本发明涉及一种由加固混凝土构成的隧道衬砌管片，其中，该隧道衬砌管片具有用于纵向接缝的载荷传递面。
背景技术
隧道管通常用盾构驱动的隧道衬砌管片环制造。采用这种施工方法时，隧道管由沿隧道纵向前后相继地布置的隧道衬砌管片环组成。每个隧道衬砌管片环例如由六至十个沿着隧道衬砌管片环的圆周分布的单独的隧道衬砌管片组成。隧道衬砌管片在隧道管附近由加固混凝土制成预制部件。所谓环缝位于相邻的两个隧道衬砌管片环之间。所谓的纵向接缝位于隧道衬砌管片环的隧道衬砌管片之间。
隧道管由于其自重且由于从隧道管邻近的山脉或土壤材料沿径向作用的压力而被加载。在施工实践中，沿隧道管的纵向延伸方向经常出现不同大小的径向压力。隧道衬砌管片在隧道管内通常具有恒定的厚度。因此，隧道衬砌管片的厚度尺寸是针对径向压力的最大值进行确定的，或者在隧道管的负载较重的部分使用由钢制成的特殊隧道衬砌管片。然而，钢制隧道衬砌管片比加固混凝土隧道衬砌管片贵得多。
在两个加固混凝土隧道衬砌管片之间的纵向接缝处的荷载传递面积小于隧道衬砌管片的横截面积。隧道衬砌管片在径向截面中的横截面积由宽度b1和厚度d1的乘积得出。隧道衬砌管片或隧道衬砌管片环在隧道纵向上的宽度b1通常在1.5m和2.5m之间。隧道衬砌管片的厚度d1通常介于0.2m和0.7m之间。
为了避免加固混凝土预制隧道衬砌管片的边缘剥落，且为了使隧道衬砌管片更易于安装，在纵向接缝中产生对于在环方向上传递压力所需的荷载传递面积，其具有小于宽度b1的宽度b0和小于厚度d1的厚度d0。因此，在纵向接缝内的载荷传递面积中，只有一个由宽度b0和厚度d0的乘积得出的面积可用。
宽度b0约为宽度b1的85％～95％。厚度d0约为厚度d1的45％～55％。为了能实现估计纵向接缝中的横截面减少量，使用上述范围(90％和50％)的平均值来计算载荷传递面积的大小。结果是，荷载传递面积仅为隧道衬砌管片的横截面积的45％。在计算可由载荷传递面积吸收的压力时，混凝土的单轴设计抗压强度fcd可以根据EN 1992-1-1第6.7节的规范以系数
增大。对于上述示例，该系数等于1.49，其中，载荷传递面积b0·d0等于横截面积b1·d1的45％。
对于混凝土的单轴设计强度等于fcd的纵向接缝，在中心载荷的情况下，纵向接缝中可传递的压力将为b0·d0·fcd·kc＝0.45·b1·d1·fcd·1.49＝0.67·b1·d1·fcd。这相当于在隧道衬砌管片的远离纵向接缝的横截面中可以吸收的压力的67％。因此，对于隧道衬砌管片的厚度d1的尺寸确定来说，纵向接缝中的载荷传递证明至关重要。
因此，过去提出了许多建议，以便增大在两个加固混凝土隧道衬砌管片之间的纵向接缝中可吸收的压力。
AT 518 840 A1中描述了一种用于提高在纵向接缝中可吸收的压力的方法。在安装状态下因在纵向接缝的载荷传递面中的压力而受到负荷的第一个隧道衬砌管片和第二个隧道衬砌管片中，在隧道衬砌管片的邻近纵向接缝的区域中安装了增强体。加强体由钢或不锈钢构成。传力体在隧道衬砌管片厚度方向上的尺寸等于隧道衬砌管片厚度d1。传力体的高度选择得足够大，使压力可以从载荷传递面传递到传力体的下侧，并且传力体下侧的混凝土以b1乘以d1的面积均匀地受力。这样就解决了纵向接缝中的传力问题。AT 518 840 A1中所示的解决方案的缺点在于：
-加强体由钢或不锈钢构成，因此制造昂贵；
-隧道管外侧的钢制加强体可能会腐蚀，无法从隧道内部评估腐蚀过程的进展；
-发生火灾时，加强体将很快失去其承载能力。
在EP 1 243 753 A1中描述了由钢制成的耦接部件，这些耦接部件可以布置在环形接缝和纵向接缝中。耦接部件能够实现与作为互补耦接部件延伸经过第二隧道衬砌管片的大部分长度的弹簧部件形状配合地连接。还可以在根据本发明的隧道衬砌管片的位于纵向接缝侧的表面中浇筑钢嵌件。此外，隧道衬砌管片的在纵向接缝侧的整个表面可以由钢嵌件形成。EP 1 243 753 A1中所示的解决方案的缺点在于：
-耦接部件由钢构成，因此制造昂贵；
-由钢制成的布置在纵向接缝中的耦接部件可能会腐蚀；
-发生火灾时，耦接部件将很快失去其承载能力。
在DE 25 22 789 C3中描述了具有由球墨铸铁制成的细长部件构成的加固件的隧道衬砌管片。通过引入间隙的粘合剂，压力从由球墨铸铁制成的部件传递到轴承上，并从该轴承传递到端部部件上。DE 25 22 789 C3中所示的解决方案的缺点在于：
-端部部件和轴承由金属材料构成，因此制造昂贵；
-布置在纵向接缝中的端部部件可能会腐蚀；
-发生火灾时，端部部件将很快失去承载能力。
在1975年的JP 1 502 207中描述了在纵向接缝中具有钢制部件的隧道衬砌管片的另一个实施方式。JP 1 502 207中没有说明纵向接缝中横截面面积的减小，这在采用隧道衬砌管片的现代隧道施工中很常见。由钢制成的箱形凹槽部件安装在隧道衬砌管片的与纵向接缝邻接的侧面中。这些凹槽部件能实现两个相邻的隧道衬砌管片通过螺旋连接进行连接。此外公开了将加固件焊接到凹槽部件上。这些加固件主要用于把隧道衬砌管片中的凹槽部件固定。然而，当压力在纵向接缝中传递时，它们会吸收部分压力，将其传递到隧道衬砌管片的混凝土中。JP 1 502 207中所示的解决方案的缺点在于：
-凹槽部件由钢构成，因此制造昂贵；
-布置在纵向接缝中的凹槽部件可能会腐蚀；
-发生火灾时，凹槽部件将很快失去承载能力。
在JP 11 287 093 A中描述了在纵向接缝中具有钢制部件的隧道衬砌管片的另一个实施方式。JP 11 287 093 A中没有说明纵向接缝中横截面面积的减小，这在采用隧道衬砌管片的现代隧道施工中很常见。C形钢部件通过拧入的加固件锚固在隧道衬砌管片中，这些钢部件安装在隧道衬砌管片的与纵向接缝邻接的侧面中。在隧道衬砌管片的组装过程中，钢制连接部件被插入C形钢部件中。此外，JP 11 287 093 A表明，C形钢部件的端面在安装状态下具有等于距离T的两倍的距离S。因此在隧道衬砌管片环中无法沿着C形钢部件在纵向接缝中传递压力。
US 1,969,810中描述了在纵向接缝区域中具有加固件的隧道衬砌管片的另一实施方式。隧道衬砌管片采用沿环方向布置的加固件进行加固。在1931年进行本公开时，只有具有光滑表面的加固件可用。为了实现使加固件更好地锚固在混凝土中，因此提出将加固件的端部加宽或产生V形锚固。此外提出，相邻隧道衬砌管片环中的隧道衬砌管片的纵向接缝相互偏移，以便实现隧道衬砌管片环中的法向压力在纵向接缝区域内通过环接缝进入相邻的隧道衬砌管片环中，并在那里被加固件部分吸收。这种载荷传递机制被称为“周向之字形路径”。
这种载荷传递机制在现实中不起作用，因为环接缝可能会因混凝土收缩而打开。在上个世纪30年代，关于混凝土收缩行为的知识还不够充分。
技术实现要素：
本发明的目的是，提出一种隧道衬砌管片，其与现代隧道施工中目前使用的隧道衬砌管片相比，具有更高的承载能力，并且相比于已知的隧道衬砌管片可更便宜地制造，以及具有更高的耐用性和更高的耐火期。
该目的通过一种由加固混凝土构成的隧道衬砌管片得以实现，其中，该隧道衬砌管片具有用于纵向接缝的载荷传递面，其中，在该隧道衬砌管片中安装至少一个带有端面的钢筋，其中，该钢筋适当地布置在隧道衬砌管片中，使得在端面中的钢筋重心轴的切线与载荷传递面的法线夹成在0°和45°之间的角度，其中，端面布置在相距载荷传递面一定距离处，该距离在0mm和50mm之间，优选在0mm和10mm之间。
通过根据本发明布置在隧道衬砌管片中的钢筋—这些钢筋有利地附加于混凝土的加固件存在，该隧道衬砌管片相比于现有技术的隧道衬砌管片可以更便宜地制造，却具有更高的耐久性和耐火期。通过隧道衬砌管片的钢筋，还在载荷传递面上实现了特别好的力传递，该载荷传递面位于隧道衬砌管片和属于同一隧道衬砌管片环的另一个隧道衬砌管片之间。
对根据本发明的隧道衬砌管片进行的试验表明，即使所述距离大于0mm，并且在钢筋的端面和载荷传递面之间例如存在混凝土，仍然可以通过钢筋传递载荷。特别优选的是，在根据本发明的布置中在隧道衬砌管片内设置两个或更多个钢筋。
钢筋优选为带肋加固筋，由此在纵向接缝区域内实现改善地将力传递到混凝土上。替代地，也可以使用不带肋的钢筋。
在一个实施方式中，例如如果钢筋的长度小于隧道衬砌管片沿圆周方向的长度的三分之一，则钢筋可以是直的。钢筋优选地具有基本上与隧道衬砌管片的曲率相等的曲率，以便能够实现改进的安装。
钢筋优选地安装在相距隧道衬砌管片的中心平面一定距离处。由此可以在隧道衬砌管片的中心平面中在载荷传递面内安装导杆。
有利的是，钢筋适当地安装在隧道衬砌管片中，从而在钢筋的表面和载荷传递面的过压区域的边缘之间设置混凝土覆盖层，由此相比于布置在过压区域之外，钢筋具有更大的耐用性。
钢筋优选具有在10mm和100mm之间，特别优选在20mm和50mm之间的直径，由此在力传递的适用性和重量或成本之间实现良好的折衷。
如上所述，可以按所提到的距离例如布置用来制造大部分隧道衬砌管片的混凝土。然而替代地也可以规定，在所述距离附近设置钢棒的加宽部，这引起更好的力传递。
在所提到的实施方式中，加宽部例如可以是拧上的端部件、焊接的钢板或钢筋的加厚部。加宽部可以由与钢筋相同的材料制成。
有利的是，钢筋的长度等于隧道衬砌管片的展开长度减去距离的两倍。钢筋因此可以延伸穿过隧道衬砌管片的整个长度，并且在隧道衬砌管片的两端引起力传递。替代地，在根据本发明的布置中，可以在隧道衬砌管片的两端分别单独地设置较短的钢筋。
如果钢筋的长度等于隧道衬砌管片的展开长度减去距离的两倍，则特别优选的是，钢筋的加宽部设置在距离之一附近。这种隧道衬砌管片可以安装在隧道衬砌管片环中，使得钢筋的无加宽部的一端分别与钢筋的带加宽部的一端对齐。对于这种结构，因此不必考虑使用两种不同类型的隧道衬砌管片。
此外优选地，至少两个所述钢筋安装在隧道衬砌管片中，其中，这两个钢筋布置在共同的板上，该板具有比隧道衬砌管片的混凝土更高的抗压强度。因此可以平面地实现两个或多个钢筋的力传递，这虽然使得隧道衬砌管片的构造变得困难，但进一步改进了力传递。
在所提到的实施方式中，板优选地由钢制成，并且两个钢筋都焊接到板上，由此可以把钢板设计得特别耐用，并且可以与钢筋连接。
有利的是，钢筋的端面与钢筋的重心轴夹成在60°和90°之间，优选在75°和90°之间的角度。因此根据本发明，钢筋可以具有相对于重心轴倾斜的端面，以便单独地适应在载荷传递面和端面之间围成的空间。
在另一优选的实施方式中，在所述距离处存在硬化的砂浆，该砂浆具有比隧道衬砌管片的混凝土更高的抗压强度，其中，砂浆特别优选地位于凹部中，该凹部通过在混凝土硬化后去除的填充材料而形成。由此可以适当地填充该距离，使得载荷传递面更加耐用。
优选地，隧道衬砌管片在制造期间具有模板，该模板相距钢筋的端面处于0.1mm和50mm、优选0.1mm和10mm的距离处。
此外优选地，钢筋为带肋的加固筋，其沿环方向布置在隧道衬砌管片的内侧和/或外侧，并在纵向接缝的区域中制成两个弯曲部，从而使钢筋的两个不同的区段平行于隧道衬砌管片的圆周方向伸展。通过隧道衬砌管片的这种结构，可以调整本来为隧道衬砌管片设置的加强筋，以将该加强筋设计为根据本发明的钢筋。这样做的优点是，无需把额外的钢筋引入到隧道衬砌管片中，从而可以节省重量和成本。
尤其当多个所述隧道衬砌管片组装成隧道衬砌管片环时，出现根据本发明的各个隧道衬砌管片的优点。隧道衬砌管片环至少包括根据上述实施方式的第一隧道衬砌管片和第二隧道衬砌管片，由此可以实现特别优选的隧道衬砌管片环，其中，隧道衬砌管片的载荷传递面至少部分地彼此相对，从而在这些隧道衬砌管片之间形成纵向接缝，其中，在第一隧道衬砌管片的钢筋端面中的重心轴的切线与载荷传递面在第一交点处相交，其中，在第二隧道衬砌管片的钢筋端面中的重心轴的切线与载荷传递面在第二交点处相交，其中，第一和第二交点彼此相距小于50mm，优选地小于10mm的距离。对于该隧道衬砌管片环，根据本发明的具有钢筋的两个隧道衬砌管片因此布置成使得力从一个隧道衬砌管片的钢筋传递到另一隧道衬砌管片的钢筋上。
对于所述的隧道衬砌管片环，有利的是，第一隧道衬砌管片的钢筋具有与第二隧道衬砌管片的钢筋不同的直径。在此，这些隧道衬砌管片可以在其端部具有不同厚度的钢筋，从而隧道衬砌管片环例如可以由相同的隧道衬砌管片制成。
此外优选地，第一和第二隧道衬砌管片彼此间经过布置，使得在它们之间形成的纵向接缝中的安装误差小于20mm，优选地小于10mm，这实际上为根据本发明的隧道衬砌管片环提供了足够的精度。
附图说明
下面借助附图中所示的非限制性实施例来描述本发明。在这些示意图中分别示出：
图1为具有六个隧道衬砌管片的隧道管的横剖视图。
图2示出了图1的细节A；
图3是沿着图2中的线III-III剖切的剖面图；
图4示出了对应于图2的具有隧道衬砌管片的细节，这些隧道衬砌管片在厚度方向上相互间具有偏移；
图5为对应于图3的具有隧道衬砌管片的剖视图，这些隧道衬砌管片在宽度方向上相互间具有偏移；
图6是沿着图4和图5的线VI-VI剖切的剖面图；
图7是根据第二实施方式的纵向接缝的对应于图2的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图8是图7的VIII-VIII剖面图；
图9示出了根据第三实施方式的具有纵向接缝的展开的隧道衬砌管片环，这些纵向接缝是用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图10显示了图9的细节B；
图11示出了根据第四实施方式的纵向接缝的对应于图9的细节，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图12是图11的XII-XII剖面图；
图13是根据第五实施方式的纵向接缝的对应于图12的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图14是根据第六实施方式的纵向接缝的对应于图2的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图15是根据第七实施方式的纵向接缝的对应于图2的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图16是根据第八实施方式的纵向接缝的对应于图14的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图17是用于根据第九实施方式的纵向接缝的安装在模板中的第一钢筋或第二钢筋的视图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图18是在装入填充材料后的对应于图17的视图；
图19是在去除填充材料后的对应于图18的视图；
图20是在用砂浆填充空腔后的对应于图19的视图；
图21是根据第十实施方式的纵向接缝的在用砂浆填充空腔后的对应于图20的视图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；
图22是根据第十一实施方式的纵向接缝的对应于图16的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的；和
图23是根据第十二实施方式的纵向接缝的对应于图4的剖面图，该纵向接缝是利用根据本发明的隧道衬砌管片产生的。
具体实施方式
在图1～图23中，为明了起见，未示出在用盾构驱动的隧道衬砌管片12制造隧道管11时通常需要的密封件、紧固件、定心件和注射管线以及插入隧道衬砌管片12中的加固件。隧道衬砌管片12中的加固件可以由钢筋、钢纤维、塑料纤维和不锈钢加固件组成。
下面首先参见图1～图6，其中介绍了根据第一实施方式利用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示范性的纵向接缝13。
图1所示为由六个隧道衬砌管片12构成的隧道管11的剖面图。这些隧道衬砌管片12具有厚度d1。在这些隧道衬砌管片12之间布置了纵向接缝13。六个隧道衬砌管片12形成了一个隧道衬砌管片环17。该隧道衬砌管片环17在当前因法向压力而被加载。由于在制造隧道衬砌管片环17时安装不准确，且由于因自重所致的载荷，在隧道衬砌管片环17中产生弯曲力矩。
图2示出，在下面也称为隧道衬砌管片12的第一隧道衬砌管片1与第二隧道衬砌管片2之间的纵向接缝13中，隧道衬砌管片12的厚度d1减小到载荷传递面14中的厚度d0。在制造隧道衬砌管片12时，纵向接缝13处的端侧的外部区域相对于载荷传递面14移动了例如3～5mm。由此在纵向接缝13中产生高度例如为6～10mm的凹槽28。
图3示出，隧道衬砌管片12的宽度b1在纵向接缝13的区域中减小到宽度b0。载荷传递面14由宽度b0和厚度d0的乘积得到。载荷传递面14小于隧道衬砌管片12的由宽度b1和厚度d1的乘积得到的横截面积。
为了增大可在载荷传递面14中吸收的法向压力，在第一隧道衬砌管片1中装入第一钢筋3，且在第二隧道衬砌管片2中装入第二钢筋4。在第一钢筋3的端面5中的重心轴7的切线9和第二钢筋的端面6的重心轴8的切线10与载荷传递面14具有相同的交点19，因为在该例子中，第一钢筋3和第二钢筋4恰好相对地装入，且在安装隧道衬砌管片1和2期间在纵向接缝13中未出现偏移。钢筋3和4具有完全的形状，且由带肋加固筋20构成。
第一钢筋3的端面5和第二钢筋4的端面6相距载荷传递面14分别具有距离a。在端面5、6之间因而存在一个具有高度2a的混凝土层。我们自己的试验表明，可以将第一钢筋3的由第一钢筋3的面积和钢材的屈服应力产生的力通过混凝土层传递到第二钢筋4中。在薄的混凝土层中，通过这种力传递，产生三轴压应力，这些压应力远大于混凝土的可吸收的最大单轴压应力。
图4示出了对应于图2的具有第一隧道衬砌管片1与第二隧道衬砌管片2的细节，这些隧道衬砌管片由于安装不准确而在厚度方向上相互间具有偏移v。图5示出了对应于图3的具有第一隧道衬砌管片1与第二隧道衬砌管片2的剖面图，这些隧道衬砌管片由于安装不准确而相互间具有偏移w。
图6示出，由于这些装配不准确，在第一钢筋3的端面5中的重心轴7的切线9与载荷传递面14的交点19，和在第二钢筋4的端面6中的重心轴7的切线10与载荷传递面14的交点19，具有距离b。
在混凝土层中可传递的力与混凝土层的高度2a和钢筋的横截面积有关。如果混凝土层的高度2a与钢筋3、4的直径的比例大于0.15，则无法再把第一钢筋3的全部的承载力传递到第二钢筋4中。图4～6中示出，钢筋3、4相互间以距离b布置，这也减小了通过混凝土层可传递的力。
在图7和图8中介绍根据第二实施方式，利用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示范性的纵向接缝13。
图7示出第一钢筋3和第二钢筋4被装入，使得端面5和端面6接触。切线9和10与载荷传递面14的交点19处于同一位置。
图7和图8中所示的纵向接缝因法向压力和弯曲力矩而被加载。因此，图8中以阴影线示出的过压区域15小于在用法向压力对纵向接缝13居中地加载时会产生的载荷传递面14。
为了钢筋3和4的耐久性，特别有利的是，在过压区域15的边缘16与钢筋3和4的表面之间存在混凝土覆盖层c。
在图9和10中解释了根据第三实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
图9示出了由六个隧道衬砌管片12组成的隧道衬砌管片环17的展开图。在该视图中，隧道衬砌管片12具有菱形或梯形的形状。纵向接缝13因此不平行于隧道管11的纵向轴线。
图10示出，由于纵向接缝13按图9中所示布置，在钢筋3和4的重心轴7和8与载荷传递面14的法线18之间产生角度α，因为钢筋3和4平行于隧道衬砌管片12的布置在环形接缝中的侧面安装。
在该实施例中，钢筋3和4以相对于重力轴7和8的角度α被锯切。第一钢筋4的端面5因而与重力轴7夹成角度α。第二钢筋4的端面6与重力轴8夹成角度α。由此在纵向接缝13中在第一钢筋3和第二钢筋4之间产生对顶接触。对顶接触确保在第一钢筋3和第二钢筋4之间特别有效地传递压力。
在图11和12中解释了根据第四实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
在该实施例中，钢筋3和4经过安装，使得切线9和10平行于载荷传递面14的法线18。图11和12表明，除了钢筋3和4的端面5和6之外，还产生了加宽部21。加宽部21例如可以由钢制端部件26组成，这些端部件旋拧到钢筋3和4的设有螺纹的端部上。也可以将钢板焊接到钢筋3和4的端部上，以便产生加宽部21。还可以通过热工艺和/或机械工艺在钢筋3和4的端面5和6中和附近进行加厚，以便产生加宽部。
在图13中解释了根据第五实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
在该实施例中，制造至少一个具有加宽部21的第一钢筋3，并安装在第一隧道衬砌管片1中，使得相对的至少一个第二钢筋4具有恒定的直径。
在图14中解释了根据第六实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
在该实施例中，第一钢筋3和第二钢筋4以这样的方式安装，即钢筋3和4相距隧道衬砌管片1和2的中心平面具有距离。第一钢筋3的直径大于第二钢筋4的直径。
第一钢筋3经过安装，使得端面5直接位于载荷传递面14的平面中。第二钢筋4经过安装，使得它们在端面6和载荷传递面14之间具有距离a。第二钢筋4的长度等于隧道衬砌管片2的展开长度减去距离a的两倍。有计划地保持载荷传递面14和端面6之间的距离a用于补偿制造公差。
在图15中解释了根据第七实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
在该实施例中，至少两个第一钢筋3固定在板27上。在该实施例中，板27由钢构成，并且钢筋3通过焊接过程进行固定。板27也可以由其他金属建筑材料、超高强度混凝土、陶瓷建筑材料或塑料制成。在该示例中有利的是，移动了偏移量v的第二钢筋4的端面6仅以尺寸a离开嵌入第一隧道衬砌管片1中的钢板27的表面。正如我们自己的研究表明，当距离a较小时，压力通过布置在第一钢筋3和第二钢筋4的端面5和6之间的混凝土层传递更有效。因为在该示例中第二钢筋4的端面6即使在偏移量v的情况下也仅以尺寸a离开钢板，该示例是一种特别有利的实施方式。
在该实施例中，第二钢筋4的长度等于第二隧道衬砌管片2的展开长度减去距离a的两倍。如果隧道衬砌管片环17例如由六个隧道衬砌管片12组成，则三个第一隧道衬砌管片12在纵向接缝13中设有由钢制成的板27，三个第二隧道衬砌管片2设有第二钢筋4，这些第二钢筋的长度等于第二隧道衬砌管片2的展开长度减去距离a的两倍。
在确定板27的长度和宽度的尺寸时，如果板由易腐蚀的建筑材料如钢制成，则必须注意，板27可以布置在载荷传递面14的过压区域15中。
在该实施例中，至少两个沿隧道衬砌管片1的厚度方向布置的第一钢筋3固定在共同的板27上。还可以在共同的板27上布置至少两个沿隧道衬砌管片1的宽度方向布置的钢筋3。
将至少两个第一钢筋3固定在板27上并将至少两个第二钢筋4固定在另一板27上将是可能的，但这意味着提高了隧道衬砌管片生产的成本，并且仅引起不显著地增大隧道衬砌管片纵向接缝13的承载能力，因为本发明的基本构思是，来自第一钢筋3的压力可以直接地或者通过薄的混凝土层传递到第二钢筋4中。这种支撑机制的必要前提是，钢筋3和4的端面5和6之间的混凝土层的厚度a或2a小于或等于0。
在图16中解释了根据第八实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝14。
在该实施例中，沿环形方向铺设在内侧和外侧并形成隧道衬砌管片12的加固件的一部分的带肋加固筋20，在纵向接缝13附近分别配备有两个具有半径r的弯曲部29，使得带肋加固筋20远离隧道衬砌管片12的内侧或外侧，由此钢筋3的两个不同部分平行于隧道衬砌管片1的圆周方向延伸。钢筋3和4的端面布置在纵向接缝13的载荷传递面14中。在该实施方式中，隧道衬砌管片12的本来就存在的纵向加固件，在通常的实施方式中在纵向接缝13附近对隧道衬砌管片12的承载能力没有作用，该纵向加固件用于增大纵向接缝13的承载能力。通过布置具有小直径的弓形加固筋，可以防止隧道衬砌管片12的角部碎裂。为了明了起见，这些弓形加固筋未在图16中示出。
在图17～图20中解释了根据第九实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
图17示出了第一钢筋3或第二钢筋4安装在用于隧道衬砌管片12的模板22中，使得所述钢筋相距载荷传递面14具有距离a。
图18示出，在端面5或6与模板22之间安装钢筋3或4之前或之后，安装填充材料23。填充材料23例如可以由挤压的聚苯乙烯、弹性体或木材构成。
图19示出，在隧道衬砌管片12的混凝土硬化之后，移除模板22和填充材料23，从而产生空腔24。
图20示出，然后将砂浆25引入到空腔24中。砂浆25例如可以由能抹平的砂浆组成，该砂浆在硬化状态下具有50N/mm2～200N/mm2、优选60N/mm2～120N/mm2的强度。
在图21中解释了根据第十实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
图21示出，钢筋3或4经过安装，使得切线9或10与载荷传递面14的法线18具有夹角α，并且端面5或6接触载荷传递面。因此，填充空腔24的砂浆25的层厚度不是恒定的。
在图22中解释了根据第十一实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝13。
在本实施例中，钢筋3或4沿环方向安装在隧道衬砌管片12的内侧和外侧，使钢筋3或4的远离纵向接缝13的区域处于与纵向接缝12的纵向加固件相同的位置。钢筋3或4各自具有半径为r的弯曲部29。由此实现将钢筋3或4的端面5或6布置在载荷传递面14附近。在该示例中，在钢筋6或4的端面5或6中的重力轴7或8的切线9或10与载荷传递面14的法线18具有30度的夹角α。在该示例中，除了图22中未示出的纵向加固件外，还安装了钢筋3或4。在端面5和6中，钢筋3和4的法向压应力传递到隧道衬砌管片12的混凝土中。钢筋3和4的法向压应力可以被混凝土吸收，因为隧道衬砌管片1和2中的混凝土在载荷传递面14附近具有加固件，该加固件沿隧道衬砌管片厚度方向和隧道衬砌管片宽度方向铺设，并且布置在平行于载荷传递面14定位的多个平面中。这种铺设在平行于载荷传递面14的平面中的加固件被称为梯形加固件。通常，两到四个梯形加固件在载荷传递面14附近布置在隧道衬砌管片12中。这些梯形加固件引起，当隧道衬砌管片环17在载荷传递面14附近被加载时，产生三轴的压应力状态。众所周知，三轴受压混凝土能够吸收的压应力远高于在单轴抗压试验中所能吸收的混凝土压应力。
在弯曲部29附近，在厚度方向上产生将通过抗裂拉筋吸收的横向拉力。角度α越大，要吸收的横向拉力就越大。在该示例中，角度α为30度，因此处于有利范围内。45度的角度α将形成可行的抗裂拉筋的上限。
在图23中解释了根据第十二实施方式采用根据本发明的隧道衬砌管片12来产生示例性的纵向接缝。
在该实施例中，由于在安装隧道衬砌管片12期间会因山脉作用到隧道衬砌管片环17上的压力负荷而出现的制造误差和位置偏差，第一钢筋3和第二钢筋4具有如此大的相互偏移，使得钢筋3和4的端面5和6在载荷传递面14中彼此相邻。因此在该示例中，无法通过接触应力将力从第一钢筋3直接传输到第二钢筋4上。然而，实验研究表明，在这种情况下，也可以将第一钢筋3的力传递到第二隧道衬砌管片2的混凝土中，并将第二钢筋4的力传递到第一隧道衬砌管片1的混凝土中，如果在载荷传递面14附近的混凝土在第一隧道衬砌管片1和第二隧道衬砌管片2中分别被两到四个梯形加强件缠绕。由混凝土通过峰值压力所能吸收的力，取决于梯形加强件的加强筋的横截面积，在理想情况下，可以达到第一钢筋3或第二钢筋4的由面积与钢筋3或4的屈服应力的乘积得到的屈服力的90％以上的份额。
钢筋3或4的长度可以经过有利选择，使得钢筋3或4的承载力可以通过复合应力沿着钢筋3或4的长度引入隧道衬砌管片12的混凝土中。
钢筋的屈服点可以有利地在200N/mm2和1200N/mm2之间，优选地在500N/mm2和700N/mm2之间。
在这些实施例中示出，采用根据本发明的隧道衬砌管片12，通过在两个隧道衬砌管片12之间的纵向接缝13传递法向压力。也可以采用根据本发明的隧道衬砌管片12，通过在两个隧道衬砌管片12之间的环形接缝传递法向压力。
附图标记清单
1 第一隧道衬砌管片
2 第二隧道衬砌管片
3 第一钢筋
4 第二钢筋
5 第一钢筋的端面
6 第二钢筋的端面
7 第一钢筋的重心轴
8 第二钢筋的重心轴
9 第一钢筋的重心轴的切线
10 第二钢筋的重心轴的切线
11 隧道管
12 隧道衬砌管片
13 纵向接缝
14 载荷传递面
15 载荷传递面的过压区域
16 过压区域的边缘
17 隧道衬砌管片环
18 载荷传递面的法线
19 交点
20 带肋加固筋
21 加宽部
22 模板
23 填充材料
24 空腔
25 砂浆
26 端部件
27 板
28 凹槽
29 弯曲部
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
