大型鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管的製作方法

2023-09-14 17:32:10 1

專利名稱：大型鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管。
屬於F17D管路。
當前國內外很多領域中採用的混凝土圓管，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，當管徑達到3.0米以上時，在設計、施工、運行、管理各方面都產生一系列問題。一般施工中，管徑較小的圓管多採用工廠予制，但當管徑較大時，由於自重較大(例如9.0米以上管徑的圓管每節管重可達幾百噸)，採用工廠予制需大型生產設備，專用運輸車輛，修築專用運輸道路及較大型的吊裝工具。因此常採用現場澆注，而這又需要模板製作、安裝、拆卸、現場混凝土澆注、養護等也有很多不便，同時現場澆注工期拖長，原材料消耗大，有些情況下常需跨季節施工，又需增加很多設施，如冬季施工要增加防凍保暖設施，雨季施工要增加防雨設施，否則就可能造成斷續停止生產，總之難於保證混凝土澆注質量，經濟效益顯著降低。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。
本發明的目的在於提供一種壓力圓管新的結構型式和設計型式——一種大型的肋型薄管壁可拼裝的壓力圓管結構。
本結構的特點是圓管按設計需要及施工條件可以分成3.0米至6.0米長的管段，每個管段按管徑的大小及應力條件，分成若干個等中心角的圓柱形殼體(即1／n圓管，n＝4，8，……)，每個殼體的四周加環形肋及縱向肋，並與殼體澆注成整體構件，增加了殼體強度，就整體構件而言是一種不等厚的異型殼體構件。(其環形肋在需要時，也可沿殼體的縱方向增多設置)，按設計將幾個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。其具體構造為1.外肋型壓力圓管多用於水利、給排水工程引水管道，見附圖1。其外環向肋在5.0米以下管徑時採用20.0cm×20.0cm，當壓力加大或管徑增大時可適當增大及加多設置。外縱向肋在5.0米以下管徑時可採用20cm×20cm，當管徑增加或外荷載變大可適當加大其截面尺寸，但為便於施工，縱肋高度最好與環肋高度取為一致為最佳選擇、其殼體管壁，5.0米以下管徑時圓管壁厚可採用16.0cm，當管徑加大及外荷載加大時可相應加大到16.0cm－35.0cm。在拼裝時用於固定及保證整體受力的需要，在接縫處予埋的鋼製型材(鋼板或角鋼)間用帶鋼焊接，其尺寸可採用10.0cm×0.6cm的帶鋼，這樣處理同時起到管段間兩環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、縱向接縫處另外還要加橡膠或油毛氈作水處理。環肋〔1〕及縱肋〔2〕上均予留螺栓孔，拼裝時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，為結合緊密要雙螺栓帽擰緊。螺栓、螺帽、墊塊等均需作防鏽蝕處理。
2。內肋型圓型圍堰見附圖2，可用於橋梁工程中橋墩、施工圍堰工程。
一般在每塊殼體上下兩端設兩個環向肋，視擋水、土深度的情況，需要時也可增多，其截面尺寸可採用20.0cm×20.0cm；每塊殼體左右兩側設兩條縱向肋，截面尺寸20.0cm×20.0cm，隨擋水土深度的增加可適當增大縱肋靠近下層的截面尺寸，但為施工方便，上下尺寸應取一致為宜；殼體壁厚一般採16.0cm，當擋水土深度大於50.0米時，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米以下時可分為4塊，中心角為90°，當大於4.0米時可分為6－8塊，其中心角為60°－45°；大於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.柱肋型立式貯倉用於各類倉庫結構見附圖3。
由於立式貯倉的圓形直徑均較大，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，如圓形貯倉直徑較小時，可採4塊柱形肋殼體拼裝而成，其他各種結構要求及處理如予埋件，接縫連接均與1，2兩種結構相同。
以上各類結構的具體連接詳圖見附圖4、5、6、7。
本發明是對傳統的古典鋼筋混凝土圓管型構造設計的一次革新。從而使大型鋼筋混凝土壓力圓管工廠生產成為可能，也使一些結構較複雜、管徑較大的圓管型結構工程成為可能實施的工程，實現工廠化生產，既保證了結構的質量，生產管理的科學化，又能節省大量原材料和縮短工期，保證施工質量，提高運行的安全性。其顯著的經濟效益將會在國民經濟的許多領域得到體現。以3.7米管徑壓力圓管為例所需混凝土用量，肋型的比等厚的節省混凝土方量50－60％，其適用性強、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；海運工程和食品工程中的立式貯倉；還有可能運用海上採油混凝土平臺的樁腿結構工程上，以及某些壓力容器中。而且由於裝配式結構可周轉重複使用，用於某些臨時性建築更具特點。

圖1，外肋型壓力圓管異型殼體塊圖圖2，內肋型圓型圍堰異型殼體塊圖圖3，柱肋型立式貯倉圖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(環肋)接頭圖圖7，圖5的b處環向(縱肋)接頭圖圖中1環肋2縱肋3管壁殼體4高強混土保護層(或高強水泥砂漿噴塗保護)5帶型鋼(焊接件)6(帶鋼與角鋼)間的焊縫7鋼製型材(角鋼或鋼板)8橡膠止水帶9鋼筋(殼體內)10緊固螺栓11D＝3700um，L＝3600mm，B＝200mm，H＝200mm，t＝150mm，δ＝10mm本發明以倒虹工程為實例，進行有限元計算分析其結構性能如下1.殼體採用中心角為90°2.殼體尺寸長4.0米，管徑3.7米3.環肋採20.0×20.0cm縱肋採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.圓管放置於粉砂質土層上6.有限元析計算和優化分析殼體最佳厚度為12.0cm－16.0cm7.在最佳厚度範圍內，在2.6條件下異型殼體表面環向最大拉應力最小，其拉應力值小於1.5kg／cm2符合工程要求。
權利要求1.一種用於水利、橋梁、給排水以及海運、食品等工程的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管，其特徵是由若干塊殼體[3]四周與環肋[1]及縱肋[2]整體澆注形成的異型殼體構件拼裝而成的一種肋型拼裝式圓管結構。
2.按照權利要求1所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管，其特徵是管段中帶有環肋〔1〕及縱肋〔2〕的異形殼體構件均為按相等中心角分割的若干圓弧異型殼體結構。
3.按照權利要求1所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管，其特徵是管段端部環肋〔1〕予留螺栓孔，管端之間用螺栓〔10〕固定連接，環縫內外兩側予埋鋼質型材〔7〕，與相鄰管端的型材對焊。
4.按照權利要求1及權利要求2所說的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管，其特徵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。縱向接縫處可用二期混凝土，也可予埋鋼質型材〔7〕，與相鄰殼體對焊。
5.按照權利要求1所說的肋型拼裝式壓力圓管其特徵是可以做成內肋式、外肋式、外肋式及柱肋式不同的加肋方式圓管式結構。
專利摘要一種新型的鋼筋混凝土肋型拼裝式壓力圓管屬於F17D管路，其特徵是以若干塊在殼體上帶有環肋及縱肋的構件拼裝而成一種肋型拼裝式圓管結構，可用於水利工程、給排水工程、橋梁工程以及海運和食品等諸多領域。使大型鋼筋混凝土壓力圓管工廠生產成為可能，也為一些結構較複雜管徑較大的圓管型結構工程成為可實施的工程。工廠化生產則為節省原材料；縮短工期、保證質量提供了可靠條件。
文檔編號F16L9/00GK2041384SQ8820825
公開日1989年7月19日 申請日期1988年7月15日 優先權日1988年7月15日
發明者張崇文, 張社榮 申請人:天津大學