專利名稱:大型鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型是一種鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管。
屬于F17D管路。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外很多領(lǐng)域中采用的混凝土圓管,均系管壁均勻,管厚沿管軸方向無變化。這種圓管都是隨管徑的增大管壁厚度也隨之加厚,當(dāng)管徑達(dá)到3.0米以上時(shí),在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、管理各方面都產(chǎn)生一系列問題。一般施工中,管徑較小的圓管多采用工廠予制,但當(dāng)管徑較大時(shí),由于自重較大(例如9.0米以上管徑的圓管每節(jié)管重可達(dá)幾百噸),采用工廠予制需大型生產(chǎn)設(shè)備,專用運(yùn)輸車輛,修筑專用運(yùn)輸?shù)缆芳拜^大型的吊裝工具。因此常采用現(xiàn)場(chǎng)澆注,而這又需要模板制作、安裝、拆卸、現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆注、養(yǎng)護(hù)等也有很多不便,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)澆注工期拖長(zhǎng),原材料消耗大,有些情況下常需跨季節(jié)施工,又需增加很多設(shè)施,如冬季施工要增加防凍保暖設(shè)施,雨季施工要增加防雨設(shè)施,否則就可能造成斷續(xù)停止生產(chǎn),總之難于保證混凝土澆注質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益顯著降低。但這種圓型等厚的混凝土壓力管型自問世以來,沿襲至今,在型式上一直沒有變化。
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力圓管新的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)型式——一種大型的肋型薄管壁可拼裝的壓力圓管結(jié)構(gòu)。
本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是圓管按設(shè)計(jì)需要及施工條件可以分成3.0米至6.0米長(zhǎng)的管段,每個(gè)管段按管徑的大小及應(yīng)力條件,分成若干個(gè)等中心角的圓柱形殼體(即1/n圓管,n=4,8,……),每個(gè)殼體的四周加環(huán)形肋及縱向肋,并與殼體澆注成整體構(gòu)件,增加了殼體強(qiáng)度,就整體構(gòu)件而言是一種不等厚的異型殼體構(gòu)件。(其環(huán)形肋在需要時(shí),也可沿殼體的縱方向增多設(shè)置),按設(shè)計(jì)將幾個(gè)異型殼體拼裝成圓管,再將不同管段拼接而成鋼筋混凝土壓力圓管。其具體構(gòu)造為1.外肋型壓力圓管多用于水利、給排水工程引水管道,見附圖1。其外環(huán)向肋在5.0米以下管徑時(shí)采用20.0cm×20.0cm,當(dāng)壓力加大或管徑增大時(shí)可適當(dāng)增大及加多設(shè)置。外縱向肋在5.0米以下管徑時(shí)可采用20cm×20cm,當(dāng)管徑增加或外荷載變大可適當(dāng)加大其截面尺寸,但為便于施工,縱肋高度最好與環(huán)肋高度取為一致為最佳選擇、其殼體管壁,5.0米以下管徑時(shí)圓管壁厚可采用16.0cm,當(dāng)管徑加大及外荷載加大時(shí)可相應(yīng)加大到16.0cm-35.0cm。在拼裝時(shí)用于固定及保證整體受力的需要,在接縫處予埋的鋼制型材(鋼板或角鋼)間用帶鋼焊接,其尺寸可采用10.0cm×0.6cm的帶鋼,這樣處理同時(shí)起到管段間兩環(huán)向肋及殼體塊間兩縱向肋之間拼裝縫的連接及縫間止水作用,在環(huán)、縱向接縫處另外還要加橡膠或油毛氈作水處理。環(huán)肋〔1〕及縱肋〔2〕上均予留螺栓孔,拼裝時(shí)以螺栓連接以保證縫間接合緊密,其孔徑與孔距隨管徑、受力狀況而定,為結(jié)合緊密要雙螺栓帽擰緊。螺栓、螺帽、墊塊等均需作防銹蝕處理。
2。內(nèi)肋型圓型圍堰見附圖2,可用于橋梁工程中橋墩、施工圍堰工程。
一般在每塊殼體上下兩端設(shè)兩個(gè)環(huán)向肋,視擋水、土深度的情況,需要時(shí)也可增多,其截面尺寸可采用20.0cm×20.0cm;每塊殼體左右兩側(cè)設(shè)兩條縱向肋,截面尺寸20.0cm×20.0cm,隨擋水土深度的增加可適當(dāng)增大縱肋靠近下層的截面尺寸,但為施工方便,上下尺寸應(yīng)取一致為宜;殼體壁厚一般采16.0cm,當(dāng)擋水土深度大于50.0米時(shí),其厚度可增為20.0cm-25.0cm,殼體分塊視管徑大小而定,管徑在4.0米以下時(shí)可分為4塊,中心角為90°,當(dāng)大于4.0米時(shí)可分為6-8塊,其中心角為60°-45°;大于8.0米的管徑可考慮分為8塊或更多。接縫間用螺栓連接,設(shè)焊接件、作止水處理均與1外肋型壓力圓管相同。
3.柱肋型立式貯倉(cāng)用于各類倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)見附圖3。
由于立式貯倉(cāng)的圓形直徑均較大,可按圖3(b)形式拼裝,共由8塊柱形肋殼體組成,柱肋的截面尺寸為20.0cm×20.0cm,如圓形貯倉(cāng)直徑較小時(shí),可采4塊柱形肋殼體拼裝而成,其他各種結(jié)構(gòu)要求及處理如予埋件,接縫連接均與1,2兩種結(jié)構(gòu)相同。
以上各類結(jié)構(gòu)的具體連接詳圖見附圖4、5、6、7。
本發(fā)明是對(duì)傳統(tǒng)的古典鋼筋混凝土圓管型構(gòu)造設(shè)計(jì)的一次革新。從而使大型鋼筋混凝土壓力圓管工廠生產(chǎn)成為可能,也使一些結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、管徑較大的圓管型結(jié)構(gòu)工程成為可能實(shí)施的工程,實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn),既保證了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,生產(chǎn)管理的科學(xué)化,又能節(jié)省大量原材料和縮短工期,保證施工質(zhì)量,提高運(yùn)行的安全性。其顯著的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到體現(xiàn)。以3.7米管徑壓力圓管為例所需混凝土用量,肋型的比等厚的節(jié)省混凝土方量50-60%,其適用性強(qiáng)、用途廣泛,如水利工程中的涵管、倒虹吸、渡槽工程;給排水工程中的輸水管路、水池、水塔等;道路工程中的斜拉橋或大型橋梁工程中的橋墩及橋墩施工用圍堰;海運(yùn)工程和食品工程中的立式貯倉(cāng);還有可能運(yùn)用海上采油混凝土平臺(tái)的樁腿結(jié)構(gòu)工程上,以及某些壓力容器中。而且由于裝配式結(jié)構(gòu)可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用,用于某些臨時(shí)性建筑更具特點(diǎn)。
圖1,外肋型壓力圓管異型殼體塊圖圖2,內(nèi)肋型圓型圍堰異型殼體塊圖圖3,柱肋型立式貯倉(cāng)圖4,外肋型壓力圓管立面圖圖5,圖4的1-1剖面圖圖6,圖4的a處縱向(環(huán)肋)接頭圖圖7,圖5的b處環(huán)向(縱肋)接頭圖圖中1環(huán)肋2縱肋3管壁殼體4高強(qiáng)混土保護(hù)層(或高強(qiáng)水泥砂漿噴涂保護(hù))5帶型鋼(焊接件)6(帶鋼與角鋼)間的焊縫7鋼制型材(角鋼或鋼板)8橡膠止水帶9鋼筋(殼體內(nèi))10緊固螺栓11D=3700um,L=3600mm,B=200mm,H=200mm,t=150mm,δ=10mm本發(fā)明以倒虹工程為實(shí)例,進(jìn)行有限元計(jì)算分析其結(jié)構(gòu)性能如下1.殼體采用中心角為90°2.殼體尺寸長(zhǎng)4.0米,管徑3.7米3.環(huán)肋采20.0×20.0cm縱肋采20.0×20.0cm4.圓管上部承受1.5米的土層厚度和土層以上5.0米的水深荷載。
5.圓管放置于粉砂質(zhì)土層上6.有限元析計(jì)算和優(yōu)化分析殼體最佳厚度為12.0cm-16.0cm7.在最佳厚度范圍內(nèi),在2.6條件下異型殼體表面環(huán)向最大拉應(yīng)力最小,其拉應(yīng)力值小于1.5kg/cm2符合工程要求。
權(quán)利要求1.一種用于水利、橋梁、給排水以及海運(yùn)、食品等工程的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管,其特征是由若干塊殼體[3]四周與環(huán)肋[1]及縱肋[2]整體澆注形成的異型殼體構(gòu)件拼裝而成的一種肋型拼裝式圓管結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管,其特征是管段中帶有環(huán)肋〔1〕及縱肋〔2〕的異形殼體構(gòu)件均為按相等中心角分割的若干圓弧異型殼體結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管,其特征是管段端部環(huán)肋〔1〕予留螺栓孔,管端之間用螺栓〔10〕固定連接,環(huán)縫內(nèi)外兩側(cè)予埋鋼質(zhì)型材〔7〕,與相鄰管端的型材對(duì)焊。
4.按照權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管,其特征是異形殼體塊之間縱肋上予留螺栓孔,用螺栓〔10〕固定兩異型殼體??v向接縫處可用二期混凝土,也可予埋鋼質(zhì)型材〔7〕,與相鄰殼體對(duì)焊。
5.按照權(quán)利要求1所說的肋型拼裝式壓力圓管其特征是可以做成內(nèi)肋式、外肋式、外肋式及柱肋式不同的加肋方式圓管式結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種新型的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管屬于F17D管路,其特征是以若干塊在殼體上帶有環(huán)肋及縱肋的構(gòu)件拼裝而成一種肋型拼裝式圓管結(jié)構(gòu),可用于水利工程、給排水工程、橋梁工程以及海運(yùn)和食品等諸多領(lǐng)域。使大型鋼筋混凝土壓力圓管工廠生產(chǎn)成為可能,也為一些結(jié)構(gòu)較復(fù)雜管徑較大的圓管型結(jié)構(gòu)工程成為可實(shí)施的工程。工廠化生產(chǎn)則為節(jié)省原材料;縮短工期、保證質(zhì)量提供了可靠條件。
文檔編號(hào)F16L9/00GK2041384SQ8820825
公開日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1988年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月15日
發(fā)明者張崇文, 張社榮 申請(qǐng)人:天津大學(xué)