一种硬岩曲线钢顶管实体模型及设计方法技术

一种硬岩曲线钢顶管施工动态实体模型及设计方法，包括曲线通道，所述曲线通道内形成曲线段，所示曲线通道内布设顶管，所示顶管包括第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段，所述圆曲线段位于第一斜直线段、第二斜直线段之间，所述圆曲线段布设在曲线通道的曲线段中；所述圆曲线段包括若干第二杆件，所述第二杆件由基础杆件和第二活动节组成或者由基础杆件和第二中继间组成，本发明专利技术的顶管通过演算和实体建模，设立的一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段实现顶管在曲线通道中的通过，其中，第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段中设置基础杆件、活动节、中继间等部件，方便杆件在曲线通道中的转向和衔接，有利于顶管在曲线通道中的顶入。顶入。顶入。

【技术实现步骤摘要】
一种硬岩曲线钢顶管实体模型及设计方法


[0001]本专利技术涉及曲线钢顶管施工
，尤其是一种硬岩曲线钢顶管实体模型及设计方法。

技术介绍

[0002]顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设施工技术。优点在于不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。而且能够深入地下作业，这是开挖埋管无法比拟的优点。但是顶管技术也有缺点，施工时间较长，工程造价高等。
[0003]目前穿江、跨海用到非开挖掘技术越来越普遍，其中以顶管技术居多，但是钢顶管施工中也存在以下问题：其一，在穿江、跨海中顶管技术的杆件越短越容易在隧道内畅通无阻，但是较短的杆件会造成施工成本提高、施工周期变长；其二，由于水下地层比较复杂，或者需要避开某些建筑物、构筑物，需要采用曲线结构。特别是长距离的顶管中，往往有一段或局部在岩石当中，而在岩石中形成的通道是不可变动的，这就需要杆件在已形成的设计通道内圆顺行走，避免形成线性卡管；其三，在长距离的顶进中需要布设活动节或中继间对杆件进行灵活地调整，那么该如何妥善设置杆件、活动节、中继间之间的位置。
[0004]如申请号CN202110672551.2，名称为分节预制式曲线顶管的顶力计算方法的中国专利技术专利，在对现有分节预制、现场拼装式钢筋混凝土顶管管节受力分析的基础上，分析研究曲线顶进状态下管节轴向顶力受弯曲影响而折减的力学平衡规律，适用于多段不同平面、不同曲率半径及不同管节长度所组成的曲线轴线的顶管顶力计算，而且还可以分别考虑不同曲线段的管节长度和不同段管节与土体摩阻力之间的影响，该专利对搭建曲线钢顶管起到了启示作用。
[0005]因此，需要通过合理地计算杆件的长度并建立与工程实体等比例缩小的模型，来验证杆件设置的合理性，确保曲线钢顶管的设计的正确性，故设计一种硬岩曲线钢顶管实体模型及设计方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种硬岩曲线钢顶管实体模型及设计方法，既能推演杆件在设计的隧道内是否畅通无阻，又能验证活动节或中继间布置的合理性，同时也验证曲线钢顶管设计的合理性。
[0007]为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种硬岩曲线钢顶管实体模型，包括曲线通道，所述曲线通道内形成曲线段，所述曲线通道由左、右斜直线段和左、右斜直线段之间的曲线段组成，所述曲线通道内布设顶管，所述顶管包括第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段，所述圆曲线段位于第一斜直线段、第二斜直线段之间，所述圆曲线段布设在曲线通道的曲线段中；所述圆曲线段包括若干第二杆件，所述第二杆件由基础杆件和第二活动节组成或者由基础杆件和第二中继间组成。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述第一斜直线段包括至少一个第一杆件，所示第
一杆件由基础杆件和第一活动节组成或者由基础杆件和第一中继间组成。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述第二斜直线段包括至少一个第三杆件，所述第三杆件由基础杆件和第三活动节组成或者由基础杆件和第三中继间组成。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述基础杆件和第二活动节连接处的张口量或者基础杆件和第二中继间连接处的张口量小于或者等于20mm。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述第一活动节、第二活动节、第三活动节、第一中继间、第二中继间、第三中继间的调节角度小于或者等于2
°
，所述第一活动节、第二活动节、第三活动节的长度尺寸相同，所述第一中继间、第二中继间、第三中继间的长度尺寸相同，所述第二中继间的长度尺寸大于第二活动节的长度尺寸。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述第一斜直线段的入射角度为2
°‑8°
之间，所述第二斜直线段的顶出角度为2
°‑8°
之间。
[0013]一种硬岩曲线钢顶管实体模型的设计方法，包括步骤1：确定曲线段的中心线半径尺寸，确定曲线通道的内径尺寸，确定顶管的外径尺寸；步骤2：通过曲线段的中心线半径尺寸，曲线通道的内径尺寸，顶管的外径尺寸，计算出曲线段的中心线外侧半径尺寸，计算出曲线段的中心线内侧半径尺寸，计算出圆曲线段的中心线外侧半径尺寸；步骤3：通过曲线段的中心线外侧半径尺寸、圆曲线段的中心线外侧半径尺寸，来计算顶管在曲线通道通行时第二杆件的长度尺寸；步骤4：计算第二杆件与曲线段是否存在距离，来验证二杆件的长度尺寸的合理性；步骤5：再通过最小曲率半径值来验证曲线段的中心线半径尺寸的合理性。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述曲线段的中心线半径尺寸设定为A，曲线通道的内径尺寸设定为B，顶管的外径尺寸设定为C，曲线段的中心线外侧半径尺寸为A+B/2，曲线段的中心线内侧半径尺寸为A
‑
B/2，圆曲线段的中心线外侧半径尺寸为A
‑
B/2+ C。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述第二杆件的长度尺寸设定为D，D小于。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述第二杆件距离曲线段的单边距离为。
[0017]本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的顶管通过演算和实体建模，设立第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段实现顶管在曲线通道中的通过，其中，第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段中设置基础杆件、活动节、中继间等部件，方便杆件在曲线通道中的转向和衔接，有利于顶管在曲线通道中的顶入。
[0018]2.本专利技术第一斜直线段的入射角度要控制在2
°‑8°
之间，第二斜直线段的顶出角度要控制在2
°‑8°
之间，避免入射角度、顶出角度过大影响第一斜直线段、圆曲线段、第二斜直线段之间的连接，避免顶管无法在曲线通道中调节，不利于顶管的顶入。
[0019]3.本专利技术通过验算第二杆件距离曲线段的单边距离、第二杆件与曲线段刚好卡住
的数值以及曲线段的最小曲率半径数值来验证第二杆件设置的可行性，确保圆曲线段能在曲线段中通过。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术曲线段的部分结构示意图；图3是本发的第一斜直线段的结构示意图；图4是本专利技术第二斜直线段的结构示意图；图中附图标记：第一斜直线段1，圆曲线段2，第二斜直线段3，曲线段4，第一杆件11，第一活动节12，第一中继间13，第二杆件21，第二活动节22，第二中继间23，第三杆件31，第三活动节32，第三中继间33，基础杆件100，曲线通道200，顶管300。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。
[0022]图1是本专利技术的结构示意图，由于结构整体长度过长，因此，在结构的中间设立省略线来省略结构的部分长度，而图2的曲线段也仅仅截取了曲线段的部分结构。
[0023]如图1
‑
4所示，一种硬岩曲线钢顶管实体模型，包括曲线通道200，所述曲线通道200内形成曲线段4，所述曲线通道200由左、右斜直线段和左、右斜直线段之间的曲线段4组成，所述曲线通道200内布设顶管3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬岩曲线钢顶管实体模型，其特征在于：包括曲线通道（200），所述曲线通道（200）内形成曲线段（4），所述曲线通道（200）由左、右斜直线段和左、右斜直线段之间的曲线段（4）组成，所述曲线通道（200）内布设顶管（300），所述顶管（300）包括第一斜直线段（1）、圆曲线段（2）、第二斜直线段（3），所述圆曲线段（2）位于第一斜直线段（1）、第二斜直线段（3）之间，所述圆曲线段（2）布设在曲线通道（200）的曲线段（4）中；所述圆曲线段（2）包括若干第二杆件（21），所述第二杆件（21）由基础杆件（100）和第二活动节（22）组成或者由基础杆件（100）和第二中继间（23）组成。2.根据权利要求1所述的一种硬岩曲线钢顶管实体模型，其特征在于：所述第一斜直线段（1）包括至少一个第一杆件（11），所述第一杆件（11）由基础杆件（100）和第一活动节（12）组成或者由基础杆件（100）和第一中继间（13）组成。3.根据权利要求1所述的一种硬岩曲线钢顶管实体模型，其特征在于：所述第二斜直线段（3）包括至少一个第三杆件（31），所述第三杆件（31）由基础杆件（100）和第三活动节（32）组成或者由基础杆件（100）和第三中继间（33）组成。4.根据权利要求1所述的一种硬岩曲线钢顶管实体模型，其特征在于：所述基础杆件（100）和第二活动节（22）连接处的张口量或者基础杆件（100）和第二中继间（23）连接处的张口量小于或者等于20mm。5.根据权利要求2所述的一种硬岩曲线钢顶管实体模型，其特征在于：所述第一活动节（12）、第二活动节（22）、第三活动节（32）、第一中继间（13）、第二中继间（23）、第三中继间（33）的调节角度均小于或者等于2
°
，所述第一活动节（12）、第二活动节（22）、第三活动节（32）的长度尺寸相同，所述第一中继间（13）、第二中继间（23）、第三中继间（33）的长度尺寸相同，所述第二中继间（23...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾慧，黄智刚，刘锴鑫，陈媛，吴越，刘志杰，楼锡渝，杨文强，谢超超，谢挺，
申请(专利权)人：核工业井巷建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：