[实用新型]一种圆端形凹凸榫型盾构隧道管片环间抗剪结构

说明书

技术领域

本实用新型属于盾构隧道工程技术领域，具体涉及一种圆端形凹凸榫型盾构隧道管片环间抗剪结构，尤其适用于地震作用大、运营期隧道内有大的移动荷载或穿越软弱地层、地质条件突变、顶部荷载突变的盾构隧道管片环间抗剪连接，同时还可提高管片拼装定位精度。

背景技术

近年来国内盾构隧道得到了迅猛发展，包括地铁、公路、市政、铁路、输水、输气等行业，这些盾构隧道不乏穿越软弱地层、地质条件突变或顶部荷载突变的区段。在这些条件下，盾构隧道存在着一个最常见也是最棘手的管片衬砌环环间错台控制难题。解决这个技术难题最有效手段就是增加盾构管片环间的抗剪切能力，目前常用的抗剪切手段就是在管片环间设置凹凸榫，通过榫结构来抵抗管片环间的剪切力。而现有的凹凸榫一般均设计为全周贯通分布的同心圆环块或同圆心布置的不连续矩形块。

现有技术存在着不足之处如下：

对于全周贯通分布的同心圆环块凹凸榫方式，如图1-4所示，由于凹凸榫为同心圆布置，圆环形凸块1和圆环形凹槽2的半径不同（相差几个毫米），因此当两环管片间发生任意一个方向错动变形时，两个不同半径的圆只有一个切点；又由于凹槽和凸块均有内圆弧面和外圆弧面，因此，理论上凹槽和凸块最多有两个接触点3，如图4所示。

同样，对于同圆心布置的不连续矩形块凹凸榫方式，如图5-8所示，其在全周贯通分布的同心圆环凹凸榫方式的基础上，在设置矩形块的部位，将小段圆弧改为线段，从而实现矩形凸块4和矩形凹槽5的面接触。但由于矩形块沿同一圆周布置，对于某一个特定的矩形块，只有当管片衬砌环间的错动方向指向该矩形块的线段时，才能形成局部面接触，因此，理论上凹槽和凸块最多只有两个接触面6，如图8所示。

也就是说，现有技术最多只能产生两个点接触或面接触，在管片衬砌环间产生剪切错动时，会形成很大的集中荷载和局部应力，造成局部混凝土破坏，进而失去抗剪能力。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种抗剪能力强的圆端形凹凸榫型盾构隧道管片环间抗剪结构。

本实用新型采用的技术方案是：一种圆端形凹凸榫型盾构隧道管片环间抗剪结构，包括沿隧道纵向相互配合布置的相邻第一管片环和第二管片环，所述第一管片环和第二管片环之间对应的配合面上分别设有多个相互配合的圆端形凸块和圆端形凹槽，所述多个圆端形凸块和圆端形凹槽按隧道圆心呈同心圆布置；所述圆端形凸块和圆端形凹槽的截面按形状均分为三个区，中间为矩形区，两端均为标准的半圆区，所述半圆区的直径为矩形区相对应的边长；圆端形凹槽矩形区的四边边长分别大于圆端形凸块矩形区相对应的四边边长，所述圆端形凸块与圆端形凹槽之间的间隙为等间距。

进一步地，所述多个圆端形凸块沿第一管片环端部圆周均匀布置，所述多个圆端形凹槽沿第二管片环端部圆周均匀布置。

进一步地，所述多个圆端形凸块平均分成多个凸块组，所述多个凸块组沿第一管片环端部圆周均匀布置；所述多个圆端形凹槽平均分成与凹槽组数量相同的多个凹槽组，所述多个凹槽组沿第二管片环端部圆周均匀布置。

进一步地，所述每个凸块组至少包含两个圆端形凸块，所述每个凹槽组至少包含两个圆端形凹槽。

更进一步地，所述圆端形凸块的高度小于圆端形凹槽的深度。

本实用新型在管片环间布置n个由圆端形凸块和圆端形凹槽组成的圆端形凹凸榫，当前后两管片环沿垂直于某个凹凸榫的矩形边发生允许的最大错动后，该圆端形凸块和圆端形凹槽的侧壁可以形成1～2个面接触（当凹凸榫为对称分布时的接触面个数为2个，否则为1个），其余凹凸榫处可以形成共n-（1～2）个点接触，即所有的圆端形凹凸榫均能提供抗剪能力；当前后两管片环的错动方向与任何凹凸榫的矩形边均不垂直时，凸块和凹槽壁理论上可以产生的接触点为n个（n为圆端形凹凸块的个数），同样，所有凹凸榫均能提供抗剪能力，从而大幅度提高环间抗剪能力，抑制错台变形。

附图说明

图1为现有技术管片环端面全周贯通的圆环形凸块布置示意图。

图2为现有技术管片环端面全周贯通的圆环形凹槽布置示意图。

图3为图1与图2的管片环拼装后凹凸块组合端面布置图。

图4为图3中的两个管片环发生错动后的示意图。

图5为现有技术管片环端面的矩形凸块布置示意图。

图6为现有技术管片环端面的矩形凹槽布置示意图。

图7为图5与图6的管片环拼装后凹凸块组合端面布置图。

图8为图7中的两个管片环发生错动后的示意图。