預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型公開了一種鋼管，尤其涉及一種預(yù)制拼裝鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的管道一般分為鋼管、混凝土管、有機非金屬管道、波紋鋼管。當以上管道直徑超過2.5米時，屬于運輸超限。鋼管的直徑一般最大也只能達到3米。國家標準的最大徑口是2.4米，并且管壁很厚，要達到18mm?25mm厚度，造價高?；炷凉艿赖闹亓亢艽螅卿摴艿?0倍左右，因此管底要打標準或基礎(chǔ)要專項處理，并且每節(jié)長度只有2米左右，安裝成管道后，接頭太多，容易泄露。另外，混凝土管道是剛性的，所以容易開裂。有機非金屬材質(zhì)的管道，如塑料管道材料本身彈性模量的限制，管道口徑不能太大，一般小于1.5米。特別是溫度太敏感，低溫則脆，溫度稍高則軟，不耐火。近年來有一種管壁是波紋狀的大口徑拼裝式鋼管。應(yīng)用在公路涵洞和市政排水方面，反響不錯，此鋼管同時暴露出一些缺陷:(1)、管體內(nèi)部有波紋，流阻大。所以設(shè)計時不得不加大一級管徑；(2)、由于有波紋的存在，容易積淤，導(dǎo)致后期的清淤困難；(3)、內(nèi)壁布滿軸向和周向螺栓孔，滲漏是工程難題；(4)、螺栓及板片很容易被盜；(5)、周向接縫螺栓受剪力，是應(yīng)力集中區(qū)域，是不安全因素；(6)、管體要熱鍍鋅防腐，成本高且污染環(huán)境；(7)、管體內(nèi)部波紋的迎水面易被沖刷、磨損及防腐層會脫落；(8)、管身柔性太大，易周向及軸向變形；(9)、周向及軸向接縫太多，密封性及管身整體強度降低；(10)、安裝要求太高，很難達到設(shè)計要求；(11)、制作精度難把控。
[0003]因此，亟待解決上述技術(shù)難題。
【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度、較好適應(yīng)設(shè)備動載荷、易于拼裝和運輸?shù)念A(yù)制拼裝鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型所述的管道，包括由帶有弧度的單元板片沿周向拼裝形成的管體；相鄰單元板片通過側(cè)邊法蘭連接，每個單元板片首尾兩端均有與單元板片截面形狀相吻合的端面法蘭；同時，所述單元板片表面向外延伸形成弧度與單元板片一致的凸筋，該凸筋沿側(cè)邊法蘭方向間隔設(shè)置，該單元板片與凸筋形成凹槽，并設(shè)有用于封堵該凹槽槽口的封堵鋼帶，凹槽和封堵鋼帶形成空心腔體，并且在該空心腔體內(nèi)填充混凝土。
[0006]由于鋼管內(nèi)部常年暴露在外、易受惡劣環(huán)境的腐蝕，同時鋼管常常被水流沖刷，所以在單元板片的內(nèi)表面設(shè)有防止水流沖刷和腐蝕的金屬內(nèi)襯，優(yōu)選的金屬內(nèi)襯設(shè)于管體內(nèi)壁位于水位線以下的單元板片上。
[0007]本實用新型中的凸筋的截面為Ω形、凹槽型、波浪形、拋物線形或梯形；封堵鋼帶的截面為一字型、凹槽型或口字型。
[0008]本實用新型的管體可由表面帶凸筋的主鋼帶環(huán)向卷繞形成管體，凸筋為環(huán)狀結(jié)構(gòu)并列繞設(shè)于管體的外表面；單元板片由管體裁剪形成任意片數(shù)，例如3片或4片不等。
[0009]本實用新型的管體還可由表面帶凸筋的主鋼帶螺旋卷繞形成螺旋狀的管體，凸筋以螺旋方式繞設(shè)于管體的外表面；單元板片由螺旋狀管體裁剪形成任意片數(shù)，例如3片或4片不等。
[0010]本實用新型預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道的制作方法，包括如下步驟:
[0011]A、預(yù)備主鋼帶和封堵鋼帶；
[0012]B、所述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二對邊間隔設(shè)置，并與主鋼帶形成凹槽；
[0013]C、封堵鋼帶貼合于主鋼帶下表面凹槽的槽口處，使凹槽和封堵鋼帶之間形成空心腔體，并形成復(fù)合型鋼帶；
[0014]D、將復(fù)合型鋼帶環(huán)向卷繞形成外壁帶凸筋的管體，凸筋為環(huán)狀結(jié)構(gòu)并列繞設(shè)于管體的外表面，或?qū)?fù)合型鋼帶螺旋卷繞形成外壁帶凸筋的螺旋狀管體，凸筋以螺旋方式繞設(shè)于管體的外表面；
[0015]E、將管體切割成所需長度，并在其兩端設(shè)置端面法蘭；
[0016]F、縱向切割管體得到單元板片；
[0017]G、在單元板片的空心腔體內(nèi)填充混凝土 ；
[0018]H、待混凝土凝固后，在單元板片兩側(cè)設(shè)置側(cè)邊法蘭，得到無金屬內(nèi)襯的單元板片；
[0019]1、將單元板片沿周向拼裝得到預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
[0020]其中在步驟A中，還預(yù)備用于制作金屬內(nèi)襯的不銹鋼板；步驟C中，在貼合了封堵鋼帶的主鋼帶下表面再貼合不銹鋼板，形成復(fù)合型鋼帶；步驟D中將該復(fù)合型鋼帶卷繞形成內(nèi)壁帶金屬內(nèi)襯、外壁帶凸筋的管體；按照步驟A-Η制作得到帶金屬內(nèi)襯的單元板片；將帶金屬內(nèi)襯的單元板片和無金屬內(nèi)襯的單元板片拼裝得到水位線以下管體內(nèi)壁上設(shè)有金屬內(nèi)襯的預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
[0021]本實用新型預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道的另一種制作方法包括如下步驟:
[0022]A、預(yù)備主鋼板和封堵鋼帶；
[0023]B、所述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二對邊間隔設(shè)置，并與主鋼帶形成凹槽；
[0024]C、將表面帶凸筋的主鋼帶的第一對邊折彎形成端面法蘭；
[0025]D、封堵鋼帶貼合于主鋼帶下表面凹槽的槽口處，使凹槽和封堵鋼帶之間形成空心腔體，并形成復(fù)合型鋼帶；
[0026]E、將復(fù)合型鋼帶彎曲成外表面帶凸筋、兩側(cè)帶端面法蘭的弧形單元板片；凸筋為弧狀結(jié)構(gòu)并列設(shè)于單元板片的外表面；
[0027]F、在單元板片的空心腔體內(nèi)填充混凝土 ；
[0028]G、待混凝土凝固后，在單元板片的第二對邊上設(shè)置側(cè)邊法蘭，得到無金屬內(nèi)襯的單元板片；
[0029]H、將單元板片沿周向拼裝得到預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
[0030]其中在步驟A中，還預(yù)備用于制作金屬內(nèi)襯的不銹鋼板；步驟D中，在貼合了封堵鋼帶的主鋼帶下表面再貼合不銹鋼板，形成復(fù)合型鋼帶；步驟E中將該復(fù)合型鋼帶卷繞形成內(nèi)表面帶金屬內(nèi)襯、外表面帶凸筋的弧形單元板片；按照步驟A-G制作得到帶金屬內(nèi)襯的單元板片；將帶金屬內(nèi)襯的單元板片和無金屬內(nèi)襯的單元板片拼裝得到水位線以下管體內(nèi)壁上設(shè)有金屬內(nèi)襯的預(yù)制拼裝鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)管道。
[0031]實用新型原理:本實用新型巧妙的利用了石拱橋工作原理、管土共同受力原理和混凝土鋼管工作原理。石拱橋工作原理是將塊狀的石材排列成圓弧狀的拱，拱圈與周圍的結(jié)構(gòu)物或土石結(jié)合成穩(wěn)定的承重結(jié)構(gòu)。管土共同受力原理是管道在埋置后，管道上部的荷載不是靠管道的剛性來承受的，而是靠管道與土石相互之間受力，相互作用，就形成了管土共同受力作用，垂直向下的荷載就會轉(zhuǎn)化為管體管壁子午向的內(nèi)壓力。而混凝土鋼管工作原理是在空心的鋼管內(nèi)充填混凝土，利用混凝土的承壓能力和鋼管對混凝土的包圍作用，使鋼管的豎向承壓能力增加的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。首先，利用石拱橋原理，將數(shù)片標準拼裝片組裝成圓管形或半圓管形。在管體周向回填土石之后，土石與管體之間相互受力，并將分片組裝的管體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，管土共同受力效應(yīng)形成，此時，管體上部垂直向下的動荷載與靜荷載就轉(zhuǎn)化為管體管壁內(nèi)部周向內(nèi)壓力，即標準拼裝片接觸面的壓力。這就要求管體管壁有很強的抗周向內(nèi)壓的能力，那么管壁的縱向截面就必須有較大的慣性矩，凸筋的存在成幾何倍數(shù)的加大了這個慣性矩。而在空心腔體內(nèi)澆滿混凝土后，混凝土與包圍它的鋼板形成了截面為半圓形的圓環(huán)狀鋼管，即混凝土鋼管。根據(jù)混凝土鋼管理論，混凝土鋼管式組合結(jié)構(gòu)，注滿混凝土的鋼管中，混凝土代替管壁承受軸向壓力，使該組合結(jié)構(gòu)承受軸向壓力的能力成倍數(shù)提高。這個組合結(jié)構(gòu)是對凸筋承壓能力的再次加強和提高，確保管壁在承壓時不會壁面失穩(wěn)和彎曲變形。同時，還可以將管壁的鋼板減薄使用，節(jié)省材料。在這三個原理的支持下預(yù)制拼裝鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)管道就具備了優(yōu)良的性能。本實用新型在結(jié)構(gòu)上與以往的結(jié)構(gòu)具有很大程度的改善，以往的結(jié)構(gòu)是將