地下鋼混結(jié)構(gòu)管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及一種管道，尤其涉及一種內(nèi)壁帶螺旋凸筋的地下鋼混結(jié)構(gòu)管道。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著城市軌道交通、通訊以及電力等的快速發(fā)展，地下管溝、通道的需求越來越多。傳統(tǒng)的地下共用管道大多采用明挖基坑的方法施工，基坑挖完后澆注混凝土，達(dá)到使用要求后安裝內(nèi)部管線，通常管道截面為矩形或圓形。大型的管道或通道一般均以預(yù)制拼裝、人力皇建、石砌或現(xiàn)場水泥澆注等方式建造。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物接縫多，存在易滲漏及開裂的難題，并且鋼筋混凝土這種結(jié)構(gòu)物，自身很重，地基要求高，施工周期長，工程造價高，在施工時管道上部結(jié)構(gòu)物必須全部清除，額外的征地及賠償費(fèi)用也相當(dāng)高昂。還有一種結(jié)構(gòu)是盾構(gòu)結(jié)構(gòu)物，盾構(gòu)法施工在不擾動管道上部結(jié)構(gòu)物甚至可以穿過高層建筑區(qū)而不擾動地面建筑物。盾構(gòu)法施工是一邊控制開挖面及周圍土體不發(fā)生坍塌失穩(wěn)，一邊進(jìn)行隧道掘進(jìn)、出渣、在機(jī)內(nèi)拼裝管片形成襯砌以及壁后注漿，完全不擾動周圍的土體。盾構(gòu)結(jié)構(gòu)中，管片襯砌為混凝土板片，都是依靠自身的強(qiáng)度及剛度來抵抗管道的環(huán)向應(yīng)力，因此在埋地較深的工程中就需要大大增加混凝土的厚度來提高管道的強(qiáng)度，且管道直徑越大工程量越大，施工操作越復(fù)雜，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)越高，使用鋼材和混凝土量越大，成本大大增加。
[0003]本申請人曾申請過一件申請?zhí)枮?01410541898.3、名稱為“一種內(nèi)壁帶螺旋復(fù)合加強(qiáng)環(huán)的地下鋼混結(jié)構(gòu)管道及其制作方法”的實用新型專利，其在管體內(nèi)壁上螺旋設(shè)置加強(qiáng)環(huán)，并在加強(qiáng)環(huán)內(nèi)填充混凝土，管體與加強(qiáng)環(huán)可以分別制作，然后焊接而成。現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷:①、管體與加強(qiáng)環(huán)是兩個單獨(dú)的部件，通過焊接連接為一體，在加強(qiáng)環(huán)受力時，焊縫是應(yīng)力集中區(qū)，存在開裂隱患;②、在卷圓彎曲過程中，由于焊縫處于加工變形區(qū)的外側(cè)，焊縫受拉伸，變形大，極易開裂;③、管體如果長期受動載荷，如地鐵、車輛等，焊縫極易因動載疲勞而開裂;④、鑒于此類管體結(jié)構(gòu)是半柔性結(jié)構(gòu)物，特別是大直徑管體時，對管土共同受力效應(yīng)(即管體與周圍的回填土協(xié)同變形)的依賴較大，管體自身的剛度不夠時，易產(chǎn)生較大的變形。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:本實用新型的目的是提供一種高強(qiáng)度、高承壓能力、較好適應(yīng)設(shè)備動載荷的地下鋼混復(fù)合式結(jié)構(gòu)管道。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型所述的管道，包括管體，該管體表面向內(nèi)延伸形成沿管體內(nèi)壁螺旋設(shè)置的凸筋，該凸筋與管體形成凹槽，并設(shè)有用于封堵該凹槽槽口的封堵鋼帶，所述凸筋和封堵鋼帶之間形成空心腔體，然后向空心腔體內(nèi)填充混凝土以形成螺旋形混凝土通道。
[0006]其中，凸筋的截面為Ω形、槽型、波浪形、拋物線形、方形或梯形。封堵鋼帶的截面為一字型、槽型或口字型。同時，封堵鋼帶上可以設(shè)有混凝土溢出孔，由此形成螺旋形的混凝土流動通道。
[0007]本實用新型的管體由一面具有凸筋、另一面對應(yīng)形成凹槽的主鋼帶，以及用于封堵該凹槽槽口的封堵鋼帶共同螺旋繞制而成。
[0008]封堵鋼帶的至少一端與管體的凹槽槽口位置焊接，其中，封堵鋼帶一端焊接，另一自由端是為了保留后續(xù)彎曲的變形量。
[0009]另外，本實用新型中的管體、主鋼帶以及封堵鋼帶的材質(zhì)可以是碳鋼、不銹鋼或其它材質(zhì);本實用新型管體的截面可以為圓形或矩形。
[0010]可以向空心腔體內(nèi)穿設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋，提高管體強(qiáng)度。
[0011 ]本實用新型所述地下鋼混結(jié)構(gòu)管道的制作方法，包括如下步驟:
[0012]A、預(yù)備主鋼帶和封堵鋼帶；
[0013]B、該主鋼帶具有第一對邊和第二對邊，將主鋼帶彎折成帶凸筋的鋼帶，該凸筋沿主鋼帶的第一對邊間隔設(shè)置，且與第二對邊的長度一致，并與主鋼帶形成凹槽；
[0014]C、將封堵鋼帶貼合于主鋼帶凹槽的槽口處，以形成復(fù)合型鋼帶，同時，所述凸筋和封堵鋼帶之間形成空心腔體；
[0015]D、將該復(fù)合型鋼帶螺旋卷繞形成內(nèi)壁帶螺旋形空心腔體的管體；
[0016]E、將管體置于土坑內(nèi)，向其一端的空心腔體內(nèi)注入混凝土，混凝土沿螺旋方向填充空心腔體，完成澆注。
[0017]其中，優(yōu)選的，步驟C中可沿封堵鋼帶的長度方向開設(shè)混凝土溢出孔;步驟E中可根據(jù)強(qiáng)度需求在單節(jié)管體的一端，向空心腔體內(nèi)穿設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并從另一端穿出，將預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端拉緊并固定保持，使預(yù)應(yīng)力鋼筋貼緊空心腔體內(nèi)側(cè)，對預(yù)應(yīng)力鋼筋施加壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的應(yīng)力，提高整體管道的強(qiáng)度和承載能力；利用專用機(jī)構(gòu)，將管體漲制成截面矩形的形狀，提高了管體內(nèi)部的可利用空間；向管體一端的空心腔體內(nèi)注入混凝土，混凝土沿螺旋方向填充空心腔體，同時從混凝土溢出孔流出填滿管壁與土坑之間的間隙，待混凝土從管體另一端的混凝土溢出孔溢出時，完成澆注。
[0018]實用新型原理:本實用新型同時應(yīng)用了管土共同受力原理、混凝土鋼管原理和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土張拉原理，管土共同受力原理是管道在埋置后，管道的上部載荷不是靠管道的剛性來承受，而是靠管道與四周土石相互之間受力共同作用，就形成了管土共同受力效應(yīng)，垂直向下的載荷就會轉(zhuǎn)化為管體管壁的環(huán)向內(nèi)壓力。混凝土鋼管的工作原理是在空心的鋼管內(nèi)充填混凝土，利用混凝土的優(yōu)越的承壓能力和鋼管的對混凝土的包圍作用，使鋼管的豎向承壓能力極大地增強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土張拉原理是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受外力荷載作用前，先人為地對它施加壓力，由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)用以減小或抵消外荷載所引起的應(yīng)力，即借助于混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，達(dá)到推遲受拉區(qū)混凝土開裂的目的。
[0019]本實用新型中將普通碳鋼、混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋三種材料有機(jī)的結(jié)合為一體，并充分發(fā)揮各自的特點及優(yōu)勢，在整體結(jié)構(gòu)中分別承擔(dān)不同的作用。在螺旋焊接鋼管內(nèi)側(cè)形成全閉合的空心腔體，可以增加管壁周向慣性矩，從而可使主體鋼管的壁厚比一般鋼管壁厚大大減薄，降低材料的成本，可以制造大口徑及超大口徑的鋼管；當(dāng)主體鋼管鋼帶較薄時，卷圓過程中，遞送力會使鋼帶撓曲，無法進(jìn)行遞送卷圓，所以主鋼帶首先成型成截面帶有凸起的結(jié)構(gòu)，繼而用封堵鋼帶焊接，形成閉合的空心腔體，鋼帶截面慣性矩增大，卷圓時遞送很容易實現(xiàn)，便于加工。管體制成后，可根據(jù)需求，由圓形加工成矩形，提高了管體內(nèi)部的可利用空間，而且依舊能利用管土效應(yīng)。在埋地使用時，空心加強(qiáng)環(huán)內(nèi)穿設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋，并通過向空心加強(qiáng)環(huán)及鋼管與土坑之間的間隙灌注素混凝土或鋼筋混凝土，大大提高了鋼管徑向及環(huán)向的抗壓能力，進(jìn)一步提高管體的整體強(qiáng)度，從而可進(jìn)一步減薄主體鋼管鋼帶的板厚，繼而進(jìn)一步降低了材料成本，預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置則提高了管道頂部靜載及動載對上部結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生向下擾曲變形的抵抗能力，有效控制和減小了管體截面尺寸的變形。
[0020]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點為:首先，該管體內(nèi)部的凸筋是直接由管壁一體加工成型，兩者之間無焊縫，在承受動載荷時能耐受動載疲勞;其次，該凸筋可以直接用于承受管道內(nèi)部管架及其他結(jié)構(gòu)物重量，還可用作地鐵軌道的枕木，內(nèi)部載荷可均勻傳遞至整個管體;同時，用于制作管體的主鋼帶壁厚可以比一般鋼管壁厚大大減薄，降低材料的成本;此外，在空心腔體內(nèi)填充混凝土，可以二次加強(qiáng)鋼管的剛度和承載能力；管體制成后，可根據(jù)需求，由圓形加工成矩形，提高了管體內(nèi)部的可利用空間，而且依舊能利用管土效應(yīng);預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置則提高了管道頂部靜載及動載對上部結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生擾曲的抵抗能力，有效控制和減小了管體截面尺寸的變形;該管道可解決在地下共用管道工程、地下綜合管廊以及地下通行道路中使用大尺寸鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的問題。與此同時，本實用新型方法操作方便、簡單易行、容易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型主鋼帶的橫截面示意圖；
[0022]圖2為本實用新型表面具有凸筋的主鋼帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實用新型表面具有凸筋的主鋼帶的橫截面示意圖；
[0024]圖4、圖5為本實用新型主鋼帶與封堵鋼帶兩種焊接方式的橫截面示意圖；
[0025]圖6為圖4中A處的局部放大圖；
[0026]圖7為圖5中B處的局部放大圖；
[0027]圖8、圖9為本實用新型復(fù)合型鋼帶螺旋卷制加工的示意圖；
[0028]圖10為本實用新型鋼管螺旋卷制過程中管節(jié)對接焊接的橫截面示意圖；
[0029]圖11為圖10中C處局部放大圖；
[0030]圖12本實用新型單節(jié)鋼管整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖13為本實用新型鋼管橫向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖14為圖13中D處局部放大圖；
[0033]圖15為圖13中E處局部放大圖；
[0034]圖16為圖13中鋼管漲型后的橫向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖17為本實用新型縱向截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖18為圖16中F處填充水泥前局部放大圖。
[0037]圖19為圖16中F處填充水泥后局部放大圖。
【具體實施方式】