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隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础. 本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量$S$小和协同度$\xi$优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法.
关键词: 隧道工程, 支护结构体系, "支护——围岩"动态作用, 协同作用, 支护结构设计
Abstract:
Tunnel support structure system is the key of controlling the stability of surrounding rock, which is also the basic task of tunnel design, while systemic understanding of the process and mechanism of interaction among support structures is the basis of quantitative design. This paper embarks from structural property of tunnel surrounding rock and the constitutive property of support effect, the basic function of tunnel support that "mobilizing" and "assisting" surrounding rock bearing is put forward, of which the function distribution principle and realization way are clarified, namely, through the guarantee role of advanced support, the core role of primary support and safety reserve role of secondary lining to complete. In view of three advanced failure modes including the positive extrusion, the forward type caving and posterior tilt falling of surrounding rock, the corresponding advanced support pattern and its effect evaluation method are given respectively. The primary support is the main undertaker of tunnel surrounding rock additional load, including the anchorage system and the arch and shotcrete structure, whose bearing function is carried out by "mobilizing" and "assisting" surrounding rock respectively, and also have the function of "bracing" and "protecting". The connotation of secondary lining structure as security reserve function is illuminated. The relationship between load sharing ratio and stiffness matching and support time of secondary lining structure is established, according to which the suggestive values of structure parameters and support time of secondary lining are provided. The collaborative support optimization model is set up based on the three stages of the interaction between advanced support, primary support, secondary lining and surrounding rock, whose targets are minimizing surrounding rock deformation S and optimizing synergy degreeξ. Three levels of synergy including relations between support structure system and surrounding rock, different support structures and different support structure elements are clarified. And a collaborative optimization design method for tunnel support structure is proposed.
角钢弯曲机
弯曲机分卧式和立式两种，根据不同的轴布置也可分为上调式和下调式，它是弯曲铝合金异型材、扁钢、方钢、圆钢、角钢、I型钢、H型钢、方管、矩形管、圆管等型材的先进机器。可根据用户的要求订制不同的模具。4辊都是主动辊、有4个独立的液压马达驱动。卷制速度快、精度高。
型材弯曲机产品用途：型材弯曲机是21世纪较为先进的型材成型设备，被广泛应用于汽车、电梯、石油，化工，钢构，机械制造等及其他行业各种圆形法兰的制作。
型材弯曲机特点：型材弯曲机可一次上料完成型材的预弯，卷圆和校圆工序；型材弯曲机结构先进，功能全，可根据用户使用情况立放或卧放。
型材弯曲机工作原理：型材弯曲机为直线下调式型材卷弯机，机器的两个边辊为主传动辊，也可以三个工作辊为主传动辊，上辊位置固定，下辊向上夹紧工件防止截面变形，两个边辊对应上辊做直线升降运动，液压控制，位移数字显示，有利于控制型材成形过程，两侧有数控托辊及扭曲纠正装置，有利于保证非对称截面型材的卷制质量及成型双曲面工件。
角铁卷圆机分电动和液压角铁卷圆机，可根据不同的需要更换轧辊，可卷角铁，扁铁，圆管，槽钢，方通等等。三轧辊在工作时可调校轧辊间隙，节省材料
角铁卷圆机是将碳钢、不锈钢、有色金属型材（角钢、带钢、槽钢、管子等）卷制成直径ф320-ф6000mm的圆环和法兰的一种高质量、益的卷圆装置。其结构独特，具有体积小、能耗低、效率高、无噪音、安装使用方便、操作简单、承载能力强、寿命长、卷圆速度快、产品质量可靠等优点。代替了原有钢板下料、对接、校正、车床加工等复杂工艺，并节省了氧气、乙炔、劳动力、原材料等，是制造法兰的先进母机。该产品广泛适用于风机、桥梁模板、化工设备、电缆线架、矿用防爆开关、离心机等机械设备行业的应用。也适用于对外加工，利润丰厚。
WGJ-250全自动电液控制型冷弯机主要参数:
可弯曲：工字钢、U型钢、槽钢、H型钢、轨道钢、角钢等
外型尺寸：（长×宽×高）2.5m×2.0m×1.3m
总功率：10Kw
电压：380V
液压系统压力：20Mpa
油缸推进速度：1-13mm/s
主驱动轮转速：7r/min
弯曲半径：1.5-2m
冷弯机简介：
WGJ系列全自动电液控制型冷弯机可将型钢，如：槽钢、工字钢、H型钢、U型钢、角钢、钢管等弯曲成圆形、弧形等工件。适用于：隧道支护拱架弯曲，引水工程支护槽钢拱架弯曲，东三省粮仓钢构架弯曲制作等。
冷弯机特点：
结构简单、操作方便、顶弯力大、成型率高、结实耐用、一机多用等优点。
数控液压触屏式工字钢弯拱机，在普通工字钢弯拱机增加数控装置，将触屏、按钮、旋钮、液晶显示屏结合在一起，可采取手动或者数控两种控制，使机器在施工中较普通型优势呈现倍数增加。
数控弯拱机新增三大特点：
1，控制方面：数控弯拱机有PLC程序控制器控制，全液压系统自动读数器可手动控制也可数控控制。
2，操作方面：油缸进度尺寸自动定位，省去人工测量，弯曲尺寸自动读数
3，方面：双重自动关机系统，到达设计尺寸或者无料时自动关机，自动停车。
液压冷弯机/弯拱机结构及工作原理
1.液压冷弯机结构：该设备由主电机、减速器、滚轮、油泵电机、齿轮油泵、溢流阀、电磁换向阀、工作油缸、顶轮及油箱等部件组成，参见电器原理图、液压原理图。
2.液压弯拱机工作原理：把工字钢放在冷弯机上，与减速器带动的滚轮接触后，将压紧手柄进给锁紧，启动电机油泵组，由电动油泵输出的高压油经溢流阀（可调整所需压力），进入聚成块到电液阀，有电液阀和点动开关（点进、点退）控制油缸工作，工作油缸推进，将工字钢与三个支撑滚轮压紧并未发生弯曲变形时开始计算，油缸再推进的长度进程为每次10mm-15mm，开主电机正转或反转，由主电机带动工字钢工作，反复操作，达到所需为止。
使用须知
1.设备安装在坚硬的基础面上，找正，以进给导轨面处于水平位置为准。
2.工字钢须在水平的工作台上（带有滚动的工作台）工作。
3.使用前须加油（减速器加30#机油，油箱加46#液压油），以后定期更换油。
工字钢冷弯机，也成为工字钢弯拱机、弯弧机等等，主要用于隧道支护工字钢拱架的弯曲和制作。
隧道拱架是指在隧道工程如公路隧道工程，铁路隧道工程，军事隐蔽工程，矿山，煤矿，铁矿等的巷道，水电站引水洞等工程的施工中用于支护洞体或掩体所用的钢支架，一般是型钢或者钢筋按照要求的弧度和长度制作，制作成一个个单元件，然后在施工现场安装，之后再进行锚杆安装，连接钢筋焊接，钢筋网片焊接，进行喷混凝土锚喷结束隧道施工中的初期支护。
拱架在隧道施工中的作用就是支护洞体，它与锚杆，钢筋网片，连接钢筋，混凝土等组成一个刚体不让其垮塌。在施工后不能取下来重复使用，是一直支护在隧道里面的。
新机器在开始工作前，要试机，机器调试好。
1.检查电源是否正常。
2.检查电机油泵组是否正转。
3.将压力表开关打开，溢流阀调压手轮松开。
4.点动电机，检查旋转方向是否正确。
5.检查电液阀和点动开关是否正常。
6.准备工作无误后，启动电机，将压力调至10Mpa，试运行三分钟左右，如果运转正常，准备正式工作。
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