适用于拱形小偏心受压隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构及其加工工艺的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程技术领域，具体涉及一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构。


背景技术：

2.在隧道初期支护格栅钢架的使用中，现在国内依旧停留在地上结构的思维中，隧道初期支护中格栅钢架主要采用四肢主筋、对称配筋的结构形式。然而地上结构与地下结构的受力状态是截然不同的：地上结构受力变形不受周围环境约束，而在地下结构中，结构与围岩共同受力，围岩对结构变形有着约束作用，且随着变形的发生，围岩应力会释放，作用于结构上的压力会产生变化。特别是对于拱形隧道配合初期支护的条件下，支护结构多处于小偏心受压状态。试验表明，拱形小偏心隧道，在对称配筋下，初期支护受正弯的部位如拱顶处，净空侧混凝土受拉开裂、钢筋受拉屈服，而靠近围岩侧的受压钢筋未屈服；在反弯部位如拱腰处，初期支护由于受围岩的约束作用，侧向位移有限，净空侧混凝土受压破坏，钢筋受压屈服，而靠近围岩侧的受拉钢筋未屈服。这表明在靠近围岩侧的钢筋不需要与净空侧同样的配筋量，那么格栅钢架主筋不需要对称布置，可以减少钢筋直径或改四肢主筋结构为三肢主筋结构。
3.对于国内少量采用的三肢主筋格栅钢架，其连接筋的形式主要为“z”字形连接筋和“8”字形连接筋。“z”字形连接筋为将通长的钢筋冷弯成连续的“z”字形状，然后与主筋焊接在一起。其不足之处为：1)难以加工适应有弧度的结构；2)与主筋焊接的部分过长，造成浪费；
4.3)需要焊接箍筋才能保证钢架稳定；4)整肢连接筋长度大，造成重量大，不利于焊接操作。“8”字形连接筋为将一定长度的钢筋冷弯成“8”字形，然后在其平面外方向冲压，使“8”字形连接筋两端接触到两肢主筋，腰部接触到第三肢主筋。其不足之处为：1)与主筋焊接的部分过长，造成浪费。“8”字节焊缝长度多为7cm，而试验表明，初期支护中，在喷射混凝土的包裹下，连接筋与主筋之间只需1～3cm的焊接长度即可保证在结构破坏时连接筋与主筋不脱落。2)加工复杂。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术存在的格栅钢架用钢量大，加工复杂和连接麻烦的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，包括平行设置的三根主筋和插接结构，所述三根主筋组成横截面呈三角形的格栅钢架，所述三根主筋之间间隔设置有第一连接筋和第二连接筋，所述第一连接筋和第二连接筋的投影均为三角形，所述的插接型连接使用一个一端焊接在主筋上，另一端开口的插接钢筒完成。
6.进一步的，所述主筋分为围岩侧主筋和净空侧主筋，其中两根围岩侧主筋直径相同，其横截面积之和小于净空侧主筋的横截面积。
7.进一步的，所述第一连接筋和第二连接筋的顶点均与主筋热熔搭接。
8.进一步的，所述第一连接筋和第二连接筋的投影为相同的等腰三角形，所述第一连接筋和第二连接筋的直径相同。
9.进一步的，所述第一连接筋和第二连接筋的顶角相互靠拢并热熔搭接接。
10.进一步的，所述第一连接筋与第二连接筋与主筋的夹角均为45
°
。
11.进一步的，所述第一连接筋和第二连接筋分别由一根钢筋弯折后通过热熔搭接连成一体。
12.进一步的，所述主筋分为围岩侧主筋和净空侧主筋，净空侧主筋为粗钢筋，围岩侧主筋为中钢筋，所述第一连接筋和第二连接筋为细钢筋制成。
13.进一步的，所述第一连接筋和第二连接筋与主筋之间的热熔搭接长度均为1～3cm。
14.进一步的，所述插接型连接的插接钢筒的一端与所连接主筋焊接在一起。
15.进一步的，所述插接型连接的插接钢筒另一端开口，其内径略大于所连接主筋的直径。
16.相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
17.1.采用三根非对称布置的主筋和投影为三角形的连接筋，减少了主筋数量及连接筋用量，在保证钢架自身稳定性的前提下，减小了围岩侧主筋的直径，减少了连接筋与主筋间的热熔搭接长度，进而减轻了格栅钢架的整体重量，利用插接型连接简化了施工难度，节省工程造价，降低了成本；
18.2.连接筋与主筋间采用热熔搭接而不是焊接，加工方便，安装简单，提高了工效。
附图说明
19.图1为本实用新型的俯视图；
20.图2为本实用新型的主视图；
21.图3为沿图1中a-a线的剖视图。
22.其中：1、主筋；2、第一连接筋；3、第二连接筋；4、插接钢筒。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案做进一步详细描述：
24.由图1至3所示，一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，包括平行设置的三根主筋1，三根主筋1组成横截面呈三角形的格栅钢架，三根主筋1之间间隔设置有第一连接筋2和第二连接筋3，格栅钢架之间利用插接钢筒4进行插接。
25.进一步的，第一连接筋2和第二连接筋3的投影为相同的等腰三角形，第一连接筋2和第二连接筋3分别由一根钢筋弯折后通过热熔搭接连成一体。
26.进一步的，第一连接筋2和第二连接筋3的三个顶点均与主筋1热熔搭接，第一连接筋2与第二连接筋3与主筋1的夹角均为45
°
。
27.进一步的，第一连接筋2和第二连接筋3的顶角相互靠拢并热熔搭接。
28.进一步的，主筋1分为净空侧主筋1和围岩侧主筋1，其中净空侧主筋1由粗钢筋制成，两根围岩侧主筋1由中钢筋制成，两根围岩侧主筋1横截面积之和小于净空侧主筋1的横
截面积。
29.进一步的，第一连接筋2和第二连接筋3均由相同直径的细钢筋制成，本实施例中，净空侧主筋1由直径为22mm的粗钢筋制成，围岩侧主筋1由直径14mm的中钢筋制成，第一连接筋2和第二连接筋3均由直径为10mm的细钢筋制成。
30.进一步的，第一连接筋2和第二连接筋3与主筋1之间的热熔搭接长度均为1～3cm，本实施例中，第一连接筋2和第二连接筋3与主筋1之间的热熔搭接长度为3cm。
31.进一步的，插接钢筒4一端焊接在主筋1上。
32.进一步的，插接钢筒4的另一端开口，其内径略大于所连接主筋1的直径。
33.本实用新型采用三根主筋1和投影为三角形的第一连接筋2和第二连接筋3，并采用插接钢筒4来实现相邻格栅钢架之间的插接，减少了净空侧主筋的数量，围岩侧主筋的直径以及连接筋的用量，同时在保证钢架自身稳定性的前提下，减少了连接筋与主筋间的热熔搭接长度，进而减轻了格栅钢架的整体重量，节省工程造价，降低了成本；连接筋与主筋间的采用热熔搭接而不是焊接，加工方便；并且采用简易插接作为连接方式，安装简单，提高了工效。
34.以上所述，只是说明本实用新型的一些原理和加工工艺，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。


技术特征：
1.一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，包括平行设置的三根主筋(1)，所述三根主筋(1)组成横截面呈三角形的格栅钢架，其中围岩侧的两根主筋横截面积之和小于净空侧主筋，所述三根主筋(1)之间间隔设置有第一连接筋(2)和第二连接筋(3)，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)的投影均为三角形，所述插接为一个一端焊接在主筋(1)上，另一端开口的插接钢筒(4)，所述插接钢筒(4)内径略大于主筋(1)直径。2.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)的投影为相同的等腰三角形，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)的直径相同。3.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)的顶角相互靠拢并与净空侧主筋热熔搭接。4.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)的底角分别与围岩侧主筋(1)热熔搭接。5.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的新型三肢主筋格栅钢架结构及其加工工艺，其特征在于，所述第一连接筋(2)与第二连接筋(3)与主筋(1)的夹角均为45
°
。6.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)分别由一根钢筋冷弯后热熔搭接连成一体。7.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述主筋(1)分为围岩侧主筋(1)和净空侧主筋(1)，两根围岩侧主筋(1)横截面积之和小于净空侧主筋(1)，而所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)由相同直径的细钢筋制成。8.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述第一连接筋(2)和第二连接筋(3)与主筋(1)之间的热熔搭接长度均为1～3cm。9.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述插接钢筒(4)的一端与所连接的主筋(1)焊接在一起。10.根据权利要求1所述的一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，其特征在于，所述插接钢筒(4)另一端开口，其内径略大于所连接主筋(1)的直径。

技术总结
本实用新型涉及土木工程技术领域，具体涉及一种适用于拱形小偏心隧道的插接型三肢主筋格栅钢架结构，包括平行设置的三根主筋，所述三根主筋组成横截面呈三角形的格栅钢架，其中两根围岩侧主筋的截面积之和小于净空侧主筋的截面积，所述三根主筋之间间隔设置有第一连接筋和第二连接筋，所述第一连接筋和第二连接筋均为一根钢筋冷弯之后热熔搭接形成，所述第一连接筋和第二连接筋的投影为相同的等腰三角形，所述第一连接筋和第二连接筋的顶角相互靠拢并与顶角主筋热熔搭接，所述第一连接筋和第二连接筋的底角与底角主筋分别热熔搭接。同时，本实用新型还具有节省工程造价、降低工程成本、加工方便、安装简单、提高工程效率等有益效果。益效果。益效果。


技术研发人员：李春清 仇文革 马兆飞 王刚 陈野 管鸿浩 万俊峰 梅竹 冯丛 马涛
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2022/1/25