由加固混凝土构成的隧道衬砌管片制造技术

本发明专利技术涉及一种由加固混凝土构成的隧道衬砌管片(12)，其中，所述隧道衬砌管片(12)具有用于纵向接缝(13)的载荷传递面(14)，其中，在所述隧道衬砌管片(12)中安装至少一个带有端面(5)的钢筋(3)，其中，所述钢筋(3)适当地布置在所述隧道衬砌管片(12)中，使得在所述端面(5)中的所述钢筋(3)的重心轴(7)的切线(9)与所述载荷传递面(14)的法线(18)夹成在0

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由加固混凝土构成的隧道衬砌管片


[0001]本专利技术涉及一种由加固混凝土构成的隧道衬砌管片，其中，该隧道衬砌管片具有用于纵向接缝的载荷传递面。

技术介绍

[0002]隧道管通常用盾构驱动的隧道衬砌管片环制造。采用这种施工方法时，隧道管由沿隧道纵向前后相继地布置的隧道衬砌管片环组成。每个隧道衬砌管片环例如由六至十个沿着隧道衬砌管片环的圆周分布的单独的隧道衬砌管片组成。隧道衬砌管片在隧道管附近由加固混凝土制成预制部件。所谓环缝位于相邻的两个隧道衬砌管片环之间。所谓的纵向接缝位于隧道衬砌管片环的隧道衬砌管片之间。
[0003]隧道管由于其自重且由于从隧道管邻近的山脉或土壤材料沿径向作用的压力而被加载。在施工实践中，沿隧道管的纵向延伸方向经常出现不同大小的径向压力。隧道衬砌管片在隧道管内通常具有恒定的厚度。因此，隧道衬砌管片的厚度尺寸是针对径向压力的最大值进行确定的，或者在隧道管的负载较重的部分使用由钢制成的特殊隧道衬砌管片。然而，钢制隧道衬砌管片比加固混凝土隧道衬砌管片贵得多。
[0004]在两个加固混凝土隧道衬砌管片之间的纵向接缝处的荷载传递面积小于隧道衬砌管片的横截面积。隧道衬砌管片在径向截面中的横截面积由宽度b1和厚度d1的乘积得出。隧道衬砌管片或隧道衬砌管片环在隧道纵向上的宽度b1通常在1.5m和2.5m之间。隧道衬砌管片的厚度d1通常介于0.2m和0.7m之间。
[0005]为了避免加固混凝土预制隧道衬砌管片的边缘剥落，且为了使隧道衬砌管片更易于安装，在纵向接缝中产生对于在环方向上传递压力所需的荷载传递面积，其具有小于宽度b1的宽度b0和小于厚度d1的厚度d0。因此，在纵向接缝内的载荷传递面积中，只有一个由宽度b0和厚度d0的乘积得出的面积可用。
[0006]宽度b0约为宽度b1的85％～95％。厚度d0约为厚度d1的45％～55％。为了能实现估计纵向接缝中的横截面减少量，使用上述范围(90％和50％)的平均值来计算载荷传递面积的大小。结果是，荷载传递面积仅为隧道衬砌管片的横截面积的45％。在计算可由载荷传递面积吸收的压力时，混凝土的单轴设计抗压强度f
cd
可以根据EN 1992
‑1‑
1第6.7节的规范以系数
[0007][0008]增大。对于上述示例，该系数等于1.49，其中，载荷传递面积b0·
d0等于横截面积b1·
d1的45％。
[0009]对于混凝土的单轴设计强度等于f
cd
的纵向接缝，在中心载荷的情况下，纵向接缝中可传递的压力将为b0·
d0·
f
cd
·
k
c
＝0.45
·
b1·
d1·
f
cd
·
1.49＝0.67
·
b1·
d1·
f
cd
。这相当于在隧道衬砌管片的远离纵向接缝的横截面中可以吸收的压力的67％。因此，对于隧道衬砌管片的厚度d1的尺寸确定来说，纵向接缝中的载荷传递证明至关重要。
[0010]因此，过去提出了许多建议，以便增大在两个加固混凝土隧道衬砌管片之间的纵向接缝中可吸收的压力。
[0011]AT 518 840 A1中描述了一种用于提高在纵向接缝中可吸收的压力的方法。在安装状态下因在纵向接缝的载荷传递面中的压力而受到负荷的第一个隧道衬砌管片和第二个隧道衬砌管片中，在隧道衬砌管片的邻近纵向接缝的区域中安装了增强体。加强体由钢或不锈钢构成。传力体在隧道衬砌管片厚度方向上的尺寸等于隧道衬砌管片厚度d1。传力体的高度选择得足够大，使压力可以从载荷传递面传递到传力体的下侧，并且传力体下侧的混凝土以b1乘以d1的面积均匀地受力。这样就解决了纵向接缝中的传力问题。AT 518 840 A1中所示的解决方案的缺点在于：
[0012]‑
加强体由钢或不锈钢构成，因此制造昂贵；
[0013]‑
隧道管外侧的钢制加强体可能会腐蚀，无法从隧道内部评估腐蚀过程的进展；
[0014]‑
发生火灾时，加强体将很快失去其承载能力。
[0015]在EP 1 243 753 A1中描述了由钢制成的耦接部件，这些耦接部件可以布置在环形接缝和纵向接缝中。耦接部件能够实现与作为互补耦接部件延伸经过第二隧道衬砌管片的大部分长度的弹簧部件形状配合地连接。还可以在根据本专利技术的隧道衬砌管片的位于纵向接缝侧的表面中浇筑钢嵌件。此外，隧道衬砌管片的在纵向接缝侧的整个表面可以由钢嵌件形成。EP 1 243 753 A1中所示的解决方案的缺点在于：
[0016]‑
耦接部件由钢构成，因此制造昂贵；
[0017]‑
由钢制成的布置在纵向接缝中的耦接部件可能会腐蚀；
[0018]‑
发生火灾时，耦接部件将很快失去其承载能力。
[0019]在DE 25 22 789 C3中描述了具有由球墨铸铁制成的细长部件构成的加固件的隧道衬砌管片。通过引入间隙的粘合剂，压力从由球墨铸铁制成的部件传递到轴承上，并从该轴承传递到端部部件上。DE 25 22 789 C3中所示的解决方案的缺点在于：
[0020]‑
端部部件和轴承由金属材料构成，因此制造昂贵；
[0021]‑
布置在纵向接缝中的端部部件可能会腐蚀；
[0022]‑
发生火灾时，端部部件将很快失去承载能力。
[0023]在1975年的JP 1 502 207中描述了在纵向接缝中具有钢制部件的隧道衬砌管片的另一个实施方式。JP 1 502 207中没有说明纵向接缝中横截面面积的减小，这在采用隧道衬砌管片的现代隧道施工中很常见。由钢制成的箱形凹槽部件安装在隧道衬砌管片的与纵向接缝邻接的侧面中。这些凹槽部件能实现两个相邻的隧道衬砌管片通过螺旋连接进行连接。此外公开了将加固件焊接到凹槽部件上。这些加固件主要用于把隧道衬砌管片中的凹槽部件固定。然而，当压力在纵向接缝中传递时，它们会吸收部分压力，将其传递到隧道衬砌管片的混凝土中。JP 1 502 207中所示的解决方案的缺点在于：
[0024]‑
凹槽部件由钢构成，因此制造昂贵；
[0025]‑
布置在纵向接缝中的凹槽部件可能会腐蚀；
[0026]‑
发生火灾时，凹槽部件将很快失去承载能力。
[0027]在JP 11 287 093 A中描述了在纵向接缝中具有钢制部件的隧道衬砌管片的另一个实施方式。JP 11 287 093 A中没有说明纵向接缝中横截面面积的减小，这在采用隧道衬砌管片的现代隧道施工中很常见。C形钢部件通过拧入的加固件锚固在隧道衬砌管片中，这
些钢部件安装在隧道衬砌管片的与纵向接缝邻接的侧面中。在隧道衬砌管片的组装过程中，钢制连接部件被插入C形钢部件中。此外，JP 11 287 093 A表明，C形钢部件的端面在安装状态下具有等于距离T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由加固混凝土构成的隧道衬砌管片(12)，其中，所述隧道衬砌管片(12)具有用于纵向接缝(13)的载荷传递面(14)，其特征在于，在所述隧道衬砌管片(12)中安装至少一个带有端面(5)的钢筋(3)，其中，所述钢筋(3)适当地布置在所述隧道衬砌管片(12)中，使得在所述端面(5)中的所述钢筋(3)的重心轴(7)的切线(9)与所述载荷传递面(14)的法线(18)夹成在0
°
和45
°
之间的角度(α)，其中，所述端面(5)布置在相距所述载荷传递面(14)一定距离(a)处，该距离在0mm和50mm之间，优选在0mm和10mm之间。2.如权利要求1所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)是带肋的加固筋(20)。3.如权利要求1或2所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)具有基本上与所述隧道衬砌管片(12)的曲率相等的曲率。4.如权利要求1～3中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)安装在所述隧道衬砌管片(12)的中心平面中。5.如权利要求1～4中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)适当地安装在所述隧道衬砌管片(12)中，从而在所述钢筋(3)的表面和所述载荷传递面(14)的过压区域(16)的边缘之间设置混凝土覆盖层(c)。6.如权利要求1～5中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)具有在10mm和100mm之间，优选在20mm和50mm之间的直径。7.如权利要求1～6中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，在所述距离(a)附近设置所述钢筋(3)的加宽部(21)。8.如权利要求7所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述加宽部(21)是拧上的端部件(26)、焊接的钢板或所述钢筋(3)的加厚部。9.如权利要求1～8中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)的长度等于所述隧道衬砌管片(12)的展开长度减去所述距离(a)的两倍。10.如权利要求9结合权利要求7或8所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(3)的加宽部(21)仅设置在所述距离(a)之一附近。11.如权利要求1～10中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，至少两个所述钢筋(3)安装在所述隧道衬砌管片(12)中，其中，在所述距离(a)附近设置了共同的板(27)，该板具有比所述隧道衬砌管片(12)的混凝土更高的抗压强度。12.如权利要求11所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述板(27)由钢制成，并且两个钢筋(3)都焊接到所述板上。13.如权利要求1～12中任一项所述的隧道衬砌管片(12)，其中，所述钢筋(...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：维也纳工业大学，
类型：发明
国别省市：