiting energy absorption device and system for the top of an arch frame in a tunnel, belonging to the field of underground engineering. The utility model provides a limiting energy absorption device for the top of an arch frame in a tunnel, which is characterized in that it includes a first connecting plate, a second connecting plate, an elastic part, the elastic part is arranged between the first connecting plate and the second connecting plate, and a guide part, the guide part The first connecting plate is parallel to the second connecting plate, and the first connecting plate and the second connecting plate are respectively slidably connected with the guide part; the compression direction of the elastic part is the same as that of the first connecting plate and the second connecting plate along the sliding direction of the guide part, which ensures the integrity and stability of the stress on the two ends of the arch frame connected with the energy limiting device The utility model has the advantages of simple structure, convenient installation and strong practicability, and can effectively improve the integrity and stability of the tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置及系统
本技术属于地下工程领域，具体涉及一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置及系统。
技术介绍
近年来，虽然我国隧道工程建设技术在不断的提高与发展，但是在建设过程中依然面临着围岩失稳洞室坍塌的问题。在地质条件不复杂的情况下，隧道在修建过程中，一般通过加固开挖面及周边围岩，及时施做衬砌，就能达到洞室稳定的目的，并能保证后期使用的安全性。但是在地质情况复杂、土层软弱、高地应力，洞室偏压严重等条件下修建隧道，当衬砌在围岩释放压力的过程中，不能满足其引起的变形要求，极易造成衬砌的变形、开裂、坍塌等危险。对于高地应力软岩隧道，在超高水平压力作用下，隧道变形呈两边墙向内收敛，拱顶受挤压的变形特征，其变形如图1所示，轻则引起混凝土开裂、剥落，重则导致钢拱架屈服、失稳，严重的可以引起隧道坍塌等严重灾害，现有技术中通过技术改进，已经可以解决图1中钢拱架两侧的横向压力向内收敛的问题。专利技术人在实现本技术实施例的过程中，发现
技术介绍
中至少存在以下缺陷：在围岩不均匀荷载作用下，特别是存在局部围岩失稳压力作用下，如图2所示，隧道拱顶处的钢拱架受力变形如图4所示，左横向压力62与右横向压力63作用在一组钢拱架的两侧，竖向压力61直接由钢拱架承重，如果受到不均衡的竖向压力61则钢拱架会剪切变形，钢拱架在竖向压力61、左横向压力62右横向压力63的作用下，两个一组的钢拱架中的两侧存在法向压缩和切向错动的两种位移，引起一组钢拱架产生压缩和剪切变形，当竖向压力61过大时，两个一组的钢拱架极易因剪切破坏导致的不均衡变形，引起初支钢架中心线不在隧道起拱线位置，而发生钢架失稳失效，影响洞室整体稳定性。
技术实现思路
本技术提供了一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，目的在于解决上述问题，解决一组钢拱架因剪切破坏导致的不均衡变形，引起初支钢架中心线不在隧道起拱线位置，而发生钢架失稳失效，影响洞室整体稳定性的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，包括第一连接板；第二连接板；弹性部，所述弹性部设在第一连接板和第二连接板之间；导向部，所述导向部设在第一连接板和第二连接板之间；第一连接板与第二连接板平行，且第一连接板和第二连接板分别与所述导向部滑动连接；所述弹性部的压缩方向与第一连接板和第二连接板沿所述导向部的滑动方向相同。所述导向部为导向螺柱，第一连接板上具有第一导向通孔，第二连接板上具有与所述第一导向通孔同轴的第二导向通孔，导向螺柱同时伸入并位于所述第一导向通孔和所述第二导向通孔中；所述导向螺柱伸出所述第一导向通孔或第二导向通孔的位于第一连接板和第二连接板外的导向螺柱的端部上设有用于防止导向螺柱端部向其另一端缩回的限位部。所述弹性部为压缩弹簧，压缩弹簧套在导向螺柱上并位于第一连接板和第二连接板之间。所述第一连接板和第二连接板为两成对的拱架上的初支拱架连接板。所述第一连接板和第二连接板分别固定连接在两成对拱架上的用于固定第一连接板或第二连接板并具有与第一连接板或第二连接板对应通孔的初支拱架连接板上。所述弹性部和所述导向部为多组，所述弹性部和所述导向部均匀的分布于第一连接板和第二连接板之间，多组的所述导向部的轴向方向均平行。还包括拱架和初支拱架连接板，所述拱架与初支拱架连接板固定连接，所述拱架与所述初支拱架连接板之间具有L形帮焊加强钢筋，所述拱架通过L形帮焊加强钢筋与所述初支拱架连接板加固连接。所述第一连接板和第二连接板顶部具有加强钢筋网片，加强钢筋网片设在拱架上端岩壁上的隧道喷射混凝土层；第一连接板或第二连接板两侧具有勾形连接钢筋，第一连接板或第二连接板通过勾形连接钢筋与隧道喷射混凝土层固定连接；导向螺柱与所述第一导向通孔或所述第二导向通孔间隙配合；所述限位部为螺母，所述螺母与位于第一连接板和第二连接板外的导向螺柱的端部丝扣连接；所述导向螺柱的数量为n，n=Fs/(A×ftb)，其中Fs为垂直作用在导向螺柱上的竖向剪力，A为单根的所述导向螺柱的横截面面积，ftb为导向螺柱设计抗剪强度；所述压缩弹簧数量为m，m=FN/（K×δ），其中：FN为在围岩变形引起的拱顶处钢拱架内力，K为压缩弹簧的压缩刚度，δ为装置的设计变形允许量。一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，用于具有水平挤压的隧道内的拱架顶端，包括：上述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置；第一拱架，第一拱架上具有第一初支拱架连接板或第一初支拱架连接板为第一连接板；第二拱架，第二拱架上具有第二初支拱架连接板或第二初支拱架连接板为第二连接板；第一连接板固定在第一初支拱架连接板或第一连接板固定在第一拱架顶部，第二拱架固定在第二初支拱架连接板或第二初支拱架连接板固定在第二拱架顶部，第一拱架和第二拱架为成对的一组拱架。一种限位吸能系统，用于具有水平挤压的隧道内的拱架顶端，包括：第一连接板，第一连接板具有多组，多组第一连接板首尾一体式连接；第二连接板，第二连接板具有多组，多组第二连接板首尾一体式连接；弹性部，所述弹性部具有多组并均匀设在第一连接板和第二连接板之间；导向部，所述导向部具有多组并均匀设在第一连接板和第二连接板之间；多组一体式连接的第一连接板与多组一体式连接的第二连接板平行，且第一连接板和第二连接板分别与所述导向部滑动连接；多组的所述导向部的轴向方向均平行；多组的所述弹性部的压缩方向均与第一连接板和第二连接板沿所述导向部的滑动方向相同。本技术的有益效果是，通过设置在拱顶处的限位吸能装置内的弹性部压缩变形，可以实现释放围岩压力，而导向部可以对一组钢拱架进行导向作用，使得钢拱架受到剪切破坏时依然能均衡变形，初支钢架中心线处于隧道起拱线位置，从而保证了限位吸能装置相连的两端拱架受力的整体性和稳定性，由此使得隧道洞室的稳定性与安全性得到进一步的提升，本技术结构构造简单，安装方便且实用性强，能有效的提升隧道洞室的整体性与稳定性。附图说明图1为隧道拱架受均衡的水平挤压力变形示意图；图2为隧道拱架受不均衡的水平挤压力变形示意图；图3为隧道使用本技术限位吸能装置后的理想收敛变形示意图；图4为钢拱架从图2状态转变为图3状态受力及剪切变形示意图；图5为本技术一实施例的整体结构图；图6为本技术另一实施例与钢拱架连接的整体结构示意图；图7为图4的侧切示图；图8为本技术一实施例中，一组钢拱架与其相邻的另一组钢拱架整体连接的俯视图；图9为图6的正视图。图中标记为：1、第一连接板；2、导向螺柱；3、限位部；4、压缩弹簧；5、第一导向通孔；6、第二导向通孔；7、安装螺栓；8、第二拱架；9；第二初支拱架连接板；10、第二连接板；11、加强钢筋网片；12、围岩；13、L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，包括/n第一连接板（1）；/n第二连接板（10）；/n弹性部，所述弹性部设在第一连接板（1）和第二连接板（10）之间；/n导向部，所述导向部设在第一连接板（1）和第二连接板（10）之间；/n第一连接板（1）与第二连接板（10）平行，且第一连接板（1）和第二连接板（10）分别与所述导向部滑动连接；所述弹性部的压缩方向与第一连接板（1）和第二连接板（10）沿所述导向部的滑动方向相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，包括
第一连接板（1）；
第二连接板（10）；
弹性部，所述弹性部设在第一连接板（1）和第二连接板（10）之间；
导向部，所述导向部设在第一连接板（1）和第二连接板（10）之间；
第一连接板（1）与第二连接板（10）平行，且第一连接板（1）和第二连接板（10）分别与所述导向部滑动连接；所述弹性部的压缩方向与第一连接板（1）和第二连接板（10）沿所述导向部的滑动方向相同。


2.如权利要求1所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述导向部为导向螺柱（2），第一连接板（1）上具有第一导向通孔，第二连接板（10）上具有与所述第一导向通孔同轴的第二导向通孔，导向螺柱（2）同时伸入并位于所述第一导向通孔和所述第二导向通孔中；
所述导向螺柱（2）伸出所述第一导向通孔或第二导向通孔的位于第一连接板（1）和第二连接板（10）外的导向螺柱（2）的端部上设有用于防止导向螺柱端部向其另一端缩回的限位部（3）。


3.如权利要求2所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述弹性部为压缩弹簧（4），压缩弹簧（4）套在导向螺柱（2）上并位于第一连接板（1）和第二连接板（10）之间。


4.如权利要求1所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述第一连接板（1）和第二连接板（10）为两成对的拱架上的初支拱架连接板。


5.如权利要求3所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述第一连接板（1）和第二连接板（10）分别固定连接在两成对拱架上的用于固定第一连接板或第二连接板并具有与第一连接板或第二连接板对应通孔的初支拱架连接板上。


6.如权利要求1-4任意一项所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述弹性部和所述导向部为多组，所述弹性部和所述导向部均匀的分布于第一连接板（1）和第二连接板（10）之间，多组的所述导向部的轴向方向均平行。


7.如权利要求5所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，还包括拱架和初支拱架连接板，所述拱架与初支拱架连接板固定连接，所述拱架与所述初支拱架连接板之间具有L形帮焊加强钢筋（13），所述拱架通过L形帮焊加强钢筋（13）与所述初支拱架连接板加固连接。


8.如权利要求7所述一种用于隧道内拱架顶端的限位吸能装置，其特征在于，所述第一连接板（1）和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅帅，许前顺，吴江，孙向东，
申请(专利权)人：中交第二公路工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61