[0001] 本申请涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种变截面隧道钢筋连接装置。

[0002] 钢筋是隧道二次衬砌中一种常用的建材，每种规格均有固定的长度，而在实际施工中，往往对钢筋进行对接连接以满足施工需求，钢筋连接方式主要有绑扎搭接、机械连接
和焊接三种，绑扎搭接是指两根钢筋相互有一定的重叠长度，然后用扎丝绑扎的连接方法，
适用于较小直径的钢筋连接，钢筋焊接的方法是是用电焊设备将钢筋沿轴向接长或交叉联
接，成本低廉但施工质量难以保证，钢筋机械连接包括直螺纹、锥螺纹和套筒挤压等方式。

[0003] 隧道实际衬砌过程中，由于景观布置、工程需要等原因，存在拱形截面变矩形截面的工况，在拱形截面变矩形截面的工况中，隧道的开挖、支护、衬砌等工序可能存在一定的
困难和风险，变截面处矩形截面的形状和拱形截面的形状有较大的变化，几何形状不连续
性较大，存在应力集中的问题，同时由于矩形截面和拱形截面的布筋方式存在差异，变截面
两侧钢筋的间距和高度均存在差异，如果选择钢筋端部弯曲处理会造成钢筋强度的降低，
无法较好地消除应力集中，从而影响变截面的稳定，甚至影响隧道的使用安全。

[0023] 下面结合图1至图5详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下
面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的
限制。

[0024] 在本申请的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，限定
有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描
述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0025] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
申请中的具体含义。

[0026] 钢筋是隧道二次衬砌中一种常用的建材，每种规格均有固定的长度，而在实际施工中，往往对钢筋进行对接连接以满足施工需求，钢筋连接方式主要有绑扎搭接、机械连接
和焊接三种，绑扎搭接是指两根钢筋相互有一定的重叠长度，然后用扎丝绑扎的连接方法，
适用于较小直径的钢筋连接，钢筋焊接的方法是是用电焊设备将钢筋沿轴向接长或交叉联
接，成本低廉但施工质量难以保证，钢筋机械连接包括直螺纹、锥螺纹和套筒挤压等方式。

[0027] 隧道实际衬砌过程中，由于景观布置、工程需要等原因，存在拱形截面变矩形截面的工况，在拱形截面变矩形截面的工况中，隧道的开挖、支护、衬砌等工序可能存在一定的
困难和风险，变截面处矩形截面的形状和拱形截面的形状有较大的变化，几何形状不连续
性较大，存在应力集中的问题。应力集中是物体中应力局部增高的现象，一般出现在物体形
状急剧变化的地方，应力集中的原理是由于物体的几何形状或加载方式的不连续性，导致
物体内部的应力分布不均匀，使得某些区域的应力远高于平均应力，应力集中的后果是可
能会引起物体的疲劳裂纹、静载断裂、变形或失效。

[0028] 同时，由于矩形截面和拱形截面的布筋方式存在差异，变截面两侧钢筋的间距和高度均存在差异，如果选择钢筋端部弯曲处理会造成钢筋强度的降低，无法较好地消除应
力集中，从而影响变截面的稳定，甚至影响隧道的使用安全。因此，亟待提供一种变截面隧
道钢筋连接装置，以避免隧道变截面处因应力集中或钢筋变形过大而导致的安全风险。

[0029] 本申请涉及一种变截面隧道钢筋连接装置，包括第一连接体100、第二连接体200及加固组件300，第一连接体100开设有至少两个第一连接槽111；第二连接体200开设有至
少两个第二连接槽211；第一连接体100与第二连接体200通过加固组件300连接，第一连接
件与第二连接体200对称布置于加固组件300的两端；其中，第一连接槽111与第二连接槽
211用于连接不同截面形状的钢筋结构。本申请中的变截面隧道钢筋连接装置通过第一连
接体100与第二连接体200分别连接变截面两端间距、高度存在区别的钢筋结构，并通过加
固组件300实现第一连接体100与第二连接体200的紧固连接。本申请中的变截面隧道钢筋
连接装置能够统一隧道变截面两侧的应力传递作用位置，消除变截面处的应力集中，减少
安全风险。

[0030] 示例性地，本申请中的变截面隧道钢筋连接装置还包括第一钢筋结构400和第二钢筋结构500，第一钢筋结构400对应安装于第一连接槽111，第二钢筋结构500对应安装于
第二连接槽211。变截面隧道钢筋连接装置能够同时与隧道变截面处两种不同架构的钢筋
结构连接，从而使得隧道变截面两侧的应力传递位置及高度相同，使得隧道变截面处间距、
高度不同的钢筋之间的应力传递具有连续性，从而消除变截面处的应力集中，避免变截面
隧道施工常见的安全风险。具体地，本实施例中，第一钢筋结构400为矩形截面布筋，第二钢
筋结构500为拱形截面布筋。

[0031] 在其中的一些实施例中，第一连接槽111为螺纹槽，第二连接槽211为螺纹槽，第一连接槽111与第二连接槽211的螺纹旋向相反。可以理解，第一连接槽111与第二连接槽211
的内螺纹反向布置能够避免其中一侧钢筋结构旋入或旋出的同时影响变截面隧道钢筋连
接装置与另一侧钢筋结构的连接，保证变截面隧道钢筋连接装置的使用稳定性。具体地，第
一连接槽111及第二连接槽211的内螺纹规格应根据所对接的钢筋规格选取并调整。

[0032] 进一步地，结合附图，第一连接体100包括第一棱台110与第一连接柱120，第一连接柱120与第二连接体200对接，第一连接槽111开设于第一棱台110背离第一连接柱120的
一侧，第一棱台110与第一连接柱120之间设有第一过渡结构130以保证应力在第一连接体
100处传递的连续性，各第一连接槽111以第一连接柱120为中心阵列布置。可以理解，第一
连接槽111设置若干以便于第一连接体100与不同间距、不同高度的矩形截面钢筋结构对
接。本实施例中，第一连接槽111设有四排四列共十六个，以提升第一连接体100与第一钢筋
结构400的兼容度。示例性地，第一钢筋结构400安装于第四排两端的两个第一连接槽111。

[0033] 在其中的一些实施例中，第二连接体200包括第二棱台210与第二连接柱220，第二连接柱220与第一连接柱120对接，第二连接槽211开设于第二棱台210背离第二连接柱220
的一侧，第二棱台210与第二连接柱220之间设有第二过渡结构230以保证应力在第二连接
体200处传递的连续性，各第二连接槽211以第二连接柱220为中心阵列布置。可以理解，第
二连接槽211设置若干以便于第二连接体200与不同间距、高度的拱形截面钢筋结构对接。
本实施例中，第二连接槽211与第一连接槽111的个数及阵列排布相同，设有四排四列共十
六个，以提升第二连接体200与第二钢筋结构500的兼容度。示例性地，第二钢筋结构500分
别安装于第一排第三个及第二排第一个的两处第二连接槽211。

[0034] 在其中的一些实施例中，加固组件300包括固定环310，固定环310具有开放缺口，开放缺口延伸形成两个夹紧部311，两个夹紧部311之间通过紧固件312连接，以使固定环
310箍紧第一连接柱120及第二连接柱220。结合附图容易理解，调整紧固件312，两个夹紧部
311相互靠近或远离，固定环310的环口大小发生变化以调整固定环310对第一连接柱120及
第二连接柱220的箍紧效果。本实施例中，固定环310能够现场组装调整第一连接体100与第
二连接体200之间的连接强度；另一些实施例中，第一连接体100与第二连接体200一体成型
地制造或通过焊接等方式固定连接。

[0035] 在其中的一些实施例中，夹紧部311沿自身延伸方向开设有至少两个固定孔，当紧固件312安装于不同的固定孔，固定环310的固定效果不同。结合附图容易理解，当紧固件
312安装于夹紧部311远端的固定孔，紧固件312调节幅度对于固定环310环口大小变化的影
响较大；当紧固件312安装于夹紧部311近端的固定孔，紧固件312调节幅度对于固定环310
环口大小变化的影响较小。本实施例中，紧固件312设有外螺纹，固定孔开设有内螺纹，以保
证紧固件312与夹紧部311的连接可靠性。

[0036] 在其中的一些实施例中，加固组件300还包括加固套320，加固套320套设于固定环310外以保护第一连接柱120及第二连接柱220的连接处。具体地，一些实施例中，加固套320
对固定环310起保护作用以免第一连接柱120及第二连接柱220之间的箍紧连接被破坏；另
一些实施例中，加固套320的两端分别连接第一过渡结构130与第二过渡结构230以辅助加
固第一连接体100与第二连接体200之间的连接。

[0037] 在其中的一些实施例中，第一过渡结构130的截面呈圆弧形曲线或样条型曲线，以使得隧道变截面处的应力传递连续，避免第一棱台110与第一连接柱120之间发生截面突变
造成应力集中，保证隧道施工安全及后期使用安全。结合附图，第一过渡结构130与第二过
渡结构230镜像布置于加固组件300的两侧，以保证加固组件300两侧的应力传递作用位置
高度相同。

[0038] 在其中的一些实施例中，第一连接槽111内设第一防滑结构以增强第一钢筋结构400与第一连接槽111之间的摩擦力，第二连接槽211内设第二防滑结构以增强第二钢筋结
构500与第二连接槽211之间的摩擦力。具体地，第一防滑结构布置于第一连接槽111的槽底
或内壁，第二防滑结构布置于第二连接槽211的槽底或内壁。

[0039] 本申请中的变截面隧道钢筋连接装置的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言在相关技术中已有记载，这里不再详细描述。

[0040] 在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说
明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特
征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0041] 以上结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前
提下作出各种变化。

[0042] 本申请的描述中，专利名称若出现“、”，表示“和”的关系，而不是“或”的关系。例如专利名称为“一种A、B”，说明本申请所要求保护的内容为：主题名称为A的技术方案和主题
名称为B的技术方案。