一種沉管隧道柔性接頭的制作方法
【專利摘要】一種沉管隧道柔性接頭，屬于土木工程領域，本發(fā)明根據柔性沉管隧道接頭的基本形式，將接頭分為水上拼接和水下拼接兩部分，水上拼接部分將剛性鋼圈與隧道箱體之間的GINA止水帶兩端固定，并在內外兩個分別安裝Ω型橡膠止水帶，水下拼接部分將GINA止水帶固定在剛性鋼圈一端，另一端通過拉合水壓力完成止水，并在箱體內部安裝Ω型橡膠止水帶。本發(fā)明具有實質性特點和顯著進步，構造合理，受力明確，水下拼接部分施工方便；接頭更具柔性，能在較大變形下具有水密，抗震等功能。
【專利說明】一種沉管隧道柔性接頭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬土木工程【技術領域】，特別是一種沉管隧道柔性接頭構造設計方法。
【背景技術】
[0002]沉管隧道的管段接頭是沉管工程的重要環(huán)節(jié)，它的接頭應具有以下的功能和要求:首先是水密性，要求在沉管隧道施工和運營階段不能出現(xiàn)滲水和漏水現(xiàn)象；第二是接頭應具有抵抗各種作用的能力，這些作用包括各種荷載和強迫變形，諸如地震、溫度和地基變形等；第三是接頭的構造要滿足受力明確，方便施工和保證施工質量等方面的要求。
[0003]自60年代以來，荷蘭等國采用GINA止水帶用水力壓接法構筑接頭，后來繼而采用GINA - OMEGA兩道止水帶構筑防水質量更加可靠的接頭，此種接頭自問世以來，世界各國相繼采用，我國珠江和甬江隧道也采用此種形式。
[0004]目前，國內外沉管隧道接頭多采用柔性接頭形式，該法利用作用在管段后部的強大水壓力，通過水平千斤頂拉合，壓接GINA止水帶初步止水，然后從接頭中抽水直至全部壓接完成，之后在內側安裝“ Ω ”型橡膠止水帶做第二道止水防線，滿足管段接頭的止水要求。最后做垂直、水平剪切鍵及高強接頭連接鍵，完成水下接頭施工，所有的工序均在水下完成。但此種接頭應對變形能力有限，變形之后受力不明確。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有的沉管隧道接頭構造技術上，提出一種柔性接頭的構造設計方法，使接頭可以發(fā)生更大的轉動和變位，并在承受一定的拉力、剪力和彎矩的同時，仍能保證接頭的水密性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]一種沉管隧道柔性接頭，包括隧道箱體、剛性鋼圈、GINA止水帶、止水帶連接板、Ω型橡膠止水帶，連接螺栓、擋板、鋼拉索、水平剪切鍵和垂直剪切鍵。其中，兩段隧道箱體之間連接一個剛性鋼圈，剛性鋼圈一端和端鋼殼之間設置一個GINA止水帶和Ω型橡膠止水帶以及鋼拉索，其中GINA止水帶通過止水帶連接板和連接螺栓固定于剛性鋼圈，Ω型橡膠止水帶則通過連接螺栓兩端都固定，剛性鋼圈另一端與端鋼殼之間設置一個GINA止水帶和兩個Ω型橡膠止水帶，其中GINA止水帶通過止水帶連接板和連接螺栓兩端都固定，內外側兩個Ω型橡膠止水帶通過連接螺栓兩端都固定，并且外側Ω型橡膠止水帶內部設置有擋板。其特征在于:剛性鋼圈和Ω型橡膠止水帶兩端都固定的隧道接頭在水外船塢內完成拉合，再與隧道的水下部分進行拼裝。
[0008]所述的柔性接頭，在水下拼接部分，GINA止水帶只有一端與剛性鋼圈通過止水帶連接板固定，另一端通過千斤頂拉合和水壓力完成接頭止水。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:構造簡單，施工方便，接頭受力更加合理，結構更具柔性，接頭允許承受一定的轉動和變位，并在承受一定拉力、剪力和彎矩的同時，仍能保證接頭的水密性?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0010]圖1柔性接頭橫斷面示意圖；
[0011]圖2本發(fā)明接頭在地震作用下的軸力圖；
[0012]圖3普通接頭在地震作用下的軸力圖；
[0013]圖4本發(fā)明接頭在地震作用下的相對位移；
[0014]圖5普通接頭在地震作用下的相對位移。
[0015]圖中:1、隧道箱體，2、剛性鋼圈，3、GINA止水帶，4、止水帶連接板，5、Ω型橡膠止水帶，6、連接螺栓，7、擋板，8、鋼拉索。
[0016]具體實施方法
[0017]以下結合附圖及實例對本發(fā)明做進一步說明:
[0018]一種沉管隧道柔性接頭，包括隧道箱體1、剛性鋼圈2、GINA止水帶3、止水帶連接板4、Ω型橡膠止水帶5、連接螺栓6、擋板7、鋼拉索8、水平剪切鍵9和垂直剪切鍵10，其特征在于:兩段隧道箱體I中間連接一個剛性鋼圈2，剛性鋼圈2 —端與隧道箱體I之間設置一個GINA止水帶3和Ω型橡膠止水帶5以及鋼拉索8，其中GINA止水帶3通過止水帶連接板4和連接螺栓6固定于剛性鋼圈2，Ω型橡膠止水帶5則通過連接螺栓6兩端都固定；剛性鋼圈2另一端與隧道箱體I之間設置一個GINA止水帶3和兩個Ω型橡膠止水帶5，其中GINA止水帶3通過止水帶連接板4和連接螺栓6兩端都固定，內外側兩個Ω型橡膠止水帶5通過連接螺栓6兩端都固定，并且外側Ω型橡膠止水帶5內部設置有擋板7。
[0019]隧道箱體I為混凝土箱體或鋼箱體，其截面形狀為單箱或多箱。
[0020]剛性鋼圈2的截面形狀與隧道箱體I的截面相同，并且長度取為I到2米或者隧道壁厚度的2倍。
[0021]本發(fā)明的一種沉管隧道柔性接頭的具體施工方法如下:
[0022]首先，在水外船塢中預制隧道箱體I及剛性鋼圈2，預制完成后，將GINA止水帶3通過安裝在隧道箱體I和剛性鋼圈2端部的止水帶連接板4固定在隧道箱體I和剛性鋼圈2之間，并完成水密性測試。然后安裝擋板7，并安裝隧道箱體I和剛性鋼圈2內外兩側的的Ω型橡膠止水帶5，完成水上拼接工作。
[0023]隧道箱體I在干塢內起浮，出塢，浮云，進行沉放，沉放精確就位后，吊裝或安裝拉合千斤頂，對GINA止水帶3進行預壓，拉合到初步止水工況，檢查初步止水沒問題后，打開管節(jié)內排水閥及進氣閥，開動排水泵，抽調兩管節(jié)間隔艙中的水，形成負壓，進行水壓壓接，壓接完成后，打開對接艙門，安裝Ω型橡膠止水帶5，張拉鋼拉索8，完成垂直、水平剪切鍵的施工。
[0024]利用有限元軟件對本發(fā)明接頭和普通接頭建模進行數值分析。其中，本發(fā)明接頭K1和普通接頭K2的大小關系為K1I2,輸入相同地震波，圖2給出了本發(fā)明接頭的軸力反應圖，圖3給出了普通接頭的軸力反應圖，圖4給出了本發(fā)明接頭處的相對位移，圖5給出了普通接頭的相對位移，由圖可以看出，在相同地震作用下，本發(fā)明的接頭所受的軸力和發(fā)生的位移是相對比較小的。因此，本發(fā)明所述的接頭構造是非常合理的。
【權利要求】
1.一種沉管隧道柔性接頭，包括隧道箱體(I)、剛性鋼圈(2)、GINA止水帶(3)、止水帶連接板(4)、Ω型橡膠止水帶(5)、連接螺栓(6)、擋板(7)、鋼拉索(8)、水平剪切鍵(9)和垂直剪切鍵(10)，其特征在于:兩段隧道箱體(I)中間連接一個剛性鋼圈(2)，剛性鋼圈(2) —端與隧道箱體(I)之間設置一個GINA止水帶(3)和Ω型橡膠止水帶(5)以及鋼拉索(8)，其中GINA止水帶(3)通過止水帶連接板(4)和連接螺栓(6)固定于剛性鋼圈(2)，Ω型橡膠止水帶(5 )則通過連接螺栓(6 )兩端都固定；剛性鋼圈(2 )另一端與隧道箱體(I)之間設置一個GINA止水帶(3)和兩個Ω型橡膠止水帶(5)，其中GINA止水帶(3)通過止水帶連接板(4)和連接螺栓(6)兩端都固定，內外側兩個Ω型橡膠止水帶(5)通過連接螺栓(6)兩端都固定，并且外側Ω型橡膠止水帶(5)內部設置有擋板(7)。
2.根據權利要求1所述的一種沉管隧道柔性接頭，其特征在于:隧道箱體(I)為混凝土箱體或鋼箱體，其截面形狀為單箱或多箱。
3.根據權利要求或2所述的一種沉管隧道柔性接頭，其特征在于:剛性鋼圈(2)的截面形狀與隧道箱體(I)的截面相同，并且長度取為I到2米或者隧道壁厚度的2倍。
4.根據權利要求1所述的一種沉管隧道柔性接頭，其特征在于:剛性鋼圈(2)和Ω型橡膠止水帶(5)兩端都固定的隧道接頭在水外船塢內完成拉合，再與隧道的水下部分進行拼裝。
5.根據權利要求1或4所述的一種沉管隧道柔性接頭，其特征在于:水外隧道部分剛性鋼圈(2)與隧道箱體(I)之間的GINA止水帶(3)和Ω型橡膠止水帶(5)兩端都在水外進行施工固定。
6.根據權利要求1或4所述的一種沉管隧道柔性接頭，其特征在于:剛性鋼圈(2)與水下部分之間的Ω型橡膠止水帶(5)只有一端固定，GINA止水帶(3)在隧道拼裝完抽干水后，在隧道內部人工進行兩端固定。
【文檔編號】E02D29/063GK103741717SQ201410010771
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】陳彥江, 張學明, 陳紅娟, 閆維明, 陳適才, 宋林琳 申請人:北京工業(yè)大學