[发明专利]一种隧道钢架的复合锁脚构件及其受力分析方法

摘要

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种隧道钢架的复合锁脚构件及其受力分析方法。该复合锁脚构件在作用效果上集钢管和H型钢的优点于一身，避免了现有锁脚构件技术方案的不足，使钢架锁脚的效果大幅提高。如果注浆充填型钢与钢管两者间的间隙，还可使其支护效果进一步提高。另外，该复合锁脚构件无论在制作工艺还是组成结构上均较为简单，而且它的组装(H型钢外套钢管)及其与钢架之间的固定钢板均可在钢架锁脚施做之前加工制作完毕，节省了钢架锁脚的施做时间，使锁脚构件更早地发挥支护作用。该受力分析方法，能够快速对复合锁脚构支护作用下钢架拱脚的沉降量、复合锁脚构件以及下伏地基的受力情况进行分析，方便工程设计人员采用和参考。

主权项

1.一种隧道钢架的复合锁脚构件的受力分析方法，其特征在于：所述复合锁脚构件由H型钢（1）外套热轧无缝钢管（2）组成；所述复合锁脚构件的安装过程为：在隧道上台阶开挖并架设钢架后，复合锁脚构件穿过钢架拱脚上方焊接的固定钢板（4），实现钢架的锁脚；所述固定钢板（4）在与钢架焊接之前已按复合锁脚构件中钢管的外径大小和钻孔位置打设预留口，焊接位置位于拱脚上方30~50cm处，其加工制作均在洞外完成；受力分析方法的方法步骤为：步骤1）：建立复合锁脚构件的力学分析模型；步骤2）：确定复合锁脚构件端部与钢架连接处的作用荷载；步骤3）：根据步骤1）建立的力学分析模型和步骤2）确定的复合锁脚构件端部与钢架连接处的作用荷载，求得复合锁脚构件各截面的挠度、弯矩、剪力以及下伏地基反力的分布情况；步骤4）：根据步骤3）得到的复合锁脚构件各截面的挠度、弯矩、剪力以及下伏地基反力，进一步得到拱脚的沉降量、复合锁脚构件的最大弯矩和剪力以及下伏地基的受力；步骤5）：根据步骤4）得到的拱脚沉降量、复合锁脚构件的最大弯矩和剪力以及下伏地基的受力，对拱脚沉降量、复合锁脚构件的强度以及下伏地基的承载力进行验算，若不满足验算要求，须调整复合锁脚构件的设计参数，重新验算直至满足验算要求，最终完成复合锁脚构件的设计。