一种抗潮汐荷载的沉管及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种抗潮汐荷载的沉管及其施工方法，属于沉管领域，本发明专利技术公开的一种抗潮汐荷载的沉管，包括顶板、底板以及侧板，顶板、底板以及侧板之间形成过车通道；还包括传导杆、承压活动板，传导杆滑动连接于侧板的内部，承压活动板固定于传导杆的一端，承压活动板位于侧板的外侧，且承压活动板与侧板之间设置有弹性垫层；底板处设置有阻尼承压器，传导杆的另一端与阻尼承压器相连，以将侧板位置压力传导至底板位置。通过传导杆的作用将潮汐载荷传导到底部的阻尼承压器，使得上下部分压力较为平衡，同时传导杆对承压活动板提供反向支撑力，从而使得在上端承载件较少时也可以较好的抵抗变化的潮汐载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种抗潮汐荷载的沉管及其施工方法
本专利技术涉及沉管领域，尤其涉及一种抗潮汐荷载的沉管及其施工方法。
技术介绍
沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段(用钢板和混凝土或钢筋混凝土)，管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖，以保安全。目前国内外有关沉管隧道管节在波浪荷载影响下的动力响应研究较多，而对潮汐荷载影响研究较少，仅有的研究主要集中在潮汐引起管节沉降实测分析，但未见对管节环向应变计算方法的研究。根据国内外工程案例，部分沉管隧道管节在运营期发生开裂并渗漏，对隧道正常使用带来极大危害。沉管隧道由于结构形式特殊，大量建造在大江大河中，因此潮汐荷载对管节应变影响较大。中国专利文献公开号CN106682267A公开的一种潮汐荷载下沉管隧道管节环向应变的计算方法，将管节上回於层假定为不透水层，将潮汐水位的变化视做不透水层上部附加的大面积荷载p0，地下水位所在位置为不透水层顶面；不考虑横向潮流对管节结构的影响，计算作用在管节外壁的水、土压力和地基反力，采用温克尔地基模型，将环向应变计算视为平面应变问题，利用荷载-结构法对管节结构环向受力及变形进行分析；令：Hw(t)为随时间变化的潮汐水位，单位为m；H1为不透水层顶面至管节顶板距离，单位为m；H2为顶板顶面至底板底面距离，单位为m；pw1和pw2分别为顶板和底板所受竖向水压，单位为kPa；pe1为顶板所受竖向土压，单位为kPa；p1为地基反力，单位为kPa；qe1和qe2分别为顶板和底板处的侧向土压，单位为kPa；qw1和qw2分别为顶板和底板处的侧向水压，单位为kPa；步骤(1)：管节横向模型受力计算作用在不透水层顶面的等效大面积荷载为：p0＝γwHw(t)(1)式中：γw为水的重度，单位为kN/m3；顶板所受竖向水压和土压分别为：pw1＝γwH1(2)pe1＝p0+∑γi′hi(3)式中：γi′为管节上覆各土层有效重度，单位为kN/m3；hi为管节上覆各土层厚度，单位为m；底板所受竖向水压为：pw2＝γw(H1+H2)(4)假定管节侧向荷载沿高度成线性分布，则顶板处的侧向水压和土压分别为：qw1＝γwH1(5)qe1＝K0(p0+∑γi′hi)(6)式中：K0为静止土压力系数；底板处的侧向水压和土压分别为：qw2＝γw(H1+H2)(7)qe2＝K0(p0+∑γi′hi+∑γj′hj)(8)式中：γj′为管节所处各土层有效重度，单位为kN/m3；hj为管节所处各土层厚度，单位为m；步骤(2)：管节环向应力应变关系定义管节横向为x轴方向，竖向为y轴方向，将管节截面视为平面应变状态，通过管节所受外力计算其应力分布，根据广义胡克定律得到三向应力-应变关系。通过建立管节二维有限元模型进行计算，其中，地基采用弹簧单元模拟；最终，通过计算可以得到某一潮汐水位下管节内外壁环向应变分布及管节内外壁各点环向应变随潮汐水位变化的影响；计算结果可以用于预测运营阶段沉管隧道管节环向应变，预判可能产生裂缝的部位，并对其进行重点监控和预防。在潮汐变化时，沉管顶板以及侧面所受到的载荷变化较大，导致压力差较大，且沉管上端部分支撑面较少，从而承载能力较弱，从而导致在潮汐变化时沉管上端部分更容易产生裂痕。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种抗潮汐荷载的沉管，可以将顶部和侧面的载荷同步传导到底面，使得压力较为平衡，同时底面可以提供反向的支撑力，使得上端部分承载能力更强。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供的一种抗潮汐荷载的沉管，包括顶板、底板以及侧板，所述顶板、所述底板以及所述侧板之间形成过车通道；还包括传导杆、承压活动板，所述传导杆滑动连接于所述侧板的内部，所述承压活动板固定于所述传导杆的一端，所述承压活动板位于所述侧板的外侧，且所述承压活动板与所述侧板之间设置有弹性垫层；所述底板处设置有阻尼承压器，所述传导杆的另一端与所述阻尼承压器相连，以将所述侧板位置压力传导至底板位置。本专利技术优选地技术方案在于，还包括塑性弧形板，所述塑性弧形板固定于所述顶板的外侧，所述塑性弧形板中部凸起，且与所述顶板之间存在空隙；所述塑性弧形板的两侧均连接在所述传导杆上，所述顶板两侧设置有凸起，所述凸起与所述塑性弧形板相抵。所述塑性弧形板与所述凸台的连接处设置有长条槽。本专利技术优选地技术方案在于，所述阻尼承压器包括液压活塞，所述底板的下侧设置有密封腔，所述密封腔中充满液体，所述密封腔的一侧设置有压缩腔，所述液压活塞滑动连接于所述压缩腔中，所述液压活塞固定于所述传导杆的另一端。本专利技术优选地技术方案在于，所述阻尼承压器包括密封橡胶块、挤压板；密封橡胶块延伸至沉管连接处，所述挤压板固定于所述传导杆的另一端，所述挤压板作用于所述密封橡胶块，以挤压所述密封橡胶块产生形变。本专利技术优选地技术方案在于，所述顶板与所述侧板连接处设置有侧向斜面，所述承压活动板设置有相匹配的斜向板。抗潮汐荷载的沉管的施工方法，步骤S00：传导杆的安装，制作沉管的侧板时预埋滑套，待沉管固化后将传导杆插入滑套中；步骤S10：阻尼承压器的设置，制作沉管的底板时，在所述底板底部预留空间，沉管两端留有开口，在沉管固化成型之后安装液压活塞或挤压板固定在传导杆上，然后将液压用液体或密封橡胶块填充满；步骤S20：承压活动板的安装，先将弹性垫层通过螺栓固定于侧板外侧，将承压活动板固定于传导杆上，并锁紧使得承压活动板挤压弹性垫层。本专利技术优选地技术方案在于，在步骤S00中，传导杆安装时，塑性弧形板先安装在顶板的凸起处，塑性弧形板中部与顶板之间留有间隙；同时将塑性弧形板的两侧固定在两侧的传导杆上。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种抗潮汐荷载的沉管，包括顶板、底板以及侧板，顶板、底板以及侧板之间形成过车通道；还包括传导杆、承压活动板，传导杆滑动连接于侧板的内部，承压活动板固定于传导杆的一端，承压活动板位于侧板的外侧，且承压活动板与侧板之间设置有弹性垫层；底板处设置有阻尼承压器，传导杆的另一端与阻尼承压器相连，以将侧板位置压力传导至底板位置。通过传导杆的作用将潮汐载荷传导到底部的阻尼承压器，使得上下部分压力较为平衡，同时传导杆对承压活动板提供反向支撑力，从而使得在上端承载件较少时也可以较好的抵抗变化的潮汐载荷。抗潮汐荷载的沉管还包括塑性弧形板，所述塑性弧形板固定于所述顶板的外侧，所述塑性弧形板中部凸起，且与所述顶板之间存在空隙；所述塑性弧形板的两侧均连接在所述传导杆上，所述顶板两侧设置有凸台，所述凸台与所述塑性弧形板相抵。当压力作用于塑性弧形板上时，塑性弧形板中部凸起部分往下挤压，从而使得塑性弧形板往两侧延展，在传导杆的限位作用下以及凸台的作用使得塑性弧形板发生形变，两侧往上翘起，从而反向作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗潮汐荷载的沉管，包括顶板(12)、底板(1)以及侧板(13)，所述顶板(12)、所述底板(1)以及所述侧板(13)之间形成过车通道；其特征在于：/n还包括传导杆(6)、承压活动板(4)，所述传导杆(6)滑动连接于所述侧板(13)的内部，所述承压活动板(4)固定于所述传导杆(6)的一端，所述承压活动板(4)位于所述侧板(13)的外侧，且所述承压活动板(4)与所述侧板(13)之间设置有弹性垫层(3)；/n所述底板(1)处设置有阻尼承压器(2)，所述传导杆(6)的另一端与所述阻尼承压器(2)相连，以将所述侧板(13)位置压力传导至底板(1)位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗潮汐荷载的沉管，包括顶板(12)、底板(1)以及侧板(13)，所述顶板(12)、所述底板(1)以及所述侧板(13)之间形成过车通道；其特征在于：
还包括传导杆(6)、承压活动板(4)，所述传导杆(6)滑动连接于所述侧板(13)的内部，所述承压活动板(4)固定于所述传导杆(6)的一端，所述承压活动板(4)位于所述侧板(13)的外侧，且所述承压活动板(4)与所述侧板(13)之间设置有弹性垫层(3)；
所述底板(1)处设置有阻尼承压器(2)，所述传导杆(6)的另一端与所述阻尼承压器(2)相连，以将所述侧板(13)位置压力传导至底板(1)位置。


2.根据权利要求1所述的抗潮汐荷载的沉管，其特征在于：
还包括塑性弧形板(5)，所述塑性弧形板(5)固定于所述顶板(12)的外侧，所述塑性弧形板(5)中部凸起，且与所述顶板(12)之间存在空隙；所述塑性弧形板(5)的两侧均连接在所述传导杆(6)上，所述顶板(12)两侧设置有凸台，所述塑性弧形板(5)固定于所述凸台上。


3.根据权利要求2所述的抗潮汐荷载的沉管，其特征在于：
所述塑性弧形板(5)与所述凸台的连接处设置有长条槽。


4.根据权利要求1-3任一项所述的抗潮汐荷载的沉管，其特征在于：
所述阻尼承压器(2)包括液压活塞(23)，所述底板(1)的下侧设置有密封腔(24)，所述密封腔(24)中充满液体，所述密封腔(24)的一侧设置有压缩腔，所述液压活塞(23)滑动连接于所述压缩腔中，所述液压活塞(23)固定于所述传导杆(6)的另一端。

【专利技术属性】
技术研发人员：俞缙，朱要亮，蔡燕燕，刘士雨，涂兵雄，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35