本發(fā)明涉及隧道工程及地下空間工程領域，尤其是涉及一種可用于高烈度區(qū)盾構隧道、沉管隧道、綜合管廊、地鐵地下車站等工程結構的自復位承壓減震止水件，同時涉及一種使用該自復位承壓減震止水件的隧道柔性接頭。

背景技術：

隧道在地震作用下，通常會因為土層的變化、結構型式與材料的改變和邊界條件的不同，造成部分區(qū)域有應力集中或位移放大的現(xiàn)象，這些區(qū)域必須通過其他的手段，來提高接頭的抗震性能。在隧道抗震中，需注意的區(qū)域歸類如下：隧道與建筑結構、豎井等的連結處；隧道的材料不連續(xù)處；隧道通過剛度差異性大土層不連續(xù)處；隧道中有連接通道等剛度突變處。

為了防止此類區(qū)域應力集中的現(xiàn)象，最常見的措施就是通過柔性接頭節(jié)點來消散應力，達到變形集中的效果。這種措施主要是用來增加隧道縱向和橫向的容許位移、增加容許轉(zhuǎn)角、對抗靜、動力和水壓、提供有效的防水性。

目前傳統(tǒng)的隧道柔性接頭為兩道止水橡膠和抗拉裝置所組成，抗拉裝置主要有鋼索型和ω鋼板型兩種。鋼索型僅對地震產(chǎn)生的軸向拉力起一個限位作用，其柔性比鋼板型要好，如日本千葉線臺場沉管隧道，多摩川、川琦道沉管隧道等都用此。對于我國國內(nèi)情況，已建的珠江、甬江沉管隧道都采用ω型鋼板作為縱向限位裝置，以使柔性接頭的軸向位移不超出gina帶和ω橡膠止水帶在保持水密性時的最大允許位移量，日本東京港沉管隧道中亦采用ω型鋼板縱向限位裝置。

傳統(tǒng)的隧道柔性接頭存在的缺陷是：構造復雜，止水功能和抗拉功能分離，且不具備耗散地震能量的能力，地震過后會存在較大的永久變形，造成修復困難。

因此，現(xiàn)有技術還需要進一步發(fā)展及改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是，公開一種可以與傳統(tǒng)的隧道連接接頭管片配合使用的自復位承壓減震止水件，以實現(xiàn)荷載下變形復位、柔性消能減震和承受法向水壓力密封止水三種功能；本發(fā)明的另一個目的是，同時公開一種使用前述自復位承壓減震止水件的改良的隧道柔性連接接頭。

本發(fā)明公開的一種自復位承壓減震止水件，用于連接隧道柔性接頭的隧道管片；該自復位承壓減震止水件包括：相對設置的第一止水橡膠層、第二止水橡膠層，設置于第一止水橡膠層和第二止水橡膠層之間的形狀記憶合金板，以及第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板；

所述形狀記憶合金板的兩個相對表面分別與第一止水橡膠層、第二止水橡膠層冷粘膠合；第一止水橡膠層的第一端側與形狀記憶合金板的第一端側之間形成第一夾持槽，第一止水橡膠層的第二端側與形狀記憶合金板的第二端側之間形成第二夾持槽；第二止水橡膠層的第一端側與形狀記憶合金板的第一端側之間形成第三夾持槽，第二止水橡膠層的第二端側與形狀記憶合金板的第二端側之間形成第四夾持槽；所述第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板分別夾置在所述第一夾持槽、第二夾持槽、第三夾持槽、第四夾持槽中，以傳遞摩擦傳力；

通過依次貫穿所述第一止水橡膠層的第一端側、第一增厚夾持鋼板、形狀記憶合金板的第一端側、第三增厚夾持鋼板、第二止水橡膠層的第一端側設置有第一螺栓孔；通過依次貫穿所述第一止水橡膠層的第二端側、第二增厚夾持鋼板、形狀記憶合金板的第二端側、第四增厚夾持鋼板、第二止水橡膠層的第二端側設置有第二螺栓孔。

本發(fā)明的自復位承壓減震止水件可以通過在其第一螺栓孔、第二螺栓孔中安裝高強螺栓使其固定并夾緊在隧道柔性接頭的兩個隧道管片上，可實現(xiàn)荷載下變形復位，柔性消能減震和承受法向水壓力密封止水三種功能，在發(fā)生地震時可減少地震對隧道主體結構的損傷，提高隧道結構的地震安全性。形狀記憶合金板可以承受一定的垂直水壓力，其與第一止水橡膠層、第二止水橡膠層采用冷粘膠合，能夠避免在加工制作過程中，形狀記憶合金板因高溫硫化發(fā)生特性改變，同時使整體結構起到有效的密封止水作用。通過夾置第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板，變受剪傳力為摩擦傳力路徑，可以解決形狀記憶合金板較薄、螺栓孔位置端部承壓不足的問題。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，第一止水橡膠層的第一端側、第二端側與連接該兩端側的第一止水橡膠層主體的連接處具有弧形過渡；第二止水橡膠層的第一端側、第二端側與連接兩端側的第二止水橡膠層主體的連接處具有弧形過渡。該弧形過渡可以避免應力集中，提高第一止水橡膠層和第二止水橡膠層的可靠性。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，所述形狀記憶合金板、第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板均具有摩擦表面。即經(jīng)過特殊處理以增大接觸面的摩擦系數(shù)，更好地傳遞摩擦傳力。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，所述第一夾持槽、第三夾持槽的組成的結構截面輪廓為u型槽；所述第二夾持槽、第四夾持槽的組成的結構截面輪廓同樣為u型槽。當然，在其他方案中也可以不限于u型槽。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，所述形狀記憶合金板的主成份為金屬鎳和金屬鈦，具有大變形、可復位超彈性、滯回耗能能力強、抗腐蝕性能極好等特點。

本發(fā)明同時公開的一種隧道柔性接頭，包括第一隧道管片、第二隧道管片、第一高強螺栓、第二高強螺栓以及上述任一方案的自復位承壓減震止水件；所述第一高強螺栓通過第一螺栓孔將自復位承壓減震止水件與第一隧道管片內(nèi)側固定連接并壓緊，所述第二高強螺栓通過第二螺栓孔將自復位承壓減震止水件與第二隧道管片內(nèi)側固定連接并壓緊。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，所述形狀記憶合金板的可恢復應變大于8％，殘余應變不大于2％。如此，可保證接頭的柔性，同時在大震下不被拉斷且不喪失復位超彈性的功能。

本發(fā)明的進一步優(yōu)選方案中，所述第一隧道管片內(nèi)側具有第一預埋鋼板，第二隧道管片內(nèi)側具有第二預埋鋼板；第一高強螺栓具體固定在第一預埋鋼板上，第二高強螺栓具體固定在第二預埋鋼板上。

本發(fā)明至少具備以下有益效果：

(1)第一止水橡膠層、第二止水橡膠層和形狀記憶合金板的結合，可實現(xiàn)荷載下變形復位、柔性消能減震和承受法向水壓力密封止水三種功能，在發(fā)生地震時可減少地震對隧道主體結構的損傷，提高隧道結構的地震安全性；

(2))第一止水橡膠層、第二止水橡膠層和形狀記憶合金板三者之間的冷粘膠合能夠有效避免在加工制作過程中，形狀記憶合金板在高溫下發(fā)生特性改變，保證本發(fā)明的功能可靠；

(3)通過夾置第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板，變受剪傳力為摩擦傳力路徑，可以解決形狀記憶合金板較薄、螺栓孔位置端部承壓不足的問題；

(4)第一止水橡膠層、第二止水橡膠層的端側與對應主體的連接處采用弧形過渡，可以避免應力集中，提高第一止水橡膠層和第二止水橡膠層的可靠性；

(5)第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板均具有摩擦表面，可以增大接觸面的摩擦系數(shù)，更好地傳遞摩擦傳力；

(6)形狀記憶合金板的主成份為金屬鎳和金屬鈦，具有大變形、可復位超彈性、滯回耗能能力強、抗腐蝕性能極好等特點；

(7)形狀記憶合金板的可恢復應變大于8％，殘余應變不大于2％，可保證接頭的柔性，同時在大震下不被拉斷且不喪失復位超彈性的功能。

附圖說明

圖1是實施例公開的自復位承壓減震止水件的剖面示意圖。

圖2是圖1的自復位承壓減震止水件與隧道管片的連接示意圖。

圖3是圖1的自復位承壓減震止水件的平面展開示意圖。

圖中：10-第一止水橡膠層，11-第一夾持槽，12-第二夾持槽，20-第二止水橡膠層，21-第三夾持槽，22-第四夾持槽，30-形狀記憶合金板，41-第一增厚夾持鋼板，42-第二增厚夾持鋼板，43-第三增厚夾持鋼板，44-第四增厚夾持鋼板，51-第一螺栓孔，52-第二螺栓孔，61-第一高強螺栓，62-第一高強螺栓，71-第一隧道管片，72-第二隧道管片，81-第一預埋鋼板，82-第二預埋鋼板。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員理解，下面將結合附圖以及實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

實施例一

實施例一公開的一種自復位承壓減震止水件，用于連接隧道柔性接頭的隧道管片。例如，可將傳統(tǒng)隧道管片(如圖2中第一隧道管片71和第二隧道管片72)上原有的縱向連接螺栓取消或部分取消，并安裝該自復位承壓減震止水件，以達到改良隧道柔性接頭的目的。

請參閱圖1至圖3，該自復位承壓減震止水件包括：相對設置的第一止水橡膠層10、第二止水橡膠層20，設置于第一止水橡膠層10和第二止水橡膠層之間20的形狀記憶合金板30，以及第一增厚夾持鋼板41、第二增厚夾持鋼板42、第三增厚夾持鋼板43、第四增厚夾持鋼板44。

形狀記憶合金板30的兩個相對表面分別與第一止水橡膠層10、第二止水橡膠層20冷粘膠合，即采用冷粘工藝通過膠結劑冷粘為一體；第一止水橡膠層10的第一端側(本實施例中第一端側是指圖1至圖3中任一附圖的左側，第二端側是指圖1至圖3中任一附圖的右側)與形狀記憶合金板30的第一端側之間形成第一夾持槽11，第一止水橡膠層10的第二端側與形狀記憶合金板30的第二端側之間形成第二夾持槽12；第二止水橡膠層20的第一端側與形狀記憶合金板30的第一端側之間形成第三夾持槽21，第二止水橡膠層20的第二端側與形狀記憶合金板30的第二端側之間形成第四夾持槽22；第一增厚夾持鋼板41、第二增厚夾持鋼板42、第三增厚夾持鋼板43、第四增厚夾持鋼板44分別夾置在第一夾持槽11、第二夾持槽12、第三夾持槽21、第四夾持槽22中，以傳遞摩擦傳力。

通過依次貫穿第一止水橡膠層10的第一端側、第一增厚夾持鋼板41、形狀記憶合金板30的第一端側、第三增厚夾持鋼板43、第二止水橡膠層20的第一端側設置有第一螺栓孔51；通過依次貫穿第一止水橡膠層10的第二端側、第二增厚夾持鋼板42、形狀記憶合金板30的第二端側、第四增厚夾持鋼板44、第二止水橡膠層20的第二端側設置有第二螺栓孔52。

如圖2所示，本實施例的自復位承壓減震止水件可以通過在其第一螺栓孔51、第二螺栓孔52中安裝高強螺栓(如圖2中第一高強螺栓61和第二高強螺栓62)使其固定并夾緊在隧道柔性接頭的兩個隧道管片(如圖2中第一隧道管片71和第二隧道管片72)上，可實現(xiàn)荷載下變形復位、柔性消能減震和承受法向水壓力密封止水三種功能，在發(fā)生地震時可減少地震對隧道主體結構的損傷，提高隧道結構的地震安全性。形狀記憶合金板30可以承受一定的垂直水壓力，其與第一止水橡膠層10、第二止水橡膠層20采用冷粘膠合，能夠避免在加工制作過程中，形狀記憶合金板30在高溫下發(fā)生特性改變，同時使整體結構起到有效的密封止水作用。通過第一增厚夾持鋼板41、第二增厚夾持鋼板42、第三增厚夾持鋼板43、第四增厚夾持鋼板44傳遞摩擦傳力的作用可以解決形狀記憶合金板30較薄、螺栓孔位置端部承壓不足的問題。

進一步優(yōu)選方案中，第一止水橡膠層10的第一端側、第二端側與連接該兩端側的第一止水橡膠層主體(即第一止水橡膠層10上連接其第一端側、第二端側的部分)的連接處具有弧形過渡；第二止水橡膠層的第一端側、第二端側與連接該兩端側的第二止水橡膠層主體(即第二止水橡膠層20上連接其第一端側、第二端側的部分)的連接處具有弧形過渡。該弧形過渡可以避免應力集中，提高第一止水橡膠層和第二止水橡膠層的可靠性。

進一步優(yōu)選方案中，形狀記憶合金板30、第一增厚夾持鋼板41、第二增厚夾持鋼板42、第三增厚夾持鋼板43、第四增厚夾持鋼板44均具有摩擦表面。即經(jīng)過特殊處理以增大接觸面的摩擦系數(shù)，更好地傳遞摩擦傳力。

如圖1、圖2所示，進一步優(yōu)選方案中，所述第一夾持槽11、第三夾持槽21的組成的結構截面輪廓為u型槽；第二夾持槽12、第四夾持槽22的組成的結構截面輪廓同樣為u型槽。當然，在其他方案中也可以不限于u型槽。

進一步優(yōu)選方案中，形狀記憶合金板30的主成份為金屬鎳和金屬鈦，具有大變形、可復位超彈性、滯回耗能能力強、抗腐蝕性能極好等特點。

實施例二

同樣參閱圖1至圖3，實施例二公開的一種隧道柔性接頭，包括第一隧道管片71、第二隧道管片72、第一高強螺栓61、第二高強螺栓62以及實施例一中任一方案的自復位承壓減震止水件。第一高強螺栓61通過第一螺栓孔51將自復位承壓減震止水件與第一隧道管片71內(nèi)側固定連接并壓緊，第二高強螺栓62通過第二螺栓孔52將自復位承壓減震止水件與第二隧道管片72內(nèi)側固定連接并壓緊。

進一步優(yōu)選方案中，形狀記憶合金板30抗拉剛度小于相鄰隧道管環(huán)普通接頭縱向螺栓的剛度。更優(yōu)選方案中，形狀記憶合金板30的可恢復應變宜大于8％，殘余應變不宜大于2％。如此，可保證接頭的柔性，同時在大震下不被拉斷且不喪失復位超彈性的功能。

如圖2所示，進一步優(yōu)選方案中，第一隧道管片71內(nèi)側具有第一預埋鋼板81，第二隧道管片72內(nèi)側具有第二預埋鋼板82，以增加連接處的強度；第一高強螺栓61具體固定在第一預埋鋼板81上，第二高強螺栓62具體固定在第二預埋鋼板82上。

因此，綜合以上實施例一和實施例二，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

(1)第一止水橡膠層、第二止水橡膠層和形狀記憶合金板的結合可增強止水功能、變形復位功能和柔性消能減震功能，在發(fā)生地震時可減少地震對隧道主體結構的損傷，提高隧道結構的地震安全性；

(2))第一止水橡膠層、第二止水橡膠層和形狀記憶合金板三者之間的冷粘膠合能夠有效避免在加工制作過程中，形狀記憶合金板在高溫下發(fā)生特性改變，保證本發(fā)明功能的可靠性；

(3)通過夾置第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板，變受剪傳力為摩擦傳力路徑，可以解決形狀記憶合金板較薄、螺栓孔位置端部承壓不足的問題；

(4)第一止水橡膠層、第二止水橡膠層中端側與對應主體的連接處采用弧形過渡，可以避免應力集中，提高第一止水橡膠層和第二止水橡膠層的可靠性；

(5)第一增厚夾持鋼板、第二增厚夾持鋼板、第三增厚夾持鋼板、第四增厚夾持鋼板均具有摩擦表面，可以增大接觸面的摩擦系數(shù)，更好地傳遞摩擦傳力；

(6)形狀記憶合金板的主成份為金屬鎳和金屬鈦，具有大變形、可復位超彈性、滯回耗能能力強、抗腐蝕性能極好等特點；

(7)形狀記憶合金板抗拉剛度小于相鄰隧道管環(huán)普通接頭縱向螺栓的剛度，且形狀記憶合金板的可恢復應就大于8％，殘余應變不大于2％，可保證接頭的柔性，同時在大震下不被拉斷且不喪失復位超彈性的功能。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。