CN1061410C - 用于巷道衬砌的弓形件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于衬砌峒室、特别是用于隧道支护的弓形件，它带有一个大体呈碗形的主体(20)，后者由外表面(22)，内表面(23)和侧面(21)围成，在侧面(21)上，至少设有一个用于安放连接榫(5)的开口(3)。按照本发明，开口(3)由一基本为圆柱形的孔，一个可有限变形的管子(4)伸入到该孔之内，管子(4)的外圆周与孔壁之间有一间距(a)。
Description
本发明涉及一种用于峒室衬砌，尤其是隧道支护的、且基本上碗形主壳体弓形件，主体由外表面，内表面和侧面围成，而在其侧面至少要开有一个用来容纳连接榫的孔。
对于隧道，矿井或诸如此类用的支护，常常使用丘宾筒支架方法。此时，需把各个丘宾筒一弓形件输送到刚刚开掘出的隧道内，组装成一个完整的砌面。为了能加快支护及使支护尽可能达到自动化，需要使用越来越多的丘宾筒一弓形件，这些件都是同相邻接的各件以造型连接。这种按照造型连接经常是把一个一个连接榫压入到相邻弓件的一个相应的孔中，以实现连接的。
这种连接方式的问题在于，由于公差和测量误差及类似情况的差错，很难使制造和装配的组件能够把连接榫精确地调整到所属的孔上。因此，一般需要在连接榫的轴线与该榫进入的孔的轴线之间允许有一定的径向位移，而不致于损害其功能。
由CH-A 654066专利可以知道，隧道弓形件是通过连接榫彼此连接而成的，连接榫有各种结构类型。弓形件一旦相互连接起来后，连接榫防止弓形件彼此脱落。为了避免在连接榫进入到相应的孔中损坏，它们制成局部锥形结构。这样，既使安装容易，又可在装配时避免孔眼或连接榫受到损害。当然，在错位情况时，没有补偿不准度性及类似情况的余地。因此，这种弓形件在某些使用场合会带来问题。
专利EP--A 100771是描述另一种弓形件的连接发明，它对上述存在的问题进行了说明。这种连接方式主要由连接榫一套筒组成，连接榫在力作用下压入套筒。为了在径向上尽可能得到平衡，处在孔区中的连接榫一套筒皆制成锥形。通过这样做法，可使连接榫在该位置上适当地变形。但是，这意味着，连接榫必须适当的软些并具有挠性，以便能够产生变形。因此，为了达到规定的支承力就需要大量的连接榫。此外，该方案也不可能通过简单的方式制造连接榫，例如，连接榫都是用混凝土与各个弓形件的主体一同制造成形的。还有，由于这种结构的连接榫相对柔软，在实际使用中经常会折断。由此，可能给支护带来极大的延误，并相应地造成材料上的损失。
由专利DE-A 2238792可了解到另种隧道--衬砌。在这种方法中，容纳连接榫的所有孔皆装有弹簧垫圈，当制造中出现不准确时，这些弹簧垫圈就能够起到一定的径向补偿作用。但是，由于弹簧的特性以及弹簧垫圈与连接榫之间基本上是靠点接触，因此，连接榫在设有孔的弓形件内不可能使其得到可靠的支承。
其它解决办法在专利FR--A 7825472和DE--A 2027149中都公开介绍过。不过，这些解决问题的方法在实际中都不能令人十分满意。
本发明的目的在于，设计一种上述类型的弓形件，既可使制造容易，又能在使用中不会出现问题，特别是，能补偿连接榫在径向上的移位。
为实现上述目的，按照本发明的技术方案是：一种用于衬砌峒室、特别是用于隧道支护的弓形件，它带有一个大体呈碗形的主体，后者由外表面、内表面和侧面围成，在侧面上设有至少一个用于安放连接榫的基本为圆柱形的孔，一个可有限变形的管子伸入到该孔之内，管子的外圆周与孔壁之间有一间隔，其特点在于，该管子的一第一段在弓形件的主体里造型，部分地被填充了主体的材料，而该管子的一第二段向里敞口，间隔中置有可变形的材料。
本发明的关键在于孔的设计比较特殊，它根据承受连接榫规定。原则上本发明是应用在弓形件一连接上，在这种连接中，两个需要连接的弓形件互相有对应的孔眼，在安装之前，就己经把一个分开制成的连接榫安入到其中的一个孔中了。因此，既可以按照本发明的结构方式制成两个孔之中的一个孔，也可以按本发明方式制成两个孔。但是，按照同样方式，也可以把一个被连接的弓形件的连接榫同弓形件制成一个整体，然后安入到按照本发明另一所设计的弓形件孔中。本发明最大的优点在于，连接榫可以随时根据实际需要来设计并且具有特别好的刚性。
当连接构成之后由于管子基本上为塑性变形，成为具有很高强度的连接榫，可以达到牢靠的支承。优点还有，通过孔壁来限制住管子径向偏转，这样，当出现错误操作时，就不会导致折断或者引起其它的损害。
当在孔与管子之间的间距内安放变形材料时，会使按照本发明制造弓形件工作量得以减轻。在制造弓形件时，可变形材料好像是可丢失模板，从而明显地减少了费用。
管子收尾于弓形件的侧面且不伸出该侧面，并且在侧面区内是向外扩大的，这样就便于连接榫的导入。
另外，以有利的方式保证管子有充分的变形。管子用钢管，它是成型在弓形件的主壳体中。通常孔深要比规定的连接榫压入的深度至少深出管子直径的10％，最好伸出不少于管子直径的20％。如果间隙在管子直径的5％与20％之间，则此时最有利。
此外，本发明还涉及上述方式的弓形件，以及需与之连接的一个弓形件的布置情况，该弓形件至少有一个连接榫，该连接榫与主壳体形成一个整体。通过这种方式可达到特别稳定的连接，并使制造简单，成本有利。
还有，如果弓形件有一连接榫，该连接榫与弓形件主壳体一起由同种材料整体成型。这对制造弓形件十分有利，通过这种方式就可以制成一种造型连接，因而可以充分利用基本材料的强度。这种方法还可以使弓形件制造简单。如果采用加固元件，其从基本壳体廷伸到连接榫内，则可进一步提高其强度。有关于本发明的各种好的结构，将在后面所附的诸权利要求中加以阐明。
下面将借助诸附图详细说明本发明的诸结构实例，这些附图是：
图1表示处于连接状态时两个相郐的弓形件的局部剖面；
图2表示组装时图1的弓形件；
图3表示按照本发明的弓形件的局部剖面；
图4是图3表示的弓形件的管子横截面图；
图5表示制成带连接榫的弓形件的局部剖面；
图6是图5所示弓形件连接榫的套管的横截面图；
图7表示以平面透视表示了本发明的弓形件的构成图；
图8表示根据本发明的弓形件的另一种结构实例的截面，截面中有一个榫接口；
图9表示截面中带有连接榫的一个弓形件的剖面；
图10是截面相当于图8的本发明另一种结构实例图；
图11表示弓形件的连接榫压入到一个榫接口中；
图12及13表示相当于图11的本发明的另一种结构实例；
图14表示相当于图8截面中的本发明另一种结构实例；
图15及16表示相当于图9截面中的本发明另一种结构实例；
图17及18表示相当于图11截面中的本发明的另一种结构实例。
在图1中，表示了一个带有孔3的弓形件1与另一个带有连接榫5的弓形件2之间的连接区域。弓形件1的孔3中置有一个管子4，它与孔3同心，但是，管子的外直径尺寸小于孔3的内径。由此形成了管子4与孔3之间有个间距a。管子4与孔3之间放入可变形材料组成的中间料层6。管子4在弓形件1的侧面7区内设有一个锥形的拓宽处4a，以便于连接榫5的压入。管子4的另一端锚在弓形件1的主壳体内，它是被浇注在混凝土中，其弓形件1就是由这些混凝土制成的。此外，弓形件1及2在它们接触面上有密封件8，并且在它们的侧区内设有加强件9。
连接榫5基本上与由混凝土制成的弓形件2的基体构成一个整体，并且其外部由一个钢管子10覆盖住。该管子10伸进到弓形件2的基体内，以便把连接榫5锚住。
孔3要深于连接榫5的突出部分的长度，这样，在轴向上就产生一间隙。又因为连接榫5的前端是倾斜的，因而形成区域D，在它内部管子4在径向上可有一侧面位移。
图2表示组装时的弓形件1及2，是在最终安装位置之前的情况。在这个图中，两个弓形件1，2也有明显的侧向位移。此外，图1相应于图2。
图3是对图1弓形件1详细说明的零件图。要压入的连接榫5由虚线表示。该图还特地标出连接榫5将管子4张大的情况，通过这种方式，获得连结力。此外，在该图中还标出管子4的锚固件11。图4表示管子4的横断面。在该结构方案中，管子上有一个凹槽4b，它可以减轻在导入连接榫时的变形。
图5详细地表示了连接榫5在一个弓形件2中的构成。在此有一个用来锚住连接榫5的管子10的加强件12。从图6中可看出管子10有一个圆形的横断面。
由图7中可清楚地看到符合本发明概念的弓形件的一般基本结构。
弓形件1通常由一个主壳体20组建而成，主壳体成六角形，并相应地由六个侧面21限定。弓形件1的一个外表面22是凸形的，而一个内表面23是凹形的。在侧面21有两个连接榫5，它们的构造如上所述。在其相对的侧面上，有(与榫头)间距相等的两个孔3。按照本发明的实施例，这两个孔的构造相当于图1及图2所示。按照这种方式制造的弓形件在支护时组装成蜂巢形，这样就形成非常稳定的连接。
图8及图9表示榫接口54及连接榫5的通常结构。榫接口54是由一个锥形壁54a构成，通过一个底部54b给封闭住。连接榫5同样由一个锥形壁5a构成，通过一个盖面5b限制住。
在图10的结构中，于榫接口54的锥形壁54a上紧贴有一垫料层55，该垫料层是由在一定范围内保持挠性的塑料材料制成，并且由压入的连接榫5挤压住，如图中虚线56所表示那样。按照这种方法，可以使公差及偏差在一定程度上补偿。这对于隧道轴线是弯曲的隧道建设特别重要。因为，对弯曲的隧道建筑来说，要达到各个弓形件准确的位置，这是特别困难的事。
图11为带有闭锁件57的一种良好结构方案。闭锁件57是由簿壁钢板并制成一个圆锥形区段57a，而该区段又是紧固在连接榫5的圆锥形区段53a上。与圆锥段57a相连的是一向前突出的区段57b，它由一个基本上为平坦的封闭平板57c限制住。为使弯形容易，在前突段57b中，按照一定距离开有径向槽口57d，当把连接榫5压入到榫接口54时，封闭平板57c就会紧靠在底部54b上，这种情况如图11所示。当进一步压入时，就把前突段57b压凸了，如图中虚线57e所示。此时，被压凸的前突段57e就被挤入到一个设置在锥形段54a的环形槽58内。通过这种挤压方式，就可达到闭锁，使两个弓形件之间的连接能够承受住一定程度上拉力。
图12为另一种闭锁结构方案，它是把一个具有弹性的闭锁件59安装到连接榫5的锥形段5a上。在突出部分之内，有一个由可压缩的材料如泡沫料制成的压缩垫59a。在图12所示的位置，其压缩垫59a业已由表面54a挤压紧了。如果锥形段54a有一个环形槽58，如图12左半部所示，则当进一步把连接榫5往内压入时，则闭锁件59就锁入到槽58中，基本上就按形状形成闭锁连接。如果没有槽58时如图11右半部所示，其锁紧效果明显减弱。但是，对连接榫5与榫接口54之间的侧向偏差，能够在较大范围内补偿。
图13中，在连接榫5上有一环件60，它可以作为锁紧件用。类似于图11，这一环件60有一个榫接口54，它可以带一个槽58或者不带槽。环60由橡胶制成。如果按照所选取的方案环60由金属制成，则它可以设计成开口环，并且应当设有槽58。反之，也可以把环安放到榫接口54中的一个槽内，并且挤入到连接榫5中的一个相应的槽中。
图14表示榫接口54的另一种结构。该榫接口基本上为圆柱形并有一个圆柱形的嵌件61。由于锥形连接榫5的压入，使嵌件61发生变形，从而达到可靠的压紧配合。
图15为闭锁机构的另一种形式。锁紧件62由一个盖板62a组成，在锁紧件圆周外侧有一伸出的突起部分62b。该突起62b伸进到一个相应的在榫接口54中未表示出的凸肩中，使连接榫5可靠地固定于榫口内。位于盖板62a中间的锚栓62c同时也是连接榫5的钢筋件。
另一种钢筋件表示在图16中。加固件63是由一个盖板63a、拉杆63b及一个在基体51中的锚栓63c共同组成。塑料盖板64被固定在连接榫5的锥形面上。
图17是一个加固件，它类似于图15。该加固件伸出于连接榫5的边缘区，以便固定住突出于连接榫5的环形台肩66中的卡环65。在卡入时，卡环65由径向朝内压入，并在弹性作用下压向榫接口54。在安装完成状态时，卡环是支靠在榫接口54的凸肩67上的。
图18是另一种锁紧件结构68，图17的左半部表示该闭锁件的初始状态。在这种锁紧结构中，有一个向外伸展的***冠状部分。在安装时把它朝内沿径向挤压，这样，它的边缘就可以支靠在榫接口54的凸肩67上了。
本发明的结构已被证实是特别的牢靠，不仅能在操作时减少弓形件受到损伤的危险性，而且当发生精度误差或出现类似的偏差时，也仍然能够达到相当稳定及耐久的连接。
Claims (19)
1．一种用于隧道支护的弓形件，它带有一个大体呈碗形的主体(20)，该主体(20)由外表面(22)、内表面(23)和侧面(21)围成，在侧面(21)上设有至少一个用于安放连接榫(5)的基本为圆柱形的孔(3)，一个可有限变形的管子(4)伸入到该孔之内，管子(4)的外圆周与孔壁之间有一间隔(a)，其特征在于，该管子(4)的一第一段在弓形件(1)的主体(20)里造型，部分地被填充了主体(20)的材料，而该管子(4)的一第二段向里敞口，间隔(a)中置有可变形的材料(6)。
2．按照权利要求1的弓形件，其特征在于，管子(4)收尾于该弓形件(1)的侧面(21)且不伸出该侧面，并且在侧面(21)区内是朝外扩大的。
3．按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，管子(4)可制成钢管，它是造型到弓形件(1)的主壳体(20)内的。
4．按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，孔(3)的深度比规定的连接榫(5)压入的深度至少深出管子(4)的直径的10％。
5．按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，间隙(a)的宽度为管子(4)直径的5％至20％。
6．按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，弓形件有一个连接榫(5)，该连接榫是用同弓形件的主壳体(20)一样的材料制成的一个整体件。
7．按照权利要求6的弓形件，其特征在于，在连接榫(5)内设有一加固件，该加固件伸进到主壳体(20)之内部。
8．按照权利要求7的弓形件，其特征在于，连接榫(5)基本上构成截锥形。
9．按照权利要求6的弓形件，其特征在于，在连接榫(5)上，设有闭锁件(57，59，60，62，65，68)，用来加强与相应的榫接口(54)的嵌接。
10．按照权利要求9的弓形件，其特征在于，闭锁件(59)外部是安装在连接榫(5)上的，并且有一个可以变形的段(59a)，该段当把连接榫(5)压入到榫接口(54)时能与接口(54)中的凹槽(58)紧紧嵌合。
11．按照权利要求9的弓形件，其特征在于，闭锁件(57，62，65，18)有一弹性段，当连接榫(5)压入到接口(54)时，该弹性段就扣住在榫接口(54)的相应凹槽(58)中。
12．按照权利要求8或9的弓形件，其特征在于，在榫接口(54)中，设有一个与相应的连接榫(5)加强嵌合的锁紧件。
13．按照权利要求8，9，11中任一项的弓形件，其特征在于，榫接口设有一个可缩性的垫层(55，61)。
14．按照权利要求8，9，11中任一项的弓形件，其特征在于，连接榫(5)设有一个盖件(62，63，68)，它与一个加固钢筋连接，或者同该件制成一个整体。
15．按照权利要求8，9，11中任一项的弓形件，其特征在于，主壳体(20)设计成六角形，其一侧面设有两个或更多一些连接榫，其相对侧面上有相应数目的凹槽(54)。
16．按照权利要求15的弓形件，其特征在于，至少在另一个侧面上设有导向体，这些导向体要嵌入相邻弓形件的侧面一个相应的槽中。
17．一种弓形件组合件，由一弓形件(1)以及与该弓形件连接的至少带有一个连接榫(5)的一弓形件(2)组成，该连接榫(5)同主壳体(20)要构成一个整体。
18．按照权利要求17的弓形件组合件，其特征在于，连接榫(5)是由一个钢管(10)包住，该钢管有一部分构成在弓形件(2)的主壳体(20)内部。
19．按照权利要求1或2的弓形件，其特征在于，孔(3)的深度比规定的连接榫(5)压入的深度至少深出管子(4)直径的20％。
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