阅读说明：本技术 一种双层可伸缩钢拱架 (Double-layer telescopic steel arch frame ) 是由 陈立平 应国刚 朱汉华 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于建筑支护结构技术领域,公开了一种双层可伸缩钢拱架,包括外圈伸缩层、中间荷载调节器和内圈支撑钢架,所述外圈伸缩层内弧面与所述中间载荷调节器铰接连接,外弧面与隧道围岩密贴,所述中间载荷调节器包括调节液压缸和管路,所述中间载荷调节器远离所述铰接端通过所述管路卡接在所述内圈支撑钢架上,所述内圈支撑钢架包括工字型钢架和螺栓连接板组成,所述螺丝连接板上设有供所述管路卡接的卡槽；本发明的双层可伸缩钢拱架可以通过荷载调节器调节钢拱架荷载分布规律；且可以通过钢架伸缩释放围岩荷载,降低其所受荷载；同时可以在通过荷载调节器施加前期预应力,降低混凝土先期开裂风险。(The invention belongs to the technical field of building supporting structures, and discloses a double-layer telescopic steel arch frame which comprises an outer ring telescopic layer, a middle load regulator and an inner ring supporting steel frame, wherein the inner cambered surface of the outer ring telescopic layer is hinged with the middle load regulator, the outer cambered surface is closely attached to tunnel surrounding rock, the middle load regulator comprises a regulating hydraulic cylinder and a pipeline, the middle load regulator is far away from the hinged end and is clamped on the inner ring supporting steel frame through the pipeline, the inner ring supporting steel frame comprises an I-shaped steel frame and a bolt connecting plate, and a clamping groove for clamping the pipeline is arranged on the bolt connecting plate; the double-layer telescopic steel arch can adjust the load distribution rule of the steel arch through the load regulator; the surrounding rock load can be released through the expansion and contraction of the steel frame, so that the load borne by the surrounding rock can be reduced; meanwhile, early-stage prestress can be applied through the load regulator, and the early-stage cracking risk of the concrete is reduced.)

一种双层可伸缩钢拱架

技术领域

本发明属于建筑支护结构技术领域，尤其涉及一种双层可伸缩钢拱架。

背景技术

现有隧道普遍采用复合式衬砌，即内层初期支护和外层二次衬砌。其中初期支护常用钢拱架与喷射混凝土的组合形式。隧道设计理念中，认为初期支护可以承担全部荷载，二次衬砌作为安全储备。因此要求衬砌初期支护具有足够的承载力。作用在支护上的力主要来自与隧道外部围岩，围岩通过变形压缩衬砌，随着围岩变形的逐步发展，衬砌上的荷载也随之逐步增加。当荷载增大到超过衬砌承载极限时，就会发生破坏。

目前的初期支护中所使用的钢拱架是用工字钢连接而成的，钢拱架连接成一环一环后在利用喷射混凝土极限覆盖，形成第一层初期支护。

综上所述，现有技术存在的问题是：钢拱架只能被动承受围岩变形荷载，而无法去主动适应和调节围岩变形荷载。通常情况下围岩的荷载大小与变形量正相关，当围岩变形较大时，钢拱架承受的荷载会很大，容易出现失稳破坏，从而造成安全事故。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种双层可伸缩钢拱架。

本发明是这样实现的，一种双层可伸缩钢拱架包括外圈伸缩层、中间荷载调节器和内圈支撑钢架，所述外圈伸缩层内弧面与所述中间载荷调节器铰接连接，外弧面与隧道围岩密贴，所述中间载荷调节器包括调节液压缸和管路，所述中间载荷调节器远离所述铰接端通过所述管路卡接在所述内圈支撑钢架上，所述内圈支撑钢架包括工字型钢架和螺栓连接板组成，所述螺丝连接板上设有供所述管路卡接的卡槽。

作为本发明一种双层可伸缩钢拱架优选的技术方案，所述调节液压缸包括缸体外壳、上部行程连杆、中间载荷调节活塞和下部载荷传递活塞，所述中间载荷调节活塞以及下部载荷传递活塞和上部行程连杆均密封安装于调节液压缸体内，所述缸体外壳上端固定有连接杆，所述连接杆远离所述缸体外壳端固定于所述管路上。

作为本发明一种双层可伸缩钢拱架优选的技术方案，所述调节液压缸内部填充液体介质，液体介质包括液压油、水或其他液体。

作为本发明一种双层可伸缩钢拱架优选的技术方案，所述管路沿其弧形方向设有多个中间载荷调节器，若干所述中间载荷调节器等距设置。

作为本发明一种双层可伸缩钢拱架优选的技术方案，所述每两个所述内圈支撑钢架通过两端的所述螺栓连接板首尾连接多个。

本发明的优点及积极效果为：

(1)可以通过荷载调节器调节钢拱架荷载分布规律。

(2)可以通过钢架伸缩释放围岩荷载，降低其所受荷载。

(3)可以在通过荷载调节器施加前期预应力，降低混凝土先期开裂风险。

附图说明

图1是本发明实施例提供的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的图1的俯视示意图；

图3是本发明实施例提供的图2中沿A-A线剖视示意图；

图4是本发明实施例提供的图3中I处放大示意图；

图中：1、外圈伸缩层；2、中间载荷调节器；3、内圈支撑钢架；4、调节液压缸；5、管路；6、工字型钢架；7、螺栓连接板；8、卡槽；9、缸体外壳；10、上部行程连杆；11、中间载荷调节活塞；12、下部载荷传递活塞；13、连接杆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的双层可伸缩钢拱架包括外圈伸缩层1、中间荷载调节器2和内圈支撑钢架3，所述外圈伸缩层1内弧面与所述中间载荷调节器2铰接连接，外弧面与隧道围岩密贴，所述中间载荷调节器2包括调节液压缸4和管路5，所述中间载荷调节器2远离所述铰接端通过所述管路5卡接在所述内圈支撑钢架3上，所述内圈支撑钢架3包括工字型钢架6和螺栓连接板7组成，所述螺栓连接板7上设有供所述管路5卡接的卡槽8。

具体的，调节液压缸4包括缸体外壳9、上部行程连杆10、中间载荷调节活塞11和下部载荷传递活塞12，所述中间载荷调节活塞11以及下部载荷传递活塞12和上部行程连杆10均密封安装于调节液压缸体4内，所述缸体外壳9上端固定有连接杆13，所述连接杆13远离所述缸体外壳9端固定于所述管路5上。

具体的，调节液压缸4内部填充液体介质，液体介质包括液压油、水或其他液体。

具体的，管路5沿其弧形方向设有多个中间载荷调节器2，若干所述中间载荷调节器2等距设置，管路5末端安装液压表和阀门，用于监测钢拱架中间载荷调节器2内部荷载以及对压力进行调节。

具体的，每两个所述内圈支撑钢架3通过两端的所述螺栓连接板7首尾连接多个

本发明的工作原理：在使用时，将一组多个独立的内圈支撑钢架3通过螺栓连接板7首尾相连，形成钢拱架环安装固定于隧道围岩处，将外圈伸缩层1与隧道围岩紧贴，将管路5连通，向管路5内部注入荷载传递介质，内部介质通过管路5传递至连接杆13内部进而传递至缸体外壳9内部，通过油压调节缸体外壳9内部的中间载荷调节活塞11和下部载荷传递活塞12的运动，进而驱动上部行程连杆的运动，外圈伸缩层1通过上部行程连杆10在缸体外壳内部的滑动，进行调节与内圈支撑钢架3之间的距离，进行围岩荷载的释放，同时可调节钢拱架载荷的分布规律，且在管路5末端安装液压表和阀门，用于监测钢拱架中间载荷调节器2内部荷载以及对压力进行调节。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。