阅读说明：本技术 一种钢管-h型钢拱架隧洞支护结构 (Steel pipe-H shaped steel bow member tunnel supporting construction ) 是由 魏军政 刘赪 李凌志 黄双林 王飞 赵秋林 池佐华 张萌 李一然 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢管-H型钢拱架隧洞支护结构。隧道钢拱架支护是我国隧道工程建设过程中较为常用的一种技术形式。本发明包括多个沿隧洞轴向设置的型钢拱架,型钢拱架之间通过圆弧状纵向连接钢管固定连接；型钢拱架外形为圆弧状,由多个H型钢拱架通过螺栓固定连接形成。本发明增强了型钢拱架间的整体性、稳定性,提高了整体结构的强度、刚度以及抗冲击性能；圆弧型H型钢角部部位固定焊接有圆弧形连接钢管,增大了H型钢的刚度及承载能力,使其具有更好的抗冲击能力,有效减小变形、扭曲现象,降低岩爆灾害所带来的风险。(The invention discloses a steel pipe-H-shaped steel arch tunnel supporting structure. The tunnel steel arch frame support is a commonly used technical form in the tunnel engineering construction process of China. The tunnel comprises a plurality of profile steel arches which are arranged along the axial direction of a tunnel, wherein the profile steel arches are fixedly connected through arc-shaped longitudinal connecting steel pipes; the profile steel arch is arc-shaped and is formed by fixedly connecting a plurality of H-shaped steel arches through bolts. The invention enhances the integrity and stability among the section steel arches, and improves the strength, rigidity and shock resistance of the whole structure; the arc-shaped connecting steel pipe is fixedly welded at the corner part of the arc-shaped H-shaped steel, so that the rigidity and the bearing capacity of the H-shaped steel are improved, the H-shaped steel has better impact resistance, the deformation and distortion phenomena are effectively reduced, and the risk caused by rock burst disasters is reduced.)

一种钢管-H型钢拱架隧洞支护结构

技术领域

本发明属于高埋深隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种钢管-H型钢拱架隧洞支护结构。

背景技术

隧道钢拱架支护是我国隧道工程建设过程中较为常用的一种技术形式，在进行建设的过程中为了对隧道进行更好的固定，特别是对地质较差的围岩，需要对隧道的顶部和周围进行支护。钢拱架具有较好的承载力，在进行建设的过程中能够发挥更好的支护作用，H型钢拱架是隧道工程的主要支护主体。随着我国深埋长大隧道工程越来越多，面临的岩爆灾害问题也越来越突出，频发的岩爆灾害对施工人员人身安全以及施工机械设备安全产生威胁，增加了支护成本且影响了施工进度，岩爆等级较高时，会有大规模的块状和板状剥落、弹射和飞出。严重时，上吨重的岩石从拱部弹落，造成岩爆诱发的规模性塌方，岩爆在未发生前并无明显的预兆，其发生具有突然性、不确定性及随机性，一般采用减小钢拱架间距来缓解上述问题，但由于钢拱架自身刚度和抗冲击性能的不足，上述问题没有得到非常有效的控制。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种钢管-H型钢拱架隧洞支护结构，具有更好的承载能力和抗冲击能力，降低岩爆灾害所带来的风险。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种钢管-H型钢拱架隧洞支护结构，包括多个沿隧洞轴向设置的型钢拱架，所述型钢拱架之间通过纵向连接钢管固定连接；所述纵向连接钢管外形为圆弧状；

所述型钢拱架外形为圆弧状，由多个H型钢拱架通过螺栓固定连接形成；所述H型钢拱架包括圆弧形H型钢、圆弧形连接钢管、U型钢板、连接侧板；

所述U型钢板固定连接于所述圆弧形H型钢两端，所述U型钢板两相对面与所述圆弧形H型钢翼缘内表面重合，所述U型钢板开口端固定连接有连接侧板，所述连接侧板上设置有螺栓连接孔；所述圆弧形连接钢管与所述圆弧形H型钢固定连接，所述圆弧形连接钢管外表面与所述圆弧形H型钢腹板及翼缘内表面相切；所述圆弧形连接钢管两端与所述U型钢板固定连接；

具体地，所述型钢拱架与所述纵向连接钢管通过焊接方式固定连接；

具体地，所述U型钢板与所述圆弧型H型钢及连接侧板均通过焊接方式固定连接。

本发明的有益效果：

1)本发明型钢拱架之间通过弧形纵向连接钢管固定连接，使每榀钢拱架更加有效地联系在一起，增强了型钢拱架间的整体性、稳定性，提高了整体结构的强度、刚度以及抗冲击性能；

2)本发明圆弧型H型钢角部部位固定焊接有圆弧形连接钢管，增大了H型钢的刚度及承载能力，使其具有更好的抗冲击能力，有效减小变形、扭曲现象，降低岩爆灾害所带来的风险；

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为型钢拱架结构示意图；

图3为H型钢拱架连接示意图；

图4为圆弧型H型钢与圆弧形连接钢管连接示意图；

图中，1—型钢拱架、2—纵向连接钢管、3—H型钢拱架、4—圆弧型H型钢、5—圆弧形连接钢管、6—U型钢板、7—连接侧板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

如图1本发明整体结构示意图所示，本发明包括多个沿隧洞轴向设置的型钢拱架1，型钢拱架1之间通过纵向连接钢管2固定连接；纵向连接钢管2外形为圆弧状；型钢拱架1与纵向连接钢管2通过焊接方式固定连接；这使得型钢拱架1之间更加有效地联系在一起，增强了型钢拱架间的整体性、稳定性，提高了整体结构的强度、刚度以及抗冲击性能；

如图2型钢拱架1结构示意图所示，型钢拱架1外形为圆弧状，由3个H型钢拱架3通过螺栓固定连接形成；H型钢拱架3包括圆弧形H型钢4、圆弧形连接钢管5、U型钢板6、连接侧板7；

如图3H型钢拱架连接示意图、图4圆弧型H型钢与圆弧形连接钢管连接示意图所示，U型钢板6通过焊接方式固定连接于圆弧形H型钢4两端，U型钢板6两相对面与圆弧形H型钢4翼缘内表面重合；U型钢板6开口端通过焊接方式固定连接有连接侧板7；连接侧板7上设置有螺栓连接孔；H型钢拱架3之间使用螺栓，通过连接侧板7上的螺栓连接孔相互连接；

圆弧形连接钢管5与圆弧形H型钢4通过焊接方式固定连接，圆弧形连接钢管5外表面与圆弧形H型钢4腹板及翼缘内表面相切；圆弧形连接钢管5两端与U型钢板6通过焊接方式固定连接；通过在圆弧型H型钢角部部位固定焊接圆弧形连接钢管，增大了H型钢的刚度及承载能力，使其具有更好的抗冲击能力，有效减小变形及扭曲现象；圆弧形H型钢4两端设置U型钢板6，可加强圆弧形H型钢4两端的结构强度，同时预留出拱架对接螺栓施工所需的空间，以及为圆弧形连接钢管5提供端部支撑。

本发明施工方法如下：将多个H型钢拱架3通过螺栓固定连接，形成一个圆弧状的型钢拱架1，待各部位尺寸均达到设计标准后，将所有螺栓重新紧固一遍，保证连接可靠；施工完一榀型钢拱架后，施做预制的圆弧状纵向连接钢管2，先将纵向连接钢管2一端焊接在已施做好的型钢拱架上，使其中点紧贴围岩后，再施做下一榀型钢拱架，将纵向连接钢管2另一端焊接在此榀型钢拱架上，依次循环此步骤，完成整体支护。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。