用于支撑和加强隧道的肋状件和安装用于支撑和加强隧道的结构的方法

本分案申请是基于申请号为201580029341.4(其国际申请号为PCT/IB2015/054022)、申请日为2015年5月28日、发明名称为“用于支撑和加强隧道的肋状件和安装用于支撑和加强隧道的结构的方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于支撑和加强隧道的肋状件和一种将支撑和加强结构安装在隧道内的方法。

背景技术

如已知的，为了支撑诸如高速公路隧道或铁路隧道，需要使用被称为“肋状件”的加强拱形件。特别地，肋状件通常包括多个以“拱顶”构造相互连接的型钢元件。这些元件由具有H、INP、C或双T截面的“开口”型材形成，并且这些元件相互通过通称为连接板的连接元件一体制成。在大多数情况中，型材在通过金属加工术成形之后在待增强的隧道的高度处相互连接。在组装之后，通过连接链将每个肋状件连接到相邻肋状件，其端部连接到沿着肋状件型材的本体焊接的支撑件。两个接续肋状件和隧道壁之间的空间通常用喷射混凝土(喷浆)增强。

从文献EP2354447已知了一种安装用于支撑和加强隧道的结构的方法，在该文献描述了一种隧道加强结构，其中通过使用链将肋状件相互连接起来。每一个连接链在第一端部处连接至焊接到第一肋状件上的第一连接环，而且在第二端部处连接至焊接到第二肋状件上的第二连接环。对每一个肋状件而言，连接环沿肋状件以预定距离焊接。每一个连接链连接属于相邻肋状件但安装在相对于肋状件支撑平面相同高度上的连接环。根据这一已知方法，两个连接链可交叉使用以连接至相邻肋状件上。

这种在肋状件之间形成连接的方法存在很多缺点。

由于链必须连接至连接环，该操作必须手动完成。由于对于每一个肋状件上每一侧的链相对于所涉及的肋状件的对称轴有四个连接点，因此该操作需要大量时间成本。

该操作还很难并且可能无法正确完成。如果肋状件一旦安装完毕，却发现并没有完全形成连接，则可能有必要重新定位肋状件以将链重新连接至相应环上。另一方面，如果一旦整个结构已经安装好要将链与相应环脱开连接，将很难介入将链重新连接至环，而且，连接的稳定性乃至整个结构的稳定性将会受到危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种可简单快速连接至其他相邻肋状件的肋状件，其中“相邻”是指相对于前、后肋状件以预定距离布置的肋状件。

本发明的另一目的是提供一种便于简单安装包括多个肋状件的稳定结构的方法。

这些目的通过一种用于支撑和加强隧道的肋状件来实现，所述肋状件包括至少一个第一结构元件和至少一个连接元件，所述连接元件将所述肋状件的所述第一结构元件连接至相邻肋状件的相应连接元件，其中，所述连接元件能够通过平移运动与所述相邻肋状件的相应连接元件接合，从而形成所述肋状件的连接。

这些目的还通过一种安装用于支撑和加强的结构的方法来实现，所述支撑和加强结构包括至少一个第一肋状件和至少一个第二肋状件，所述方法包括以下阶段：将所述第一肋状件安装在隧道内部；将所述第二肋状件运送到隧道中与所述第一肋状件相邻的位置；使所述第二肋状件的连接元件朝向所述第一肋状件的连接元件进行平移运动，并且形成连接元件之间的连接。

有利地，连接元件具有细长形状，沿与肋状件伸展平面基本垂直的方向延伸。优选地，连接元件具有大致圆柱状形状。这样，通过沿与地面平行的方向移动肋状件而使连接元件彼此连接，可简单地形成连接。

优选地，连接元件包括至少一个第一插入部和至少一个第二锁定部，所述插入部可通过平移运动插入相邻肋状件的相应连接元件的锁定部中。这样，获得一种紧凑的连接系统，其中，连接所需的所有部件由单一元件提供，从而增加了连接的安全性并且便于组装。

根据有利的实施方式，第一插入部与突起件相联，所述突起件能够在第一滑动位置和第二锁定位置之间移动。该突起件使得将肋状件的连接元件和与其相邻的肋状件的连接元件锁定成为可能。

优选地，第一插入部包括至少一个大体圆柱状部段。有利地，第一插入部被布置在所述连接元件的第一端部处。这一实施方式通过连接元件平移运动到相应的连接元件中而便于插入。

有利地，第一插入部包括插入端部和中间部分。根据有利的实施方式，中间部分具有管状部段，所述管状部段能够与所述插入端部一起形成用于所述突起件的壳体咽部，所述突起件优选地呈环形状。这一方案便于连接元件的插入和随后锁定。

根据优选的实施方式，第二锁定部包括大体管状部段。有利地，管状部段与漏斗状部分连接。漏斗状部分使得引导相应的连接元件的插入端部插入管状部段的内部成为可能。

有利地，第二锁定部包括凹陷部，该凹陷部能够接收与相邻肋状件的相应连接元件的第一插入部相联的突起件。因此，锁定系统紧凑和稳定。

根据优选的实施方式，连接元件能够相对于肋状件的相关结构元件进行平移运动。

有利地，连接元件能够相对于肋状件的相关结构元件从锁定端部布置在结构元件附近的第一位置向锁定端部布置在距结构元件预定距离的第二位置进行平移运动。这使得通过将肋状件布置在相邻肋状件附近的位置且随后将肋状件重新布置在距相邻肋状件预定距离处而易于形成连接。优选地，肋状件包括阻挡部件，所述阻挡部件阻挡连接元件相对于所述结构元件的相对平移运动，从而将肋状件阻挡在预定位置中。

根据有利的实施方式，结构元件包括设有内腔的管状体。闭合部段使得将混凝土注入到内腔中成为可能，从而获得更结实的结构。有利地，连接元件至少部分地布置在肋状件的相关结构元件内部，以便增强连接的安全性和稳定性。

根据有利的实施方式，肋状件的结构元件与支撑元件相联，所述支撑元件包括用于调整所述支撑元件的延伸的调整部件，从而允许结构元件进行相关运动和对肋状件在地面上的支撑进行调整。调整部件优选地包括相对于支撑元件的第二部分滑动的支撑元件的第一部分。

附图说明

参照附图，其它特征和优势将从仅仅以非限制性示例给出的本发明的优选实施例的以下详细描述中显现出来，其中：

图1示出了根据本发明的支撑和加强肋状件的优选实施形式的主视图；

图2示出了由根据本发明的肋状件构成的支撑和加强结构的优选实施形式的侧视图；

图3示出了根据本发明的肋状件的连接元件的优选实施形式的局部剖视图；

图4示出了根据本发明的肋状件的连接元件与相邻肋状件的连接元件的连接阶段；

图5示出了肋状件的支撑元件位于第一位置的侧视图；

图6示出了肋状件的支撑元件位于第二位置的侧视图；

图7示出了根据本发明的用于支撑和加强隧道的结构的第一安装阶段，其中，肋状件布置在与已经固定在结构上的肋状件相邻的位置中；

图8示出了图7所示结构的第二安装阶段，其中，连接元件连接至相邻肋状件的连接元件；

图9示出了图7所示结构的第三安装阶段，其中，肋状件移动至距相邻肋状件预定距离处；

图10示出了图7所示结构的安装阶段，其中，支撑元件相对于地面被升起；

图11示出了图7所示结构的安装阶段，其中，支撑元件被下降至与地面接触。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的支撑和加强肋状件1的一种可能实施形式。肋状件1由一个或多个结构元件5A、5B、5C形成，这些结构元件由诸如构造钢(Fe 430或其他)的金属材料制成。肋状件1具有相对于对称面S对称的“拱顶”构造。该构造通常反映了借助于所述肋状件待增强的隧道部分。

图1的肋状件包括第一结构元件5A、连接至第一结构元件5A的第二结构元件5B和连接至第二结构元件5B的第三结构元件5C，从而限定出肋状件的伸展平面。如图所示，第一结构元件5A和第三结构元件5C相对于肋状件1的对称面S处于基本镜像位置。第二结构元件5B优选地在第一结构元件5A和第三结构元件5C之间相对于所述对称面对称。

第一结构元件5A设置有第一端部51和第二端部52，所述第一端部51通过第一连接部件61操作连接到第二结构元件5B的第一终端部分81，所述第二端部52旨在连接至肋状件的支撑元件90。

第三结构元件5C具有第一端部71和第二端部72，所述第一端部71通过连接部件62连接至第二结构元件5B的第二终端部分82，所述第二端部72旨在连接至肋状件1的第二支撑元件90’。

根据优选实施形式，结构元件5A、5B、5C中的每一个由管状体形成。管状体具有限定各自内腔的横截面，所述内腔在管状体的整个长度上延伸。该内腔旨在在安装肋状件1之后填充混凝土。管状体的横截面可以是正方形、长方形或圆形的。

根据该实施形式，管状第一结构元件5A的管状体准备与注入装置连接(图中未示出)，所述注入装置能够操作连接到用于将混凝土注入到管状体的内腔中的注入部件。

优选地，第三结构元件5C也能够与注入装置相联，所述注入装置与所述元件的管状体相联。

有利地，将第二结构元件5B与第一结构元件5A连接的连接部件61和将第二结构元件5B与第三结构元件5C连接的连接部件62构造成使得第二结构元件5B的内腔与第一结构元件5A的内腔连通以及第二结构元件5B的内腔与第三结构元件5C的内腔连通。通过这一方案，注入到第一结构元件5A的内腔和第三结构元件5C的内腔的混凝土也可到达内腔，从而允许装填内腔。

在附图未示出的其他实施形式中，肋状件可以由一个或多个结构元件形成，所述结构元件由具有开口横截面的型材构成，所述开口横截面例如为H或C或双T横截面。

根据本发明，肋状件包括至少一个用于将肋状件1与相邻肋状件1’连接的连接元件10，所述连接元件10通过平移运动与相邻肋状件1’的相应连接元件10’接合。

根据图2所示的优选实施形式，连接元件10具有细长形状，优选地为圆柱状，该连接元件沿相对于肋状件1的伸展轴线基本垂直的方向延伸。有利地，肋状件1包括彼此相隔预定距离布置的多个连接元件10。在图1和图2所示的实施形式中，每一个结构元件5A、5C包括三个连接元件10，而结构元件5B包括四个连接元件10。

在图3所示的优选实施形式中，连接元件10具有管状形式，包括插入端部20，中间部分30和锁定端部40。

插入端部20包括具有锥形端部22的管状头21。

中间部分30具有第一管状部段31和第二管状部段32，第一管状部段31相对于插入端部20的管状头21具有较小的外直径，第二管状部段32具有与管状头21的外直径基本相等的外直径，从而与插入端部20一起形成喉部33。开口环34布置在喉部33中，开口环34设有孔35和销36。销36与弹性元件相联，从而在施加于开口环34上的闭合力的作用下可从基本处于孔35之外的位置移动到插入孔35中的位置，弹性元件优选地为装配到销36上的螺旋弹簧37。

锁定端部40由管状部段41构成，该管状部段在相对于中间部分30的相对端部处扩展至漏斗状部分42。

锁定端部40的管状部段41在其一部分长度L上优选地装配并且通过焊接方式附接至中间部分30的管状部段32的外表面。锁定端部40的未与中间部分30连接的管状部段41的内表面具有凹陷部43。该凹陷部43能够接收布置在相邻肋状件的连接元件的中间部分30的喉部33中的开口环34。

更具体地，在两个相邻肋状件的连接过程中，第一肋状件1的连接元件10的插入端部20被插入相邻肋状件1’的相应连接元件10’的锁定端部40’的漏斗状部分42’并且在锁定端部40’的管状部段41’中进行平移运动。当开口环34先与漏斗状部分42’接触并且随后与相邻肋状件10’的连接元件10’的锁定端部40’的管状部段41’接触时，与第一肋状件1的连接元件10的中间部分30相联的开口环34闭合，销36抵抗弹簧37的作用力移动到孔35中。

在到达形成于相邻肋状件1’的连接元件10’的管状部段42’的内表面上的凹陷部43’时，弹簧37将开口环34移动至开口位置，将第一肋状件1的连接元件10锁定在相邻肋状件1’的相应连接元件10’上。

在附图未示出的实施形式中，连接元件可具有细长形状而非圆柱形状，例如为正方形或长方形截面，连接元件可设有与其外表面相关联的锁定部件。

根据附图所示的优选实施形式，连接元件10布置在肋状件1的结构元件5A、5B、5C中，并可相对于肋状件进行平移运动。特别地，在结构元件5A、5B、5C中形成有孔55，孔55中固定有套筒56，连接元件10的中间部分30在套筒56内滑动。在附图未示出的可替代形式中，连接元件而是固定到肋状件的外表面并通过滑动连接与肋状件相联。

根据附图所示的实施方式，相邻肋状件之间的连接如图4所示。

图4的第1阶段示出了两个定位并且已经彼此连接的肋状件1’、1”的示意性侧视图。肋状件1’的连接元件10’布置成使得插入端部20’和中间部分30’的初始部段相对于插有连接元件10’的结构元件5A’伸出。

图4的第2阶段示出了相继肋状件1的相应结构元件5A朝向相关连接元件10进行平移运动。连接元件10布置成使锁定端部40靠近相应结构元件5A。

图4的第3阶段示出了两个连接元件10、10’之间的连接，连接元件10’的插入端部20’在相应连接元件10的锁定端部40内部滑动，从而将连接元件10’的环34’移动至闭合位置，同时将销维持在孔中，随后，一旦到达连接元件10的凹陷部43，允许环34’回到开口位置，同时维持锁定在连接元件10的锁定端部40内。

图4的第4阶段示出了通过使结构元件5A相对于连接元件10滑动而实现的肋状件1的相继安装，连接元件10被锁定于相邻肋状件1’的连接元件10’上。结构元件5A滑动，直到套筒56到达形成于连接元件10的中间部分30的第二管状部段32上的阻挡部57的位置处。

图5和图6示出了肋状件1的支撑元件90的优选实施形式，肋状件1的支撑元件90允许结构元件进行相对运动和对肋状件在地面上的支撑进行调整。与第一结构元件5A连接的支撑元件参考下文，而对于与结构元件5C连接的支撑元件90’进行同样考虑也是有效的。

有利地，支撑元件90包括可移动的第一部分94，尤其是通过相对于第二部分95滑动而移动，使得能够改变支撑元件90沿肋状件1的伸展方向在高度H和H’之间的延伸。第二部分95固定到肋状件1的支脚97上，支脚能够布置成与地面接触。第一部分94通过连接部件66与相关结构元件5A的第二端部52连接。

根据附图所示的实施形式，第二部分95为管状部分，第一部分94能够在该管状部分95内滑动。支脚97包括底板91和加劲板93，所述加劲板优选地通过焊接连接到管状第二部分95。优选地，第一部分94也为管状部分，伸缩地连接到管状第二部分95。

优选地，第一结构元件5A的内腔与支撑元件90的最内部管状部分95的内腔连通，从而允许后者通过注入混凝土进行填充。

本发明还涉及一种安装包括至少两个肋状件的支撑和加强结构的方法。

图7-11示出了安装根据本发明的支撑结构的优选接续阶段。该方法提供了将第一肋状件安装到隧道内部并且随后相继安装彼此相邻的肋状件的阶段。

特别地，图7示出了将相继肋状件1运送到隧道中并且布置在隧道内已有的且与其他肋状件连接的肋状件1’附近的阶段。

特别地，图8示出了待安装的肋状件1朝向相邻肋状件1’进行平移运动，使得将相关连接元件10的插入端部20插入相邻肋状件1’的相应连接元件10’的锁定端部40’的阶段。

特别地，图9示出了待安装的肋状件1一旦与相邻肋状件1’连接并且因此与支撑结构连接时，通过平移运动相对于相邻肋状件1’离开的预定距离。

图10和11示出了对支撑元件90的调整。在图10中，支撑元件90具有插入外部管状部段95的内部部分94，使得支脚91布置在距离地面的预定距离处。在图11中，外部管状部段95通过在内部部分94上滑动来降低高度，从而使支脚91与地面接触。

因此，本发明使得简单安装肋状件从而获得稳定结构成为可能。连接要求肋状件和与肋状件相联的连接元件进行简单的平移运动，直至与相邻肋状件的相应元件实现连接。锁定过程快速发生，不需要人工介入，并且相对于用链进行连接更稳定和牢固。同时也可能用正确的方式自动定位肋状件。因此，由多个肋状件形成的结构易于安装，并且提供了高度的安全性和稳定性。