一种钢壳-混凝土组合结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111779029A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010697372.X(22)申请日2020.07.20(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人李永轩刘玉擎陈伟乐宋神友钟辉虹刘健金文良张长亮(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人韩雪梅(51)Int.Cl.E02D29/063(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种钢壳-混凝土组合结构(57)摘要本发明公开一种钢壳‑混凝土组合结构，包括钢壳结构和钢壳结构内部填充的混凝土，钢壳结构由上面板、下面板、横向隔板和纵向隔板焊接而成，上面板纵向焊接型钢加劲肋，并在型钢加劲肋之间布置焊钉；下面板纵向焊接型钢加劲肋，横向焊接板肋；横向隔板为波折钢板，纵向隔板为平钢板，横向隔板与纵向隔板相互垂直；混凝土为自密实混凝土，通过上面板预留的浇筑孔进行混凝土浇筑，形成一个钢壳和混凝土组合结构单元，各个舱室连续布置形成钢壳与混凝土的组合结构。该钢壳‑混凝土组合结构，结构设计合理、传力明确、经济安全、施工方便，且解决了现有钢壳混凝土组合结构横向抗剪刚度较低、横向隔板与混凝土组合效应弱、施工难度大的缺点。CN111779029ACN111779029A权利要求书1/1页1.一种钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：包括钢壳结构和所述钢壳结构内部填充的混凝土，所述钢壳结构由上面板、下面板、横向隔板和纵向隔板焊接而成，所述上面板纵向焊接型钢加劲肋，并在型钢加劲肋之间布置焊钉；所述下面板纵向焊接型钢加劲肋，横向焊接板肋；所述横向隔板为波折钢板，所述纵向隔板为平钢板，所述横向隔板与纵向隔板相互垂直；所述混凝土为自密实混凝土，通过所述上面板预留的浇筑孔进行混凝土浇筑，形成一个钢壳与混凝土组合结构单元，各个舱室连续布置形成钢壳与混凝土的组合结构。2.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：多道所述横向隔板横向平行布置，且每道横向隔板的厚度不小于12mm。3.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述横向隔板上不设或设有若干道竖向加劲肋。4.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述横向隔板可采用1000型波折钢板或1200型波折钢板或1600型波折钢板或采用自制波折钢板。5.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述纵向隔板上不设或设有若干道竖向加劲肋。6.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述上面板和下面板的纵向所设的型钢加劲肋为T型钢或角钢或球扁钢或槽钢，且型钢加劲肋的高度为150～250mm。7.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述上面板上所设焊钉直径为16～22mm，长度为150～200mm，且焊钉的高度不超过上面板上的型钢加劲肋的高度，相邻两焊钉的间距不超过300mm。8.根据权利要求1所述的钢壳-混凝土组合结构，其特征在于：所述上面板的顶部预留有浇筑孔和出气孔。2CN111779029A说明书1/4页一种钢壳-混凝土组合结构技术领域[0001]本发明涉及隧道结构技术领域，特别是涉及一种钢壳-混凝土组合结构。背景技术[0002]钢壳-混凝土组合结构是一种由钢壳和内部填充混凝土两部分组成的组合结构，应用于矩形断面海底沉管隧道的顶板、底板、外墙、中墙。传统设计的钢壳混凝土结构往往为圆形断面，在较少车道时广泛应用；而对于多车道隧道若采用圆形断面，其断面直径过大，净空过高，利用率低，从而多为采用矩形断面的隧道。而矩形断面隧道往往以钢筋混凝土沉管隧道为主，面临着抗裂性、耐久性等多重难题的考验。相比之下，矩形断面的钢壳混凝土沉管隧道既能够解决防水抗震问题，又能够提高断面利用率，还可以提高预制化水平保证施工精度，近年来在国内重大工程中得到积极推广和应用。[0003]随着断面宽度增加，单孔顶板跨度不断增大，隧道的横向剪力成为结构安全的主要影响因素，横向隔板也成为结构的关键构造。由于结构施工时先形成钢壳结构，后采用自密实混凝土通过上面板预留的浇筑孔进行浇筑，舱室内大体积混凝土的自重荷载产生的剪力在施工过程中由横向隔板传递。但是，目前设计中横向隔板往往为平钢板，其抗剪刚度较弱，施工荷载引起的结构变形较大，导致结构顶板下挠问题突出，成为了结构施工质量和安全的主要问题。其次，在长期荷载作用下，平钢板作为横向隔板时，其对两侧混凝土的约束性较小，两侧舱室内混凝土可能出现开裂，进一步影响隧道横向抗剪刚度和结构的长期性能。此外，在没有浇筑混凝土时，平钢板竖向刚度不足，需要设置多道竖向、横向加劲肋以防止局部屈曲，但封闭空间内的焊接操作是极为困难的，且这种