專利名稱:弓形件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及弓形件,通過將多個該弓形件連接在一起而沿所挖掘隧道的軸向方向形成管形壁。
作為建造隧道,即所謂的密封構(gòu)造的一種方法是眾所周知的,其中通過將各弓形件(主要由混凝土或鋼制成)在所挖掘隧道的內(nèi)表面上組裝而構(gòu)成管形壁。
作為在這種密封構(gòu)造中使用的弓形件,在平面視圖中示出的矩形拱形板是最普通的類型,并且這些弓形件中的每一個通過螺栓連接在一起。
在利用螺栓將各弓形件連接在一起的最普通的結(jié)構(gòu)中,當(dāng)將各弓形件的連接表面相互貼靠在一起時,具有相互連通孔的連接板被埋置在弓形件連接表面的附近,各螺栓插入連接板的孔中,螺栓用螺母固定,并且將各弓形件連接起來。此外,也可采用這樣的結(jié)構(gòu),即其中金屬插入配件被埋置在各弓形件中,它們都是通過將穿過相鄰弓形件的螺栓部件加以緊固而連接在一起的。
不過,在上述結(jié)構(gòu)中,在建造現(xiàn)場需要復(fù)雜的操作,即將螺栓插入在連接器的連接表面上形成的孔中并且將螺栓固定于螺母,以及將各螺栓固定于埋置在各弓形件中的金屬插入配件,因此這是對縮短裝配時間的限制。此外,這難于用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動組裝,而且,即使省去了第二次覆蓋操作,由于設(shè)置了螺栓和螺母,因此需要進(jìn)行對形成于弓形件上的螺栓箱封閉的操作。為了加速這一操作并且使其能量效率更高,在這種情況下,開發(fā)一種新的連接器結(jié)構(gòu)是迫切需要的。
因此,本發(fā)明的目的是提供可以非常簡單且牢固地連接在一起的弓形件。
本發(fā)明的弓形件沿拱形弓形件的周向在各連接端面之間的其中一個連接端面上設(shè)置了凸形連接器而在另一連接端面上設(shè)置了凹形連接器,通過將它們沿所挖掘隧道的周向和軸向連接在一起,弓形件就在所挖掘的隧道內(nèi)形成管形壁;凸形連接器具有一底板、一直立于該底板且在端部具有大直徑部分的桿、一個設(shè)置在該桿大直徑部分之底板側(cè)的扁平墊圈、以及一個設(shè)置在這個大直徑部分和該扁平墊圈之間的彈性部件;凹形連接器具有形成有一凹口的接合板,所述桿可從側(cè)面嵌入并滑入該凹口中與該接合板接合,該接合板被插在墊圈和底板之間并借助于彈性部件的彈力緊緊固定。
因此,通過將設(shè)置在連接端面上一個凸形連接件上的桿插入凹口中,使該桿與另一連接端面的凹形連接器的接合板接合,可以非常簡單地將桿的大直徑部分接合于接合板的內(nèi)表面,并且借助于這個接合力可以沿所挖掘隧道的周向完成連接。
以這種方式,與采用螺栓和螺母的緊固結(jié)構(gòu)或與將螺栓連接于金屬插入配件的連接結(jié)構(gòu)相比,可以大大減輕相互連接各弓形件的操作所需的勞動強(qiáng)度,并且同時可以簡化由機(jī)器人完成的自動組裝。而且,由于未采用螺栓箱,因此可以省去封閉螺栓箱的操作。
此外,由于位于底板和扁平墊圈之間的接合板是利用彈性部件的推力插入的,即使各尺寸存在微小誤差,這個誤差也是可容許的,而且可以在連接位置吸收因地震等引起的振動且可以建造具有良好耐久性的管形壁。
圖1是由弓形件構(gòu)造的管形壁的透視圖,用于解釋本發(fā)明弓形件的組成與結(jié)構(gòu);圖2是由弓形件構(gòu)造的管形壁的平面視圖,用于解釋本發(fā)明弓形件的組成與結(jié)構(gòu);圖3是各連接弓形件的接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明弓形件的沿所挖掘隧道周向的連接結(jié)構(gòu);圖4是弓形件的透視圖,示出沿本發(fā)明弓形件周向的凸形連接端面;圖5是弓形件的透視圖,示出沿本發(fā)明弓形件周向的凹形連接端面;圖6是本發(fā)明弓形件的凹形連接器和凸形連接器的透視圖;圖7是一個接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明弓形件的凸形連接器和凹形連接器的結(jié)構(gòu);圖8是連接在一起的弓形件的接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明弓形件沿所挖掘隧道的周向的連接結(jié)構(gòu);圖9是接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明弓形件沿所挖掘隧道的周向的連接結(jié)構(gòu);圖10示出設(shè)置在本發(fā)明弓形件之凸形連接器上的盤簧的彈性和彎曲之間的關(guān)系;
圖11是弓形件的接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明弓形件沿所挖掘隧道的軸向的連接結(jié)構(gòu);圖12是連接在一起的弓形件的平面視圖,用于解釋本發(fā)明其它弓形件的組成和結(jié)構(gòu);圖13是弓形件的接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明其它弓形件的組成和結(jié)構(gòu);圖14是弓形件的接頭的剖面圖,用于解釋本發(fā)明其它弓形件的組成和結(jié)構(gòu)。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的弓形件。
在圖1和圖2中,標(biāo)號1是指弓形件。這個弓形件1是由混凝土制成,它在平面視圖中呈矩形。通過將這個弓形件1的周向連接端面2連接在一起并且將其軸向連接端面3連接在一起,得以將包括這些弓形件1的管形壁T構(gòu)造在所挖掘隧道的內(nèi)部,其中周向連接端面2是沿所挖掘隧道周向的連接端面,而軸向連接端面3是沿所挖掘隧道軸向的連接端面。
接著,將對這些弓形件的周向連接端面2和軸向連接端面3的連接結(jié)構(gòu)加以解釋。
在這個弓形件1中,如圖3所示,周向連接端面2的一端是凸端周向連接端面(一個周向連接端面)2a,而另一端為凹端周向連接端面(另一個周向連接端面)2b。
如圖4所示,在凸端周向連接端面2a上設(shè)置有多個凸形連接器4,并且如圖5所示,在凹端周向連接端面2b上設(shè)置有多個與凸形連接器4類似的凹形連接器5。
如圖6和圖7所示,凸形連接器4具有大致在其中心處形成有孔6的底板、一個錨固于該底板7內(nèi)側(cè)處于與孔6連通位置處的有蓋螺母8、一對錨固于該底板7內(nèi)側(cè)的側(cè)板9、以及一個以從底板7突出的狀態(tài)錨固的螺栓(桿)10,這是通過將從底板7外側(cè)插入孔6的螺紋10a連接于有帽螺母8的螺紋8a來實(shí)現(xiàn)的。在側(cè)板9上設(shè)置了將凸形連接器4錨固于弓形件1的錨固件11。
螺栓10按照距底板7的順序設(shè)有圓柱形隔套12、扁平墊圈13和多個盤簧(彈性部件)14。與下述凹形連接器5的接合板23接合的接合部分16是由扁平墊圈13、盤簧14和螺栓頭部(大直徑部分)15形成的。
此外,位于上述結(jié)構(gòu)之接合部分16的扁平墊圈13與底板7外表面之間的間隔由一隔套12保持在一特定尺寸。
形成接合部分16的扁平墊圈13在底板7側(cè)的外邊緣被倒圓。也就是說,當(dāng)進(jìn)行鉆孔操作時,扁平墊圈33設(shè)置有朝底板7方向的鉆孔側(cè)面。
將位于扁平墊圈13和頭部15之間的多個盤簧14配置成使它們的錐形方向相反。在此,將相應(yīng)盤簧14的外邊緣配置成使得它們在軸向方向上彼此分離開。
凹形連接器5具有形成有凹口22的接合板23。在接合板23的內(nèi)側(cè)錨固有一對側(cè)板24,并且在這些側(cè)板24之間設(shè)有一截面為L形的底板25。
在側(cè)板24上設(shè)有將這個凹形連接器5錨固于弓形件1的錨固件26。凹形連接器5之接合板23的凹口22形狀為朝向端部漸寬的錐形。此外,在凹口22的端部區(qū)域中在接合板23的內(nèi)側(cè)上,一個傾斜表面27斜切成使厚度從端部逐漸增加。
此外,接合板23在這個傾斜表面27端部的厚度尺寸小于在這個凸形連接器4之接合部分16的扁平墊圈13和底板7外表面之間的尺寸。
在設(shè)置凹形連接器5的凹形周向連接面2b上,在接合板23的凹口22側(cè)形成了一個凹入部分28。
當(dāng)以上述結(jié)構(gòu)連接凸形連接器4和凹形連接器5時,將凸形連接器4的螺栓10置于凹形連接器5側(cè)上所形成的凹入部分28中,弓形件1的凸形周向連接端面2a和凹形周向連接端面2b相互貼靠在一起,并且通過滑移使接合板23的凹口22與螺栓10相互接合。
以這種方式,接合部分16的扁平墊圈13貼靠著接合板23的傾斜表面27,并且沿傾斜表面27的傾斜方向被引導(dǎo)插入接合板23的內(nèi)側(cè)。
當(dāng)接合部分16的扁平墊圈13插入接合板的內(nèi)表面時,扁平墊圈13沿螺栓10頭部15的方向推動,并且位于扁平墊圈13和頭部15之間的扁簧14在壓力作用下被推壓。
此外,凸形連接器4與螺栓10一起被拉向凹形連接器5這側(cè),并且如圖8和圖9所示,凸端周向連接端面2a和凹端周向連接端面2b接合,使得各連接端面2a、2b在壓力作用下牢固接觸。
在此,凸形連接器4之接合部分16的扁簧14具有圖10所示的特性。
也就是說,如該圖中所示,扁簧14存在一個區(qū)域,在該區(qū)域中彈力P的變化小于形變δ的變化量。在上述的連接器結(jié)構(gòu)中,當(dāng)將凹形連接器5的接合板23接合在凸形連接器4的接合部分16和底板7之間時,將螺栓10的突出長度的尺寸和接合板23的厚度尺寸設(shè)定成使得扁簧14的狀態(tài)由區(qū)域A限定。
此外,在弓形件1中,其中一個軸向連接端面3具有一個凸端的軸向連接端面(一個軸向連接端面)3a,而另一個軸向連接端面具有一個凹端的軸向連接端面(另一個軸向連接端面)3b。
在凸端軸向連接端面3a上設(shè)有多個軸向凸形連接器31,而在凹端軸向連接端面3b上設(shè)有多個軸向凹形連接器41。
軸向凸形連接器31具有一形成有孔32的連接板33和一連接桿35,該連接桿35插入連接板33的孔32中并且通過螺栓擰入一有帽螺母34中來加以錨固,該螺母34在面對孔32的位置處錨固于連接板33的內(nèi)表面?zhèn)?。該連接桿35具有鋸齒形部分35a,該鋸齒形部分35a在其端部具有沿周向方向的凹-凸形狀。
而且,在軸向凸形連接器31的連接板33上,側(cè)板36借助于錨固件37加以錨固,并且與形成弓形件1的混凝土成整體。
軸向凹形連接器41具有一個套筒42和多個設(shè)置在該套筒42內(nèi)的楔形件43。
套筒42為錐形形狀,其內(nèi)設(shè)置的楔形件43沿一個圓設(shè)置,以便形成一個插入錨固孔H,連接桿35居中地插入該孔H中,該楔形件43的外周面與套筒42的內(nèi)周面接觸,并且將該楔形件設(shè)置成能夠沿套筒42的縱向自由移動。也就是說,套筒42具有在連桿35的插入方向上沿徑向漸寬的錐形形狀。
彈簧盒44設(shè)置在套筒42的末端,該末端形成大直徑。在彈簧盒44的內(nèi)部,聚氨酯的彈簧45被封閉成一個推動元件,它朝向套筒42的小直徑近端推動楔形件43,使得插入錨固孔H的直徑減小。
同樣在軸向凹形連接器41中,設(shè)有錨固于套筒42的錨固件46。軸向凹形連接器41通過錨固件46與形成弓形件1的水泥成整體。
此外,當(dāng)軸向凸形連接器31的連桿35插入具有上述結(jié)構(gòu)的軸向凹形連接器41的套筒42中時,楔形件43壓縮聚氨酯彈簧45并且從套筒42的底部縮進(jìn),由楔形件43所形成的插入錨固孔H被擴(kuò)大,并且連接桿35插入這個插入錨固孔H中。
在此,因?yàn)樾ㄐ渭?3基于聚氨酯彈簧45的推力而壓靠在套筒42的近端上,使其總是沿著擠壓插入錨固孔H的方向被推動,因此插入該插入錨固孔H中的連接桿35被楔形件43卡住和牢固地錨固位。而且,在連接桿35上,由于形成于近端上的鋸齒部分35a,這個連接桿35和楔形件43以很大的緊固力被緊固。
此外,軸向凹形連接器41中的楔形件43響應(yīng)于連接桿35的退回運(yùn)動而被進(jìn)一步擠壓,從而錨固力增大,連接桿35牢固地連接于軸向凹形連接器41。
下面將解釋通過將具有上述結(jié)構(gòu)的弓形件1連接而對管形壁T的組裝。
當(dāng)將具有上述結(jié)構(gòu)的弓形件1連接在一起而對管形壁T進(jìn)行組裝時,首先,將擬新近安裝的弓形件1的凹端周向連接端面2b貼靠著先前安裝好的弓形件1的凸端周向連接端面2a,這組成所挖掘隧道周向的管形壁T。此時,設(shè)置在凸端周向連接端面2a上的凸形連接器4的螺栓10處于從所挖掘隧道的軸向方向移動的位置,以便使其進(jìn)入形成在凹端周向連接端面2b中的凹入部分28。之后,使該新近連接的弓形件從這一位置滑動。
通過實(shí)施這些步驟,形成凸形連接器4的螺栓10與形成凹形連接器5的接合板23上的凹口22配合,并且形成螺栓10之接合部分16的扁平墊圈13貼靠著接合板23的傾斜表面27。而且,扁平墊圈13沿傾斜表面27的傾斜方向被引導(dǎo)進(jìn)入接合板23的內(nèi)表面,并且扁平墊圈13沿螺栓10頭部15的方向被向上推動。這樣,設(shè)置在扁平墊圈13和頭部15之間的盤簧14產(chǎn)生壓縮變形。
此外,凸形連接器4與這個螺栓10一起被拉向凹形連接器5這側(cè),并且凸端周向連接端面2a和凹端周向連接端面2b在盤簧14的彈力作用下彼此間形成緊固的壓力連接。
而且,如上所述,為了將周向連接端面2彼此連接,當(dāng)使弓形件1滑動時,設(shè)置在該弓形件之凸端軸向連接端面3a上的軸向凸形連接器31的連接桿35插入設(shè)置在已安裝好的弓形件1之凹端軸向連接端面3b上的軸向凹形連接器41的套筒42內(nèi)。這樣,通過擠壓聚氨酯彈簧45,楔形件43從套筒42的底端縮進(jìn),由楔形件43所形成的插入錨固孔H被擴(kuò)大,并且連接桿35插入該插入錨固孔H中。此外,插入錨固孔H是借助于聚氨酯彈簧45的推力由套筒42的近端推動的,它將通過楔形件43將連接桿35鉤住且錨固住,其中該楔形件總是沿?cái)D壓方向被推動,并且凹端軸向連接端面3b和凸端軸向連接端面3a牢固相連。
如上所述,采用上述弓形件1,通過將設(shè)置在凸端周向連接端面2b之凸形連接器4上的螺栓10沿所挖掘隧道的周向插入形成在凹端周向連接端面2b之凹形連接器5的接合板23上的凹槽22中,這樣螺栓10的接合部分16可以簡便地與接合板23的內(nèi)側(cè)表面相接合。而且,通過將凸形軸向連接端面3a之軸向凸形連接器31的連接桿35沿所挖掘隧道的軸向插入設(shè)置在凹端軸向連接端面3b上的軸向凹形連接器41的套筒42中,就可以利用設(shè)置在軸向凹形連接器41之套筒42中的楔形件43非常簡便地將軸向凸形連接器31的連接桿35鉤住,并且借助于緊固力,該連接桿35可以沿所挖掘隧道的軸向被牢固連接。
以這種方式,與采用螺栓、螺母或采用其中螺栓固定于插入配件的連接結(jié)構(gòu)的常規(guī)緊固結(jié)構(gòu)相比,各弓形件1之間的連接操作所需的勞力顯著減少了,而且,可以簡化由機(jī)器人進(jìn)行的自動組裝。并且,由于沒有螺栓箱,因此可以省去螺栓箱的封閉操作。
此外,由于凹形連接器5之接合板23在凹口22區(qū)域的內(nèi)表面是傾斜表面27,凸形連接器4之螺栓10的接合部分16設(shè)置成被傾斜表面27引導(dǎo)至接合板23的內(nèi)側(cè),通過將凸形連接器4之螺栓10的接合部分16插入凹形連接器5之接合板23的凹口22中,凹形連接器5和凸形連接器4相互鉤住,并且凹端周向連接端面2b和凸端周向連接端面2a可以非常牢固地連接。
而且,由于形成凸形連接器4的接合部分16具有由堆疊在一起的多個盤簧14所構(gòu)成的彈性部件,即使在尺寸上稍有誤差,這個誤差也是容許的。此外,可以在連接位置處吸收因地震等引起的振動,并且可以構(gòu)造出具有良好抗地震性能的管形壁。
另外,由于在形成凸起連接器4之接合部分16的扁平墊圈13和接合板23之間的接觸部位為一彎曲拱形表面,因此在連接時可大大減小接合部分16和接合板23之間的接觸阻力。這樣,接合部分16可以被非常平滑地引導(dǎo)至接合板23內(nèi)表面上的接合位置,此外,弓形件不限于如上所述圖2平面圖中所示的矩形,而且也可形成為在平面圖中示出的梯形。
在此,將解釋形成平面圖中所示梯形的弓形件。
形成平面視圖中所示梯形的弓形件1包括一拱形板,其中沿所挖掘隧道周向的相應(yīng)連接端面2向該挖掘隧道的軸向傾斜,并且通過沿周向相應(yīng)連接,構(gòu)造成形成管形壁T的環(huán)。
這些弓形件1具有凸形弓形件1A,其中兩個連接端面2皆為凸端周向連接端面2a,并且該弓形件1還具有凹形弓形件1B,其中兩個連接端面2皆為凹端周向連接端面2b。凸型弓形件1A和凹型弓形件1B沿周向相互連接。
如圖13所示,在凸型弓形件1A上,具有上述結(jié)構(gòu)的凸形連接器4設(shè)置在凸端周向端面2a上。在凹形弓形件1B上設(shè)置了具有上述結(jié)構(gòu)的凹形連接器5,其中凸形連接器4連接于凹端周向連接端面2b。
當(dāng)具有平面圖中所示梯形的弓形件1A和1B連接時,凸型弓形件1A裝配到凹型弓形件1B內(nèi)。這樣,設(shè)置在凸型弓形件1A連接端面2a上的凸形連接器4的螺栓10插入在凹型弓形件1B之凹形連接器5的接合板23上所形成的凹口22中,并且如圖14所示,螺栓10的接合部分16接合于接合板23的內(nèi)表面,并且借助于該接合力,凸型弓形件1A和凹型連接器1B相連。
而且,弓形件1當(dāng)然不限于混凝土結(jié)構(gòu),它也可以由鋼制成。
此外,在上述實(shí)施例中,一個L形的底板25設(shè)置在凹形連接器5上,并形成了一個間隔,凸形連接器4之螺栓10的頭部15可插入該間隔中,但這個底板25可以省去,并且例如一個中間裝置可安裝在模具上,它形成頭部15可插入其中的間隔。
權(quán)利要求
1.一種弓形件,其中沿拱形弓形件的周向在各連接端面的其中一個連接端面上設(shè)置一個凸形連接器而在另一連接端面上設(shè)置一個凹形連接器,通過將它們沿所挖掘隧道的周向和軸向連接在一起,弓形件就在所挖掘的隧道內(nèi)部形成管形壁;所述凸形連接器具有一底板、一直立于該底板且具有大直徑近端的桿、一個設(shè)置在該桿大直徑部分之底板側(cè)的扁平墊圈、以及一個設(shè)置在該大直徑部分和扁平墊圈之間的彈性部件;以及一個凹形連接器具有一接合板,在該接合板上形成了一個能夠使所述桿從側(cè)面嵌入的凹口,并且通過將桿滑入該凹口中使接合板與桿接合,所述桿插入在所述墊圈和所述底板之間并且借助于所述彈性部件的彈力作用被握緊。
2.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,所述彈性部件包括多個疊置的盤簧。
3.權(quán)利要求2的弓形件,其特征在于,所述各盤簧配置成使它們的錐形方向相反。
4.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,所述接合板具有所形成的傾斜表面,它將所述扁平墊圈在與所述盤簧的接頭處引導(dǎo)至所述接合板的內(nèi)表面。
5.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,所述扁平墊圈與所述接合板具有呈彎曲拱形表面的接觸部位,并且減小了與該接合板的接觸阻力。
6.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,所述桿包括一螺栓,該螺栓的頭部為所述大直徑部分。
7.權(quán)利要求6的弓形件,其特征在于,一個螺母設(shè)置在所述底板上,所述螺栓擰入該螺母中。
8.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,可以在所述凹形連接器的側(cè)面設(shè)置一個凹形部分,嵌入接合板之凹口中的凸形連接器的桿可置于該凹形部分中。
9.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,沿所挖掘隧道周向的連接端面朝向該所挖掘的隧道的軸向傾斜。
10.一種如權(quán)利要求1所述的由混凝土制成的弓形件。
11.權(quán)利要求10的弓形件,其特征在于,一個埋置于混凝土中的錨固桿設(shè)置在所述凸形連接器和凹形連接器上。
12.一種如權(quán)利要求1所述的通過組裝鋼板制成的弓形件。
13.權(quán)利要求1的弓形件,其特征在于,沿所挖掘隧道的軸向連接在一起的各連接端面中的其中一個連接端面上設(shè)置了一個軸向凸形連接器,而在另一連接端面上設(shè)置了一個軸向凹形連接器;所述軸向凸形連接器具有從所述軸向連接表面的一端突出的連接桿;以及所述軸向凹形連接器具有一錐形套筒,所述連接桿插入該套筒中,該套筒沿插入的前進(jìn)方向漸寬,該軸向凹形連接器還具有多個楔形件,該楔形件沿圓周定位、在所述套筒的中心形成所述連接桿的插入錨固孔,并且將該楔形件設(shè)置成通過其外周面與所述套筒的內(nèi)周面接觸而可沿該套筒的縱向自由移動,該軸向凹形連接器還具有一個推動部件,該推動部件將所述楔形件沿所述連接桿的向后插入方向推動。
14.一種如權(quán)利要求13所述的由混凝土制成的弓形件。
15.權(quán)利要求14的弓形件,其特征在于,一個埋置于混凝土中的錨固桿設(shè)置在所述凸形連接器和凹形連接器上。
16.一種如權(quán)利要求13所述的通過組裝鋼板制成的弓形件。
全文摘要
沿所挖掘隧道周向連接的弓形件之周向連接端面的一端為設(shè)有凸形連接器的凸端周向連接端面,另一端為設(shè)有凹形連接器的凹端周向連接端面。提供接合部分的螺栓包括扁平墊圈、盤簧和頭部,螺栓為直立的且制成為凸形連接器。帶有與螺栓配合的凹口的接合板制成為凹形連接器,插入且接合在底板和接合部分之間、在盤簧的彈力作用下被緊緊固定。沿所挖掘隧道軸向連接的弓形件的一個軸向連接端面設(shè)有具有連接桿的軸向凸形連接器,另一端設(shè)有軸向凹形連接器。
文檔編號E21D11/08GK1244624SQ9910172
公開日2000年2月16日 申請日期1999年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月11日
發(fā)明者田內(nèi)英二, 仲野明彥, 染谷洋樹, 松原健太, 岡山獎 申請人:株式會社大林組, 石川島建材工業(yè)株式會社