本發(fā)明涉及隧道施工，尤其涉及一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著隧道建設(shè)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際建設(shè)需要，在建或擬建大量的隧道屬于高烈度地震多發(fā)區(qū)，在這一全球活躍的地震時(shí)期和中亞復(fù)雜的工程地質(zhì)環(huán)境條件下，考慮高地震烈度區(qū)隧道的抗震延展性，特別是近期發(fā)生過(guò)高強(qiáng)度地震或可能發(fā)生強(qiáng)震地區(qū)隧道在強(qiáng)震作用下的變形問(wèn)題就變得尤其重要。中亞由于其獨(dú)特的地理位置，處于印度洋板塊、歐亞板塊及環(huán)太平洋板塊等幾大板塊交接部位，是世界上地震活躍地區(qū)之一。同時(shí)，由于全球處于地震活躍時(shí)期，地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、分布廣、震源淺，加上此地區(qū)多為發(fā)展中國(guó)家，人口稠密、建筑物抗震能力低，因此地震災(zāi)害為全球之最。

2、隧道在地震作用下變形是當(dāng)前工程建設(shè)必須面對(duì)的問(wèn)題。地震發(fā)生時(shí)會(huì)使圍巖發(fā)生大位移，進(jìn)而使隧道發(fā)生較大變形和位移，因此，如何控制隧道在地震作用下的位移就尤為關(guān)鍵。針對(duì)上述情況，隧道抗震通常使用擴(kuò)大隧道截面、使用延性材料和增設(shè)抗震縫來(lái)解決地震作用下的位移變形問(wèn)題。雖然這些措施可以有效減小隧道在地震作用下的位移和變形，但是在強(qiáng)震作用下，隧道還是容易因?yàn)橐陨洗胧o(wú)法完全吸收變形產(chǎn)生的能量，導(dǎo)致隧道產(chǎn)生較大變形，從而導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞甚至失效，無(wú)法達(dá)到震后隧道可修復(fù)繼續(xù)使用的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，隧道在地震作用下發(fā)生大位移時(shí)，可以通過(guò)外圍吸能結(jié)構(gòu)、環(huán)向減震結(jié)構(gòu)和抗震阻尼器對(duì)不同方向的位移變形產(chǎn)生的能量進(jìn)行吸收，保證隧道凈空范圍不被入侵。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，包括外圍吸能結(jié)構(gòu)，外圍吸能結(jié)構(gòu)包括注漿圍巖，注漿圍巖的內(nèi)側(cè)依次設(shè)有泡沫混凝土、初襯、防水層和二襯，且注漿圍巖與初襯之間設(shè)有用于對(duì)注漿圍巖注漿的i型吸能錨桿，以及用于對(duì)泡沫混凝土澆筑的ii型吸能錨桿。

4、進(jìn)一步的，i型吸能錨桿包括吸能段和非吸能段，且非吸能段位于吸能段的前端；

5、非吸能段上開設(shè)有注漿孔；

6、吸能段內(nèi)設(shè)有多段式結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)鋼桿，可移動(dòng)鋼桿貫穿非吸能段，且可移動(dòng)鋼桿的前端位于注漿圍巖內(nèi)，相鄰兩段可移動(dòng)鋼桿之間通過(guò)限位裝置連接。

7、進(jìn)一步的，限位裝置包括擴(kuò)張器和錨桿限位套筒；

8、擴(kuò)張器為雙圓錐結(jié)構(gòu)，吸能段的吸能錨桿壁內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有一圈與擴(kuò)張器形態(tài)相匹配的變形槽；可移動(dòng)鋼桿與擴(kuò)張器連接；

9、錨桿限位套筒位于擴(kuò)張器內(nèi)。

10、進(jìn)一步的，錨桿限位套筒內(nèi)對(duì)稱設(shè)有兩組錨桿活動(dòng)板，兩組錨桿活動(dòng)板分別對(duì)應(yīng)相鄰兩段可移動(dòng)鋼桿的端部；每組錨桿活動(dòng)板均有四塊，錨桿限位套筒上螺紋連接有錨桿限位螺栓，每塊錨桿活動(dòng)板與兩個(gè)錨桿限位螺栓活動(dòng)連接。

11、進(jìn)一步的，ii型吸能錨桿結(jié)構(gòu)與i型吸能錨桿結(jié)構(gòu)相同，且ii型吸能錨桿的吸能段位于非吸能段前端，ii型吸能錨桿的非吸能段位于泡沫混凝土內(nèi)。

12、進(jìn)一步的，所述隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)還包括沿著隧道斷面間隔設(shè)置的環(huán)向減震結(jié)構(gòu)，環(huán)向減震結(jié)構(gòu)包括與隧道連接的波紋板，波紋板與隧道的空隙處設(shè)有彈性橡膠。

13、進(jìn)一步的，所述隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在隧道仰拱處的抗震阻尼器，所述抗震阻尼器包括斜向位移阻尼器、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器；

14、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器均位于斜向位移阻尼器內(nèi)部。

15、進(jìn)一步的，斜向位移阻尼器包括阻尼裝置外殼，阻尼裝置外殼的兩端內(nèi)側(cè)均設(shè)有柔性鋼板，柔性鋼板的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)設(shè)有底座，阻尼裝置外殼與柔性鋼板之間設(shè)有多組套筒減震組件；

16、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器均位于兩個(gè)底座之間。

17、進(jìn)一步的，抗壓位移阻尼器包括分段式結(jié)構(gòu)的鋼管，鋼管的兩端分別與兩個(gè)底座連接，相鄰兩段鋼管之間通過(guò)鋼管限位套筒連接，鋼管限位套筒內(nèi)通過(guò)鋼管限位螺栓連接有鋼管活動(dòng)板。

18、進(jìn)一步的，所述抗拉位移阻尼器包括鋼纜，鋼纜的兩端均通過(guò)抗拉減震組件與兩個(gè)底座連接；

19、抗拉減震組件包括抗拉阻尼器下底板和抗拉阻尼器上底板，抗拉阻尼器下底板和抗拉阻尼器上底板之間通過(guò)兩塊滑動(dòng)連接的連接板連接，抗拉阻尼器上底板上設(shè)有用于連接鋼纜的鋼纜限位套筒和定滑輪組。

20、本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的改進(jìn)之處在于，

21、1、本發(fā)明中的隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)包括外圍吸能結(jié)構(gòu)、環(huán)向減震結(jié)構(gòu)和抗震阻尼器，外圍吸能結(jié)構(gòu)和抗震阻尼器均能夠?qū)ρ刂淼罃嗝娣较虻牡卣鸹蛘咦冃芜M(jìn)行能量吸收，環(huán)向減震結(jié)構(gòu)能夠?qū)ρ刂淼篱L(zhǎng)度方向的地震或者變形進(jìn)行能量吸收，從而有效降低隧道變形和塌方造成的損壞，盡可能的保證隧道凈空范圍不被入侵。

22、2、本發(fā)明中的隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)通過(guò)模塊化的結(jié)構(gòu)使其在隧道施工過(guò)程中能夠快速組裝，減少隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)組裝需要的時(shí)間；而且，在地震或者變形發(fā)生后，可以通過(guò)紅外測(cè)距儀測(cè)得數(shù)據(jù)判斷隧道變形和受損情況，方便維修人員及時(shí)更換和維修。

23、3、本發(fā)明中的隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)可以適用于不同的隧道界面尺寸要求，通過(guò)模塊化的結(jié)構(gòu)能夠調(diào)整外圍吸能結(jié)構(gòu)、環(huán)向減震結(jié)構(gòu)和抗震阻尼器的安裝位置和尺寸，從而滿足不同的隧道界面要求。

24、4、本發(fā)明的外圍吸能結(jié)構(gòu)中包括了i型吸能錨桿和ii型吸能錨桿，吸能錨桿既可以用來(lái)進(jìn)行注漿圍巖和泡沫混凝土的澆筑，還能夠在隧道發(fā)生變形時(shí)，通過(guò)可移動(dòng)鋼桿、擴(kuò)張器和錨桿限位套筒的相互配合，使可移動(dòng)鋼桿在移動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行能量吸收，同時(shí)，帶動(dòng)擴(kuò)張器變形吸能，提高抗震效果。

25、5、本發(fā)明中的抗震阻尼器集斜向位移阻尼器、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器于一體，在隧道受壓變形時(shí)，會(huì)擠壓兩個(gè)底座相向移動(dòng)，從而從側(cè)向擠壓柔性鋼板變形，進(jìn)而通過(guò)斜向位移阻尼器的變形進(jìn)行吸能，與此同時(shí)，底座的相向移動(dòng)會(huì)擠壓抗壓位移阻尼器中的鋼管移動(dòng)，通過(guò)鋼管與鋼管限位套筒的相互配合實(shí)現(xiàn)抗壓減震；在隧道受到地震或變形作用受拉時(shí)，兩個(gè)底座反向移動(dòng)，通過(guò)兩塊連接板的相互滑動(dòng)以及限位擋板的限位作用，使抗拉位移阻尼器變形吸能；大大提高了整個(gè)抗震阻尼器的抗震效果。

技術(shù)特征：

1.一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，包括外圍吸能結(jié)構(gòu)，外圍吸能結(jié)構(gòu)包括注漿圍巖，其特征在于：注漿圍巖的內(nèi)側(cè)依次設(shè)有泡沫混凝土、初襯、防水層和二襯，且注漿圍巖與初襯之間設(shè)有用于對(duì)注漿圍巖注漿的i型吸能錨桿，以及用于對(duì)泡沫混凝土澆筑的ii型吸能錨桿。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：i型吸能錨桿包括吸能段和非吸能段，且非吸能段位于吸能段的前端；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：限位裝置包括擴(kuò)張器和錨桿限位套筒；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：錨桿限位套筒內(nèi)對(duì)稱設(shè)有兩組錨桿活動(dòng)板，兩組錨桿活動(dòng)板分別對(duì)應(yīng)相鄰兩段可移動(dòng)鋼桿的端部；每組錨桿活動(dòng)板均有四塊，錨桿限位套筒上螺紋連接有錨桿限位螺栓，每塊錨桿活動(dòng)板與兩個(gè)錨桿限位螺栓活動(dòng)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：ii型吸能錨桿結(jié)構(gòu)與i型吸能錨桿結(jié)構(gòu)相同，且ii型吸能錨桿的吸能段位于非吸能段前端，ii型吸能錨桿的非吸能段位于泡沫混凝土內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)還包括沿著隧道斷面間隔設(shè)置的環(huán)向減震結(jié)構(gòu)，環(huán)向減震結(jié)構(gòu)包括與隧道連接的波紋板，波紋板與隧道的空隙處設(shè)有彈性橡膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在隧道仰拱處的抗震阻尼器，所述抗震阻尼器包括斜向位移阻尼器、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：斜向位移阻尼器包括阻尼裝置外殼，阻尼裝置外殼的兩端內(nèi)側(cè)均設(shè)有柔性鋼板，柔性鋼板的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)設(shè)有底座，阻尼裝置外殼與柔性鋼板之間設(shè)有多組套筒減震組件；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：抗壓位移阻尼器包括分段式結(jié)構(gòu)的鋼管，鋼管的兩端分別與兩個(gè)底座連接，相鄰兩段鋼管之間通過(guò)鋼管限位套筒連接，鋼管限位套筒內(nèi)通過(guò)鋼管限位螺栓連接有鋼管活動(dòng)板。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述抗拉位移阻尼器包括鋼纜，鋼纜的兩端均通過(guò)抗拉減震組件與兩個(gè)底座連接；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)，屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)現(xiàn)有的隧道抗震方式無(wú)法完全吸收變形產(chǎn)生的能量，從而導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞甚至失效的問(wèn)題，本發(fā)明中的隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)增加了可以同時(shí)用于注漿和吸能的吸能錨桿，可以在隧道圍巖產(chǎn)生變形時(shí)，通過(guò)可移動(dòng)鋼桿的移動(dòng)使吸能錨桿變形吸能；此外，在隧道斷面處間隔設(shè)置波紋板和彈性橡膠，對(duì)沿著隧道方向的變形進(jìn)行減震和吸能；在隧道的仰拱處設(shè)置斜向位移阻尼器、抗壓位移阻尼器和抗拉位移阻尼器一體式設(shè)計(jì)的抗震阻尼器，可以對(duì)沿著隧道斷面的受壓和受拉變形進(jìn)行吸能。本發(fā)明中的隧道抗震阻尼結(jié)構(gòu)能夠有效降低隧道變形和塌方造成的損壞，而且可以適用于不同隧道界面尺寸。

技術(shù)研發(fā)人員：李長(zhǎng)偉,李曉坤,支彬,姜樹林,譚靖璘,汪富云,宋戰(zhàn)平,許曉靜,焦昂,郭倬宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26