一种沉管隧道柔性接头的制作方法
【专利摘要】一种沉管隧道柔性接头，属于土木工程领域，本实用新型根据柔性沉管隧道接头的基本形式，将接头分为水上拼接和水下拼接两部分，水上拼接部分将刚性钢圈与隧道箱体之间的GINA止水带两端固定，并在内外两个分别安装Ω型橡胶止水带，水下拼接部分将GINA止水带固定在刚性钢圈一端，另一端通过拉合水压力完成止水，并在箱体内部安装Ω型橡胶止水带。本实用新型具有实质性特点和显著进步，构造合理，受力明确，水下拼接部分施工方便；接头更具柔性，能在较大变形下具有水密，抗震等功能。
【专利说明】一种沉管隧道柔性接头
【技术领域】
[0001] 本实用新型属土木工程【技术领域】，特别是一种沉管隧道柔性接头构造设计方法。
【背景技术】
[0002] 沉管隧道的管段接头是沉管工程的重要环节，它的接头应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运营阶段不能出现渗水和漏水现象；第二是接 头应具有抵抗各种作用的能力，这些作用包括各种荷载和强迫变形，诸如地震、温度和地基 变形等；第三是接头的构造要满足受力明确，方便施工和保证施工质量等方面的要求。
[0003] 自60年代以来，荷兰等国采用GINA止水带用水力压接法构筑接头，后来继而采用 GINA - OMEGA两道止水带构筑防水质量更加可靠的接头，此种接头自问世以来，世界各国相 继采用，我国珠江和甬江隧道也采用此种形式。
[0004] 目前，国内外沉管隧道接头多采用柔性接头形式，该法利用作用在管段后部的强 大水压力，通过水平千斤顶拉合，压接GINA止水带初步止水，然后从接头中抽水直至全部 压接完成，之后在内侧安装" Ω "型橡胶止水带做第二道止水防线，满足管段接头的止水要 求。最后做垂直、水平剪切键及高强接头连接键，完成水下接头施工，所有的工序均在水下 完成。但此种接头应对变形能力有限，变形之后受力不明确。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是在现有的沉管隧道接头构造技术上，提出一种柔性接头的构 造设计方法，使接头可以发生更大的转动和变位，并在承受一定的拉力、剪力和弯矩的同 时，仍能保证接头的水密性。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0007] -种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体、刚性钢圈、GINA止水带、止水带连接板、Ω 型橡胶止水带，连接螺栓、挡板、钢拉索、水平剪切键和垂直剪切键。其中，两段隧道箱体之 间连接一个刚性钢圈，刚性钢圈一端和端钢壳之间设置一个GINA止水带和Ω型橡胶止水 带以及钢拉索，其中GINA止水带通过止水带连接板和连接螺栓固定于刚性钢圈，Ω型橡胶 止水带则通过连接螺栓两端都固定，刚性钢圈另一端与端钢壳之间设置一个GINA止水带 和两个Ω型橡胶止水带，其中GINA止水带通过止水带连接板和连接螺栓两端都固定，内外 侧两个Ω型橡胶止水带通过连接螺栓两端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带内部设置有 挡板。其特征在于：刚性钢圈和Ω型橡胶止水带两端都固定的隧道接头在水外船坞内完成 拉合，再与隧道的水下部分进行拼装。
[0008] 所述的柔性接头，在水下拼接部分，GINA止水带只有一端与刚性钢圈通过止水带 连接板固定，另一端通过千斤顶拉合和水压力完成接头止水。
[0009] 本实用新型的优点是：构造简单，施工方便，接头受力更加合理，结构更具柔性，接 头允许承受一定的转动和变位，并在承受一定拉力、剪力和弯矩的同时，仍能保证接头的水 密性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1柔性接头横断面示意图；
[0011] 图2本实用新型接头在地震作用下的轴力图；
[0012] 图3普通接头在地震作用下的轴力图；
[0013] 图4本实用新型接头在地震作用下的相对位移；
[0014] 图5普通接头在地震作用下的相对位移。
[0015] 图中：1、隧道箱体，2、刚性钢圈，3、GINA止水带，4、止水带连接板，5、Ω型橡胶止 水带，6、连接螺栓，7、挡板，8、钢拉索。
[0016] 具体实施方法
[0017] 以下结合附图及实例对本实用新型做进一步说明：
[0018] 一种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体1、刚性钢圈2、GINA止水带3、止水带连接 板4、Ω型橡胶止水带5、连接螺栓6、挡板7、钢拉索8、水平剪切键9和垂直剪切键10,其 特征在于：两段隧道箱体1中间连接一个刚性钢圈2,刚性钢圈2 -端与隧道箱体1之间设 置一个GINA止水带3和Ω型橡胶止水带5以及钢拉索8,其中GINA止水带3通过止水带 连接板4和连接螺栓6固定于刚性钢圈2, Ω型橡胶止水带5则通过连接螺栓6两端都固 定；刚性钢圈2另一端与隧道箱体1之间设置一个GINA止水带3和两个Ω型橡胶止水带 5,其中GINA止水带3通过止水带连接板4和连接螺栓6两端都固定，内外侧两个Ω型橡 胶止水带5通过连接螺栓6两端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带5内部设置有挡板7。
[0019] 隧道箱体1为混凝土箱体或钢箱体，其截面形状为单箱或多箱。
[0020] 刚性钢圈2的截面形状与隧道箱体1的截面相同，并且长度取为1到2米或者隧 道壁厚度的2倍。
[0021] 本实用新型的一种沉管隧道柔性接头的具体施工方法如下：
[0022] 首先，在水外船坞中预制隧道箱体1及刚性钢圈2,预制完成后，将GINA止水带3 通过安装在隧道箱体1和刚性钢圈2端部的止水带连接板4固定在隧道箱体1和刚性钢圈 2之间，并完成水密性测试。然后安装挡板7,并安装隧道箱体1和刚性钢圈2内外两侧的 的Ω型橡胶止水带5,完成水上拼接工作。
[0023] 隧道箱体1在干坞内起�。鑫耄≡耍谐练牛练啪肪臀缓螅踝盎虬沧袄� 合千斤顶，对GINA止水带3进行预压，拉合到初步止水工况，检查初步止水没问题后，打开 管节内排水阀及进气阀，开动排水泵，抽调两管节间隔舱中的水，形成负压，进行水压压接， 压接完成后，打开对接舱门，安装Ω型橡胶止水带5,张拉钢拉索8,完成垂直、水平剪切键 的施工。
[0024] 利用有限元软件对本实用新型接头和普通接头建模进行数值分析。其中，本实用 新型接头Ki和普通接头K2的大小关系为Ki〈K2，输入相同地震波，图2给出了本实用新型接 头的轴力反应图，图3给出了普通接头的轴力反应图，图4给出了本实用新型接头处的相对 位移，图5给出了普通接头的相对位移，由图可以看出，在相同地震作用下，本实用新型的 接头所受的轴力和发生的位移是相对比较小的。因此，本实用新型所述的接头构造是非常 合理的。
【权利要求】
1. 一种沉管隧道柔性接头，包括隧道箱体（1)、刚性钢圈（2)、GINA止水带（3)、止水带 连接板（4)、Ω型橡胶止水带（5)、连接螺栓（6)、挡板（7)、钢拉索（8)、水平剪切键（9)和垂 直剪切键（10)，其特征在于：两段隧道箱体（1)中间连接一个刚性钢圈（2)，刚性钢圈（2) - 端与隧道箱体（1)之间设置一个GINA止水带（3)和Ω型橡胶止水带（5)以及钢拉索（8)， 其中GINA止水带（3)通过止水带连接板（4)和连接螺栓（6)固定于刚性钢圈（2)，Ω型橡 胶止水带（5 )则通过连接螺栓（6 )两端都固定；刚性钢圈（2 )另一端与隧道箱体（1)之间设 置一个GINA止水带（3)和两个Ω型橡胶止水带（5)，其中GINA止水带（3)通过止水带连接 板（4)和连接螺栓（6)两端都固定，内外侧两个Ω型橡胶止水带（5)通过连接螺栓（6)两 端都固定，并且外侧Ω型橡胶止水带（5)内部设置有挡板（7)。
2. 根据权利要求1所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：隧道箱体（1)为混凝土 箱体或钢箱体，其截面形状为单箱或多箱。
3. 根据权利要求或2所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：刚性钢圈（2)的截面 形状与隧道箱体（1)的截面相同，并且长度取为1到2米或者隧道壁厚度的2倍。
4. 根据权利要求1所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：刚性钢圈（2)和Ω型 橡胶止水带（5)两端都固定的隧道接头在水外船坞内完成拉合，再与隧道的水下部分进行 拼装。
5. 根据权利要求1或4所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：水外隧道部分刚 性钢圈（2)与隧道箱体（1)之间的GINA止水带（3)和Ω型橡胶止水带（5)两端都在水外 进行施工固定。
6. 根据权利要求1或4所述的一种沉管隧道柔性接头，其特征在于：刚性钢圈（2)与 水下部分之间的Ω型橡胶止水带（5)只有一端固定，GINA止水带（3)在隧道拼装完抽干水 后，在隧道内部人工进行两端固定。
【文档编号】G01M13/00GK203908755SQ201420013366
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】闫维明, 陈红娟, 张学明, 陈彦江, 宋林琳 申请人:北京工业大学
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