沉管隧道用半剛性管節(jié)

沉管隧道用半剛性管節(jié)專利01專利背景附圖說明發(fā)明內(nèi)容技術(shù)領(lǐng)域目錄03020405權(quán)利要求榮譽(yù)表彰實施方式目錄0706基本信息《沉管隧道用半剛性管節(jié)》是中國交通建設(shè)股份有限公司、中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司于2013年10月17日申請的專利，該專利的申請?zhí)枮?9，公布號為CNA，授權(quán)公布日為2014年1月22日，發(fā)明人是林鳴、劉曉東、尹海卿、周山水、李毅、呂勇剛、梁桁、張志剛、黃清飛、林巍?！冻凉芩淼烙冒雱傂怨芄?jié)》涉及一種沉管隧道用管節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沉管隧道用半剛性管節(jié)；其包括一個管節(jié)主體，該管節(jié)主體由多個首尾相接的管節(jié)節(jié)段拼接而成，各所述管節(jié)節(jié)段之間均設(shè)有榫凸結(jié)構(gòu)；在所述管節(jié)主體內(nèi)沿其周向布設(shè)有多條預(yù)應(yīng)力管道；所述預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)對應(yīng)貫穿有用于對各所述管節(jié)節(jié)段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力度調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼束；在所述管節(jié)主體兩端上設(shè)有預(yù)應(yīng)力錨具。該發(fā)明采用預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計，可以將多個管節(jié)節(jié)段串聯(lián)起來，使各管節(jié)節(jié)段串聯(lián)拼接成一個整體，使管節(jié)主體在不失整體剛度的前提下具有一定的柔度；半剛性管節(jié)比節(jié)段式柔性管節(jié)具有更高的受力及防水安全度，比整體式剛性管節(jié)具有更好的適應(yīng)地基變形能力。2018年12月20日，《沉管隧道用半剛性管節(jié)》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。（概述圖為《沉管隧道用半剛性管節(jié)》摘要附圖）專利背景專利背景截至2013年10月17日，中國國內(nèi)外已建成的沉管隧道用管節(jié)結(jié)構(gòu)主要分為節(jié)段式柔性管節(jié)和整體式剛性管節(jié)兩種。柔性管節(jié)由多個首尾相連管節(jié)節(jié)段連接而成，管節(jié)節(jié)段間通過匹配的榫凸結(jié)構(gòu)及跨縫中埋式止水帶連接；遇外荷載沉管結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)柔性特性，管節(jié)節(jié)段接頭發(fā)生張開和轉(zhuǎn)動，通過變形釋放管節(jié)彎矩，結(jié)構(gòu)縱向受力較小，縱向配筋較少，但是管節(jié)節(jié)段之間為抗剪及防水的薄弱環(huán)節(jié)，管節(jié)節(jié)段間的止水存在風(fēng)險，對于大荷載或軟基沉管隧道，風(fēng)險更大；世界范圍內(nèi)柔性管節(jié)節(jié)段之間多有漏水案例；剛性管節(jié)由整體管節(jié)或多個首尾相連管節(jié)節(jié)段通過有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力連接而成，管節(jié)以整體剛性抵抗外荷載，管節(jié)結(jié)構(gòu)縱向受力較大，需花費(fèi)較大代價（配置大量的鋼筋或預(yù)應(yīng)力）提高其承載能力；同時，剛性管節(jié)不能通過管節(jié)柔性變形實施結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分配，結(jié)構(gòu)內(nèi)受力不均衡，受力較大區(qū)域長期高應(yīng)力存在開裂及漏水風(fēng)險，此外，剛性管節(jié)變形集中于長管節(jié)兩端，增加該處GINA止水產(chǎn)品要求。因此，針對以上問題，《沉管隧道用半剛性管節(jié)》急需提供一種新的沉管隧道用半剛性管節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容專利目的有益效果技術(shù)方案發(fā)明內(nèi)容專利目的《沉管隧道用半剛性管節(jié)》的目的是提供一種沉管隧道用半剛性管節(jié)，該沉管隧道用半剛性管節(jié)通過預(yù)應(yīng)力鋼束和榫凸結(jié)構(gòu)具有的半剛性特性，使管節(jié)實現(xiàn)更好的適應(yīng)海底或河底地基的變形能力的目的。

技術(shù)方案《沉管隧道用半剛性管節(jié)》的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種沉管隧道用半剛性管節(jié)，包括一個管節(jié)主體，該管節(jié)主體由多個首尾相接的管節(jié)節(jié)段拼接而成，各所述管節(jié)節(jié)段之間均設(shè)有榫凸結(jié)構(gòu)；在所述管節(jié)主體內(nèi)沿其周向布設(shè)有多條預(yù)應(yīng)力管道；所述預(yù)應(yīng)力管道沿所述管節(jié)主體的縱向貫通；所述預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)對應(yīng)貫穿有用于對各所述管節(jié)節(jié)段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力度調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼束；在所述管節(jié)主體兩端上設(shè)有用于錨固所述預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力錨具。進(jìn)一步地，所述榫凸結(jié)構(gòu)包括多個鍵榫和分別與各所述鍵榫對應(yīng)設(shè)置的多個鍵槽。進(jìn)一步地，所述預(yù)應(yīng)力管道包括多段分設(shè)在各所述管節(jié)節(jié)段內(nèi)的波紋管和連接各波紋管的節(jié)段連接管；所述節(jié)段連接管對應(yīng)設(shè)置在相鄰兩所述管節(jié)節(jié)段的拼接處。進(jìn)一步地，所述節(jié)段連接管包括與兩端的所述波紋管對接的連接外管和設(shè)置在該連接外管內(nèi)的連接內(nèi)管。進(jìn)一步地，所述連接外管與所述連接內(nèi)管之間通過止水密封件密封連接。進(jìn)一步地，所述連接外管表面光滑，且其與混凝土呈部分無粘結(jié)或弱粘結(jié)狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述連接外管中部設(shè)有用于安裝所述連接內(nèi)管的內(nèi)安裝管腔，該內(nèi)安裝管腔的內(nèi)徑大于所述波紋管的內(nèi)管徑。有益效果1、《沉管隧道用半剛性管節(jié)》采用預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計，可以將多個管節(jié)節(jié)段串聯(lián)起來，使各管節(jié)節(jié)段串聯(lián)拼接成一個整體；這就使得各管節(jié)節(jié)段之間允許一定張開變形，使管節(jié)主體在不失整體剛度的前提下具有一定的柔度，降低了管節(jié)主體的內(nèi)力，有效改善了各管節(jié)節(jié)段的受力及變形增大量；保證在最不利情況時，各管節(jié)節(jié)段之間具有合適的壓力；同時，利用管節(jié)節(jié)段之間的摩擦力及榫凸結(jié)構(gòu)所提供的抗剪力，可有效提高管節(jié)節(jié)段的抗剪承載能力，用以確保管節(jié)的整體穩(wěn)固度；使具有預(yù)應(yīng)力鋼束和榫凸結(jié)構(gòu)的管節(jié)真正具有半剛性的特性，從而使管節(jié)具有更好的適應(yīng)海底或河底地基的變形能力。2、《沉管隧道用半剛性管節(jié)》通過設(shè)置在各管節(jié)節(jié)段之間的所述榫凸結(jié)構(gòu)配合各管節(jié)節(jié)段拼接面之間因縱向壓力而產(chǎn)生的摩擦力可有效提高管節(jié)節(jié)段的抗剪能力；用以防止管節(jié)節(jié)段徑向錯位，從而整體提高各管節(jié)節(jié)段的連接穩(wěn)固度，使拼接后的管節(jié)主體整體更加穩(wěn)定可靠。3、《沉管隧道用半剛性管節(jié)》可通過部分無粘結(jié)或弱粘結(jié)的所述連接外管配合所述連接內(nèi)管用以保證管節(jié)節(jié)段之間的拼接面具有有限張開的柔性特性，又同時通過波紋管有效約束管節(jié)節(jié)段間的張開量，防止過度張開；通過管節(jié)節(jié)段之間的張開或轉(zhuǎn)動變形，實現(xiàn)管節(jié)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力合理重分布。4、《沉管隧道用半剛性管節(jié)》采用止水密封件的設(shè)計，可有效防止因管節(jié)節(jié)段之間張開后，沿拼接面縫隙滲入的水進(jìn)入管節(jié)主體內(nèi)；充分保證了管節(jié)內(nèi)部的干燥度要求；從而進(jìn)一步提高管節(jié)的止水保障能力。附圖說明附圖說明圖1是《沉管隧道用半剛性管節(jié)》沉管隧道用半剛性管節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖（主視圖）；圖2是《沉管隧道用半剛性管節(jié)》中所述管節(jié)節(jié)段的結(jié)構(gòu)示意圖（立體圖）；圖3是《沉管隧道用半剛性管節(jié)》中位于相鄰兩所述管節(jié)節(jié)段之間的所述預(yù)應(yīng)力管道的結(jié)構(gòu)示意圖（局部剖視圖）；圖4是《沉管隧道用半剛性管節(jié)》中位于所述管節(jié)主體兩端的所述預(yù)應(yīng)力管道的結(jié)構(gòu)示意圖（局部剖視圖）。

技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域《沉管隧道用半剛性管節(jié)》涉及一種沉管隧道用管節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沉管隧道用半剛性管節(jié)。

權(quán)利要求權(quán)利要求1.一種沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：包括一個管節(jié)主體，該管節(jié)主體由多個首尾相接的管節(jié)節(jié)段拼接而成，各所述管節(jié)節(jié)段之間均設(shè)有榫凸結(jié)構(gòu)；在所述管節(jié)主體內(nèi)沿其周向布設(shè)有多條預(yù)應(yīng)力管道；所述預(yù)應(yīng)力管道沿所述管節(jié)主體的縱向貫通；所述預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)對應(yīng)貫穿有用于對各所述管節(jié)節(jié)段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力度調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼束；在所述管節(jié)主體兩端上設(shè)有用于錨固所述預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力錨具；所述榫凸結(jié)構(gòu)包括多個鍵榫和分別與各所述鍵榫對應(yīng)設(shè)置的多個鍵槽；所述預(yù)應(yīng)力管道包括多段分設(shè)在各所述管節(jié)節(jié)段內(nèi)的波紋管和連接各波紋管的節(jié)段連接管；所述節(jié)段連接管對應(yīng)設(shè)置在相鄰兩所述管節(jié)節(jié)段的拼接處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：所述節(jié)段連接管包括與兩端的所述波紋管對接的連接外管和設(shè)置在該連接外管內(nèi)的連接內(nèi)管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：所述連接外管與所述連接內(nèi)管之間通過止水密封件密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：所述連接外管表面光滑，且其與混凝土呈部分無粘結(jié)或弱粘結(jié)狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：所述連接外管中部設(shè)有用于安裝所述連接內(nèi)管的內(nèi)安裝管腔，該內(nèi)安裝管腔的內(nèi)徑大于所述波紋管的內(nèi)管徑。

實施方式實施方式參見圖1、圖2、圖3、圖4所示，《沉管隧道用半剛性管節(jié)》的一種沉管隧道用半剛性管節(jié)，其特征在于：包括一個管節(jié)主體1，該管節(jié)主體由多個首尾相接的管節(jié)節(jié)段2拼接而成，各所述管節(jié)節(jié)段之間均設(shè)有榫凸結(jié)構(gòu)3；在所述管節(jié)主體內(nèi)沿其周向均勻布設(shè)有多條預(yù)應(yīng)力管道4；所述預(yù)應(yīng)力管道沿所述管節(jié)主體的縱向貫通；所述預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)對應(yīng)貫穿有用于對各所述管節(jié)節(jié)段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力度調(diào)節(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼束（圖中未顯示）；在所述管節(jié)主體兩端設(shè)有用于與相鄰管節(jié)對接的管節(jié)接頭5；在所述管節(jié)主體兩端上還設(shè)有用于錨固所述預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力錨具6，其中，在每一個預(yù)應(yīng)力鋼束兩端貫穿出所述管節(jié)主體外的部分，均通過一個預(yù)應(yīng)力錨具將其與管節(jié)主體對應(yīng)錨固。其中，各所述預(yù)應(yīng)力管道沿管節(jié)主體的縱向均布于所述管節(jié)主體的混凝土墻內(nèi)，特別是位于所述管節(jié)主體上端的頂墻內(nèi)和位于所述管節(jié)主體底端的底墻內(nèi)。該實施例中所述預(yù)應(yīng)力錨具是該領(lǐng)域中用于錨固鋼束的常用手段，關(guān)于其具體的結(jié)構(gòu)此處不再過多贅述。在管節(jié)組裝時，通過管節(jié)主體兩端的預(yù)應(yīng)力張拉裝置（屬截至2013年10月17日技術(shù)，圖中未顯示）對應(yīng)拉伸各預(yù)應(yīng)力鋼束，并向位于所述管節(jié)主體兩端的管節(jié)節(jié)段提供兩個相向的縱向推力，使各所述管節(jié)節(jié)段向中心并攏，