水中悬浮隧道.pdf

一种水中悬浮隧道，包括隧道本体和钢绳，所述隧道本体由至少三段管段前后连接而成，所述钢绳一端与隧道本体的下端固定连接，所述钢绳的另一端与位于水底的隧道基础固定连接，所述隧道本体的横截面呈层状结构，所述隧道本体包括钢铁内层、混凝土中层和铝制外层，所述混凝土中层套装在钢铁内层外，所述铝制外层套装在混凝土中层外。本实用新型提供一种抗腐蚀性能强、延长使用寿命的水中悬浮隧道。

1.  一种水中悬浮隧道，包括隧道本体和钢绳，所述隧道本体由至少三段管段前后连接而成，所述钢绳一端与隧道本体的下端固定连接，所述钢绳的另一端与位于水底的隧道基础固定连接，其特征在于：所述隧道本体的横截面呈层状结构，所述隧道本体包括钢铁内层、混凝土中层和铝制外层，所述混凝土中层套装在钢铁内层外，所述铝制外层套装在混凝土中层外。

2.  如权利要求1所述的水中悬浮隧道，其特征在于：所述铝制外层为蜂窝状的铝材型挤压结构。

3.  如权利要求1或2所述的水中悬浮隧道，其特征在于：所述隧道本体上固定安装第一螺栓，所述第一螺栓与第一钢锚吊钩固定连接，所述第一钢锚吊钩与钢绳的一端连接，所述隧道基础上安装第二螺栓，所述第二螺栓与第二钢锚吊钩固定连接，所述第二钢锚调头与钢绳的另一端连接。

4.  如权利要求3所述的水中悬浮隧道，其特征在于：所述管段上开有窗孔，所述窗孔上固定安装四块铝板组成的窗户，在隧道本体内侧的窗户的四侧安装四个冷弯不锈钢棱边。

5.  如权利要求3所述的水中悬浮隧道，其特征在于：所述管段的端部安装钢环法兰，所述一个管段端部的钢环法兰与相邻管段端部的钢环法兰通过钢锚杆固定连接，在两个相邻管段连接处的铝制外层之间安装橡胶圈，在一个管段端部的钢铁内层与铝制外层之间放置滑动橡胶圈。

水中悬浮隧道
技术领域
本实用新型属于一种水中悬浮隧道。
背景技术
现有技术中的水中悬浮隧道，包括隧道本体，所述隧道本体悬浮在水中，下部系有绳索，绳索的另一端被放置在不同方向的配重物或水底岩石上；隧道由若干节管段连接而成。例如专利申请号为03153872.X，发明名称为一种半潜式隧道及其架设方法的中国发明专利申请，以及专利申请号为200510034306.X，发明名称为悬浮法海迪隧道的中国发明专利申请。现有悬浮隧道存在的缺陷为：1、隧道本体的防腐蚀性能较弱，使用寿命较短；2、隧道本体与绳索连接结构安装麻烦；3、窗户的防水性能差；4、管段之间密封性能较差。
发明内容
为了克服现有的悬浮隧道的防腐蚀性能较弱、使用寿命短的不足，本实用新型提供一种抗腐蚀性能强、延长使用寿命的水中悬浮隧道。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水中悬浮隧道，包括隧道本体和钢绳，所述隧道本体由至少三段管段前后连接而成，所述钢绳一端与隧道本体的下端固定连接，所述钢绳的另一端与位于水底的隧道基础固定连接，所述隧道本体的横截面呈层状结构，所述隧道本体包括钢铁内层、混凝土中层和铝制外层，所述混凝土中层套装在钢铁内层外，所述铝制外层套装在混凝土中层外。
进一步，所述铝制外层为蜂窝状的铝材型挤压结构。
再进一步，所述隧道本体上固定安装第一螺栓，所述第一螺栓与第一钢锚吊钩固定连接，所述第一钢锚吊钩与钢绳的一端连接，所述隧道基础上安装第二螺栓，所述第二螺栓与第二钢锚吊钩固定连接，所述第二钢锚调头与钢绳的另一端连接。
更进一步，所述管段上开有窗孔，所述窗孔上固定安装四块铝板组成的窗户，在隧道本体内侧的窗户的四侧安装四个冷弯不锈钢棱边。
所述管段的端部安装钢环法兰，所述一个管段端部的钢环法兰与相邻管段端部的钢环法兰通过钢锚杆固定连接，在两个相邻管段连接处的铝制外层之间安装橡胶圈，在一个管段端部的钢铁内层与铝制外层之间放置滑动橡胶圈。
本实用新型的技术构思为：管状结构有一个由三种不同的原材料构成的多层横截面，从而实现了该横截面的“夹层”配置：内层由钢铁制成，中层由混凝土制成，外层由铝制成。因此，该横截面获得了所用原材料之间的协同合作。除易腐蚀外，钢铁的特点是重量轻和因结构构件小而具有较高的机械性能(抗拉强度、抗疲劳性、抗冲击和延展性)。因此，钢铁置于该结构的内部，以防与水接触。除张力性能低外，混凝土的特点是成本低，能稳定阿基米德浮力作用下的重量、压缩时良好的机械性能和对水环境的最佳响应。因此，混凝土为该横截面的中层，执行不同的任务，如保护钢铁不被腐蚀，确保配重，并与轴位的钢管合作，确保隧道的抗剪和抗弯力。钢铁和混凝土管被构想成一个复合结构。最后，除防火性能和刚度低外，铝的特点是抗腐蚀性强、机械阻力和加工性能强。据此，一个蜂窝状的铝材型挤压结构被作为该夹层结构的外伴管放置，以创造一个抗腐蚀层。此外，若有外部冲击力，该铝材型蜂窝状结构可作为能力吸收器使用。
锚固系统由三种系列的钢丝绳制成，这些钢丝绳将该隧道连接到隧道基础上。钢丝绳的端部连接被构想和模拟成球形铰链。从本质上来说，这些球形铰链基于“吊钩”的概念。锚固吊钩是一个不锈钢吊钩，通过一个螺栓系统连接到内部钢隧道管上。该螺栓系统装在一个装满水泥砂浆的金字塔形钢盒中。水泥砂浆浇筑在混凝土浇筑的钢层与铝层之间，并焊接到钢管上。本系统确保系统连接的适当强度与刚度，并方便其安装，隧道与隧道基础之间的锚固连接也采用吊钩构件。这些构件均被融入到基础浇筑中。
窗户具体结构的设计基于从内部钢层通往外部铝层，允许混凝土浇筑和确保防水特性的需要。窗玻璃位于一个由四块铝板制成的预组装箱中。在浇筑混凝土前，将铝板插入阿基米德桥模块中。窗户由内侧的四个冷弯不锈钢棱边构件关闭。
该接头由两个钢环法兰构成，每个法兰都属于相邻模块中的一个。法兰通过高强度钢锚杆相互连接。螺栓法兰位于内部混凝土和钢结构层。在外部铝结构层，模块间压入一个橡胶圈，以确保该连接的防水性。钢和铝构件之间放置一个滑动橡胶圈，以便连接能因温度变化发生相关位移。
本实用新型的有益效果主要表现在：1、隧道本体的防腐蚀性好，延长了使用寿命；2、隧道本体与绳索连接结构安装简单；3、窗户的防水性好；4、管段之间密封性能强。
附图说明
图1是本实用新型的水中悬浮隧道的示意图。
图2是隧道的横截面示意图。
图3是铝材料挤压结构，即图2中A部的放大示意图。
图4是隧道与钢绳的连接关系示意图。
图5是钢钩的示意图。
图6是窗户的示意图。
图7是管段与管段之间的连接关系示意图。
图8是图7中B部的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1—图8，一种水中悬浮隧道，包括隧道本体1和钢绳2，所述隧道本体1由至少三段管段前后连接而成，所述钢绳2一端与隧道本体1的下端固定连接，所述钢绳2的另一端与位于水底的隧道基础固定连接，所述隧道本体1的横截面呈层状结构，所述隧道本体包括钢铁内层3、混凝土中层4和铝制外层5，所述混凝土中层4套装在钢铁内层3外，所述铝制外层5套装在混凝土中层4外。
所述铝制外层5为蜂窝状的铝材型挤压结构。所述隧道本体1上固定安装第一螺栓6，所述第一螺栓6与第一钢锚吊钩7固定连接，所述第一钢锚吊钩7与钢绳2的一端连接，所述隧道基础上安装第二螺栓，所述第二螺栓与第二钢锚吊钩固定连接，所述第二钢锚调头与钢绳2的另一端连接。
所述管段上开有窗孔，所述窗孔上固定安装四块铝板组成的窗户8，在隧道本体内侧的窗户的四侧安装四个冷弯不锈钢棱边9。
所述管段的端部安装钢环法兰10，所述一个管段端部的钢环法兰与相邻管段端部的钢环法兰通过钢锚杆固定连接，在两个相邻管段连接处的铝制外层之间安装橡胶圈11，在一个管段端部的钢铁内层与铝制外层之间放置滑动橡胶圈12。
本实施例中，钢铁的特点是重量轻和因结构构件小而具有较高的机械性能(抗拉强度、抗疲劳性、抗冲击和延展性)。因此，钢铁置于该结构的内部，以防与水接触。除张力性能低外，混凝土的特点是成本低，能稳定阿基米德浮力作用下的重量、压缩时良好的机械性能和对水环境的最佳响应。因此，混凝土为该横截面的中层，执行不同的任务，如保护钢铁不被腐蚀，确保配重，并与轴位的钢管合作，确保隧道的抗剪和抗弯力。钢铁和混凝土管被构想成一个复合结构。最后，除防火性能和刚度低外，铝的特点是抗腐蚀性强、机械阻力和加工性能强。据此，一个蜂窝状的铝材型挤压结构被作为该夹层结构的外伴管放置，以创造一个抗腐蚀层。此外，若有外部冲击力，该铝材型蜂窝状结构可作为能力吸收器使用。
锚固系统由三种系列的钢丝绳制成，这些钢丝绳将该隧道连接到隧道基础上。钢丝绳的端部连接被构想和模拟成球形铰链。从本质上来说，这些球形铰链基于“吊钩”的概念。锚固吊钩是一个不锈钢吊钩，通过一个螺栓系统连接到内部钢隧道管上。该螺栓系统装在一个装满水泥砂浆的金字塔形钢盒中。水泥砂浆浇筑在混凝土浇筑的钢层与铝层之间，并焊接到钢管上。本系统确保系统连接的适当强度与刚度，并方便其安装，隧道与隧道基础之间的锚固连接也采用吊钩构件。这些构件均被融入到基础浇筑中。
窗户具体结构的设计基于从内部钢层通往外部铝层，允许混凝土浇筑和确保防水特性的需要。窗玻璃位于一个由四块铝板制成的预组装箱中。在浇筑混凝土前，将铝板插入阿基米德桥模块中。窗户由内侧的四个冷弯不锈钢棱边构件关闭。
该接头由两个钢环法兰构成，每个法兰都属于相邻模块中的一个。法兰通过高强度钢锚杆相互连接。螺栓法兰位于内部混凝土和钢结构层。在外部铝结构层，模块间压入一个橡胶圈，以确保该连接的防水性。钢和铝构件之间放置一个滑动橡胶圈，以便连接能因温度变化发生相关位移。