一种大跨度地下结构.pdf

本发明涉及一种大跨度地下结构，其顶板包括主要受力构件（拱肋、梁或索），其主要受力构件两端支撑在冠梁上，其特征是，在主要受力构件中部设置节点，通过预应力吊索（或吊杆）将这些节点张拉于顶板斜上方的锚固梁上。本发明有效地减小了顶板中主要受力构件两端的应力集中、减小了构件内力、减小了构件的截面，增强了构件的承载能力，从而增强了结构的承载能力。本发明适用于暗挖大跨度地下结构。

1.  一种大跨度地下结构，其顶板包括主要受力构件（拱肋61、梁62或索63），主要受力构件的两端支撑在冠梁41上，其特征在于：在主要受力构件中部设置节点3，通过预应力吊索5（或吊杆）将这些节点3张拉于顶板斜上方的锚固梁42上。

2.  根据权利要求1所述的大跨度地下结构，其特征在于顶板主要受力构件采用拱肋61或梁62时，采用钢筋混凝土或拼装钢结构。

3.  根据权利要求1所述的大跨度地下结构，其特征在于主要受力构件（拱肋61、梁62或索63）之间设置次要受力构件7。

4.  根据权利要求1所述的大跨度地下结构，其特征在于这种结构的还包括初支8（喷射混凝土支护或喷网支护）和二次衬砌9。

5.  根据权利要求1所述的大跨度地下结构，其特征在于吊索5（或吊杆）中的预应力大小可以根据顶变的变形量测数据进行调整。

一种大跨度地下结构
技术领域
本发明涉及一种地下结构，尤其涉及一种暗挖大跨度地下结构。
背景技术
地下结构的支护体系由岩体和支护结构组成，支护结构的结构类型包括拱形结构、矩形框架结构、梁板结构、索结构等。对大跨度地下结构，其顶板采用拱肋、梁或索为主要受力构件时，主要受力构件（拱肋、梁或索）由于跨度较大，存在如下缺点：（1）构件（拱肋、梁或索）两端应力集中过大，需要较大的地基承载力；（2）构件的内力过大；（3）构件的截面尽寸过大；（4）结构的承载能力相对较小。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种大跨度地下结构，其顶板中主要受力构件（拱肋、梁或索）的两端应力集中相对较小、构件内力相对较小、构件的截面尺寸相对较小、结构的承载力相对较大。
本发明采用的技术方案是：一种大跨度地下结构，其顶板包括主要受力构件（拱肋61、梁62或索63），主要受力构件的两端支撑在冠梁41上，在其中部设置节点3，通过预应力吊索5（或吊杆）将这些节点3张拉于顶板斜上方的锚固梁42上。通过对这些节点有力的悬吊，减小了构件的计算跨度。
进一步地，主要受力构件为拱肋61或梁62时，由钢筋混凝土或拼装钢结构构成。
进一步地，在主要受力构件（拱肋61、梁62或索63）之间设置次要受力构件7。
进一步地，这种大跨度地下结构包括初支8（喷射混凝土支护或喷网支护）和二次衬砌9。
进一步地，这种结构的吊索5（或吊杆）中的预应力大小可以调整。
本结构的实现布骤：
（1）在结构顶板主要受力构件的两端暗挖小导洞1，结构顶板斜上方暗挖小导洞2；
（2）在两个小导洞1之间，纵向间隔一定距离开设横向小导洞11，其中，结构顶板采用拱肋61、梁62或索63时，对应地开设拱形横向小导洞、直线形横向小导洞或悬链形横向小导洞；在横向小导洞11设置节点3处至小导洞2处开设倾斜小导洞21；
（3）在小导洞1中浇筑冠梁41，小导洞2中浇筑锚固梁42，进一步地，可以在小导洞1和小导洞2外侧壁打设锚杆，上述锚杆连接在冠梁41和锚固梁42上；
（4）在横向小导洞11里设置主要受力构件，主要受力构件的两端支承在冠梁41上；倾斜小导洞21中设置吊索5，吊索5的一端连接在主要受力构件的节点3上，另一端连接在锚固梁42上；具体地，当主要受力构件为拱肋61或梁62时，主要受力构件采用钢筋混凝土或装配式构件，先建好主要受力构件，后再张拉吊索5；当主要受力构件为索63时，先张紧索63，后张拉吊索5；
（5）进一步地，可以回填横向小导洞11、倾斜小导洞21；可以在主要受力构件之间设置小拱、小梁、索作为次要受力构件7；
（6）在顶部结构的保护下，开挖顶板下方土层，可以采用喷射混凝土或喷网对结构顶板进一步支护8，边开挖边对侧墙部位初支8，最后对结构施以二衬9。
本发明的有益效果是，通过在顶板的主要受力构件中部设置节点，对主要受力构件进行了的悬吊，减小了构件的计算跨度，增强了主要受力构件的承载能力，具体地表现在主要受力构件两端应力集中程度、构件的内力、构件的截面尺寸得到了减小，结构的承载能力相对较大。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的轴侧图。
图2～6为本发明第一较佳实施例的施作过程。
图7为本发明的第二较佳实施例。
图8为本发明的第三较佳实施例。
图9为本发明的第四较佳实施例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的第一较佳实施例，一种大跨度地下结构，其顶板包括主要受力构件拱肋61，构件两端支撑在冠梁41上，构件中部设置节点3，通过预应力吊索5（或吊杆）将这些节点3张拉于顶板斜上方的锚固梁42上。通过对这些节点的悬吊，减小了构件的计算跨度。
进一步地，顶板采用拱肋61可以采用钢筋混凝土或拼装钢结构；这种结构还包括初支8（喷射喷混凝土支护或喷网支护）和二次衬砌结构。根据拱顶的变形量测数值可调整吊索5（或吊杆）的张力。
图2～6为本发明第一较佳实施例的施作过程。第一步，如图2所示，暗挖顶板主要受力构件两端小导洞1，开挖顶板斜上方小导洞2；第二步，如图3所示，在两个小导洞1之间，纵向间隔一定距离开设横向小导洞11，在横向小导洞11设置节点3处至小导洞2处开设倾斜小导洞21；第三步，如图4所示，在小导洞1施作冠梁41，在小导洞2施作锚固梁42，进一步地，可以在施作冠梁41和锚固梁42前在小导洞1或小导洞2外侧打设锚杆，锚杆端头连接在冠梁41或锚固梁42里；在横向小导洞11中施作拱肋61，可以采用钢筋混凝土或拼装钢结构，拱肋61两端支承在冠梁41上；在倾斜小导洞21中施作吊索5（或吊杆），吊索5的一端连接在拱肋61的节点3，另一端连接在锚固梁42上，对吊索5施过预应力；第四步，如图5所示，小量开挖顶板下部土体，对顶部进行初支8（喷射混凝土或喷网支护）；第五步，大面积开挖顶板下部土体，边开挖边对侧墙进行初支8，最后对结构进行二次衬砌9。
图7为本发明的第二较佳实施例，与第一较佳实施例不同之处在于，主要受力构件之间设置了次要受力构件7，这些次要受力构件可以是小拱、次梁或索。图8为本发明的第三较佳实施例，与第一较佳实施例不同之处在于，顶板的主要受力构件为梁62。图9为本发明的第四较佳实施例，与第一较佳实施例不同之处在于，顶板的主要受力构件为索63。