跨海悬浮隧道预应力管节接头结构及施工方法技术

本发明专利技术公开一种跨海悬浮隧道预应力管节接头结构及施工方法，利用该结构可构建跨海悬浮隧道，包括预应力锚索

【技术实现步骤摘要】
跨海悬浮隧道预应力管节接头结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及悬浮隧道设备
，特别是一种跨海悬浮隧道预应力管节接头结构及施工方法
。

技术介绍

[0002]跨海悬浮隧道
(Submerged Floating Tunnel
，简称
SFT)
，又称为阿基米德桥或“PDA”桥，是一种能够跨越海峡
、
海湾
、
湖泊等各种水域的新型建筑结构，可供各种陆上交通工具与行人通行，也可以铺设各种管道和电缆
。
其具有对环境条件的兼容性好
、
对生态环境的影响小
、
对水道通航干扰小
、
交通运输能力强
、
建设成本相对较低等优点，应用前景十分广阔
。
在过去几十年，悬浮隧道因其优异的功能性而受到各国专家学者的关注与研究，但时至今日，世界范围内并未有一例已建或是在建的跨海悬浮隧道实际工程，相关的理论研究也并未形成系统
、
完备的体系
。
复杂海况下悬浮隧道整体管节结构受力特征
、
极端环境荷载下结构支撑系统的结构稳定性
、
管节接头形式及其受荷响应特性等重大核心科学难题，以及深水复杂环境施工工艺
、
设备制作
、
工程风险
、
健康监测
、
科研管理
、
结构安全等级评估等一系列工程技术问题仍需突破
。<br/>在亟待解决的问题中，管节间连接结构的设计是包括悬浮隧道在内所有水下结构至关重要的环节
。
目前国内外相关研究主要集中于沉管隧道
、
盾构隧道等水下结构，鲜见关于悬浮隧道管节间连接方式的研究报导
。
[0003]以沉管隧道为例，其管节接头按所在位置可分为中间接头
、
岸边接头和最终接头，而按照形式可分为柔性接头
、
刚性接头
。
通常情况下，中间接头采用柔性接头，而岸边接头和最终接头则主要采用刚性接头
。
然而悬浮隧道的管节接头并不能照搬沉管隧道的模式，原因在于虽然悬浮隧道与沉管隧道皆为水下结构，但两者的工作环境有着不小的差别
。
[0004]悬浮隧道通常设于深度数十米的水域，隧道外侧存在波浪
、
洋流
、
船行波等流体荷载，内侧存在火车
、
汽车
、
行人等移动荷载，在多种因素的共同作用下隧道管节间的受力状况极为复杂
。
这种情况下，若是选用刚性接头会让管节接头处承受很高的内力从而造成接头的结构破坏；若是选用柔性接头，接头处将出现较大的位移与变形，进而导致其渗漏造成结构安全问题
。
而沉管隧道通常建于地底，其受的荷载与变形并没有悬浮隧道的复杂，所以单一的刚性或柔性接头并不适用于悬浮隧道
。
而在港珠澳大桥的建设中，半刚性接头的概念被创新性地提出
。
[0005]大型海上浮式结构物
(Very Large Floating Structures
，
VLFS)
是指那些尺度以公里的海洋浮式结构，由于
VLFS
的尺度巨大，显然不可能整体制作，因此
VLFS
必然是一个模块化结构，需要通过特殊设计的连接构件将各个模块连接起来
。
国内外学者也针对
VLFS
的连接构件展开了研究，由于
VLFS
所处工作环境也受波浪和洋流的影响，其位移和运动方式与悬浮隧道有相似之处
。
但由于基本结构形式
、
尺度及工作环境还是存在一定差异，则其连接构件形式也不能直接满足悬浮隧道的需求
。
[0006]目前关于悬浮隧道连接构件的研究和专利技术大都是基于沉管隧道接头形式的改进，并未针对悬浮隧道管节接头特有的荷载工况和运动形式进行设计
。
故应设计一种适用于悬
浮隧道管节的新型连接结构，在复合荷载作用下满足结构对相对运动和受力的要求，同时保证管节之间的水密性和减震性
。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种跨海悬浮隧道预应力管节接头结构及施工方法，该结构利用预应力锚索结构来连接固定前后管节，不仅能在有效增强结构抗压能力的同时，也能增强结构的抗扭转能力，对悬浮隧道起到了很好的保护作
。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]本专利技术提供的跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，包括预应力承压基础
、
预应力锚索
、
接头基础
、
端钢壳
、
承压环和止水带；
[0010]所述止水带设置于前后两段管节端面之间；
[0011]所述止水带两端面分别设置有端钢壳；
[0012]所述端钢壳的外侧端面分别设置接头基础；
[0013]所述预应力承压基础分别设置于前后两段管节上；
[0014]所述承压环交错布置在接头基础之间，所述承压环设置于止水带内侧，所述承压环之间留有位移空隙；所述承压环设置于接头基础的内侧；
[0015]所述预应力锚索的两端分别与前后两段管节上的预应力承压基础连接，用于将止水带
、
端钢壳
、
接头基础连接成前后两段管节的接头结构
。
[0016]进一步，所述预应力承压基础设置前后两段管节的外壁，所述预应力锚索等间隔连接在预应力承压基础之间
。
[0017]进一步，所述预应力承压基础由混凝土材料制成，浇筑在悬浮隧道管节上方，呈圆环状
。
[0018]进一步，所述接头基础由混凝土材料制成
。
[0019]进一步，所述端钢壳分别位于管节接头首尾，用于接头径向最外层止水带的承载
。
[0020]进一步，所述承压环由结构钢材制成，交错布置在管节接头基础上，中间留有适当的位移空隙
。
[0021]进一步，所述止水带布置在管节接头的端钢壳上
。
[0022]本专利技术提供的利用上述跨海悬浮隧道预应力管节接头结构构建跨海悬浮隧道的施工方法，按照以下步骤进行：
[0023]设置：设置承压环结构，在相邻两段管节端面之间设置承压环；
[0024]填充：在承压环外侧填充止水带，并在两端面分别设置端钢壳；
[0025]铺设：在相邻两段管节上方
、
承压环外侧铺设一圈规律间隔排布的预应力锚索，并在锚索与管节预应力承压基础连接处用螺母和垫片固定；
[0026]张拉：张拉预应力锚索，使得预应力锚索对相邻管节结构段施加使接头结构缝宽度减小的张拉作用，使止水带受到设定的密封压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，其特征在于：包括预应力承压基础
、
预应力锚索
、
接头基础
、
端钢壳
、
承压环和止水带；所述止水带设置于前后两段管节端面之间；所述止水带两端面分别设置有端钢壳；所述端钢壳的外侧端面分别设置接头基础；所述预应力承压基础分别设置于前后两段管节上；所述承压环交错布置在接头基础之间，所述承压环设置于止水带内侧，所述承压环之间留有位移空隙；所述承压环设置于接头基础的内侧；所述预应力锚索的两端分别与前后两段管节上的预应力承压基础连接，用于将止水带
、
端钢壳
、
接头基础连接成前后两段管节的接头结构
。2.
如权利要求1所述的跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，其特征在于：所述预应力承压基础设置前后两段管节的外壁，所述预应力锚索等间隔连接在预应力承压基础之间
。3.
如权利要求1所述的跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，其特征在于：所述预应力承压基础由混凝土材料制成，浇筑在悬浮隧道管节上方，呈圆环状
。4.
如权利要求1所述的跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，其特征在于：所述接头基础由混凝土材料制成
。5.
如权利要求1所述的跨海悬浮隧道预应力管节接头结构，其特征在于：所述端钢壳分别位于管节接头...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭炜燑，李莹莹，汪道民，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：