城市地下综合管廊的制作方法

本实用新型公开了一种综合管廊，尤其涉及一种城市地下综合管廊。

背景技术：

申请人一直致力于钢结构和钢-混凝土组合式结构的研究及应用。已申请专利中管道的结构框架一般都采用钢管为主，但是对于一些使用要求不高或填土不高且上方无重载车辆的地区，使用钢管或钢管混凝土作为结构的横梁或纵梁，成本过高，实用性差。

因此，亟待解决上述技术难题。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种成本低廉且兼具较高承重能力的城市地下综合管廊。

技术方案：本实用新型公开了一种城市地下综合管廊，包括由外侧和/或内侧有凸起的波形板构成的顶板、底板和两侧板拼装形成箱型管节，该箱型管节沿轴向拼装形成综合管廊；其中，该箱型管节的棱边处设有具有开口截面的纵梁，沿箱型管节轴向在所述顶板和/或底板的两端设有具有开口截面的横梁、所述侧板的两端设有具有开口截面的立柱，该横梁和立柱首尾相接形成框型骨架；其中，所述纵梁、横梁及立柱是工字型钢、H型钢、弧形钢、C型钢或具有开口截面的型钢。上述框架骨架采用框架式结构受力承压原理，成为主要受力承压构件，结构可以防止侧向失稳，增加整体强度。

优选的，所述具有开口截面的型钢与板材或管材组合形成具有空心腔体的结构，在该空心腔体内填充混凝土或钢筋混凝土。

进一步，所述顶板/底板由多块板片构成，相邻板片之间并排设有横梁；所述侧板由多块板片构成，相邻板片之间并排设有立柱，对应的立柱和横梁首尾相接形成框型骨架。

再者，所述波形板由金属板构成，该金属板自身弯折形成凸起；或金属板弯折形成凸起形状，用板材或管材与该凸起组合形成空心腔体结构；或由金属板和金属管拼接而成；或者由C型钢、槽钢、工字钢、弧形钢、角钢或波纹板与金属板扣合形成带有空心腔体结构。带凸起的板材采用了大惯性矩原理，大惯性矩原理是通过将平直板成型为截面带有凸起结构的板片，使得其截面惯性矩大大提高，抗弯、抗扭及抗变形的能力显著提升，继而使板片承载能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取决于凸起的形状及尺寸。

优选的，所述侧板为向管廊外侧起拱的拱状波形板。该侧板运用了波形钢腹板桥梁原理，其波纹纹路竖直与自身上下连接法兰或纵梁组成波形钢腹板，整体承载以及抗侧向压力都得到极大提升。

其中，所述顶板为向上起拱的拱状波形板。该顶板运用了管土共同受力原理，其拱形板片与回填土协同受力；且其起拱方向与管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相邻顶板之间并排设有横梁，除管廊最开始和最末端横梁外，顶板在横梁上的水平分力左右相抵消，整体结构承载能力更强。

优选的，所述顶板、底板和两侧板的波纹纹路与管廊延伸方向一致，或者垂直于管廊延伸方向。

进一步，所述顶板、底板和两侧板通过焊接、法兰连接或隐藏式螺栓连接形成箱型管节。

再者，所述箱型管节沿轴向拼装形成综合管廊时，相邻箱型管节通过焊接、法兰连接或隐藏式螺栓连接。

实用新型原理：首先该城市地下综合管廊施工时，将其作为地下管廊时，采用管土共同受力原理和连续拱桥原理，管土共同受力原理是借助管道周围土石与管道构件协同受力，将施加在管道上的载荷转化为管道壁的环向内压力，类似于石拱桥，形成管土共同受力效应；连续拱桥原理：在两拱架间布设连接部件，形成对称式受力结构，提高了两拱架整体刚度即抗变形能力，承压部件上载荷产生的弯矩应力由飞燕式拱架两拱架及其间的混凝土承受，继而承压部件不承受弯矩应力只承受压应力，且本结构两侧含有城市地下综合管廊专用于提高承压能力，继而整体结构的受力性能得到极大的提高。

其次，本实用新型中位于箱型管节棱边上的纵梁及位于侧板上的波纹板材(且波纹纹路与立柱方向一致)形成桥梁波纹钢腹板结构，采用了桥梁波纹钢腹板结构的抗剪原理，桥梁钢腹板结构抗剪原理主要是用桥梁波纹钢腹板代替混凝土腹板。桥梁波纹钢腹板抗剪承载力与波幅和波长有关，相关实验表明：随着波长的增加临界荷载减小；但是随着波幅的增加临界荷载却增大。同时当波幅趋于零且波长趋于无穷大时，波纹腹板就成为了普通平板，显然相同条件下前者的临界荷载高于后者，说明波纹腹板在抗剪方面具有一定的优越性。

还有，带凸起的板材采用了大惯性矩原理，大惯性矩原理是通过将平直板成型为截面带有凸起结构的板片，使得其截面惯性矩大大提高，抗弯、抗扭及抗变形的能力显著提升，继而使板片承载能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取决于凸起的形状及尺寸；

最后具有中空结构的型钢内灌注混凝土采用混凝土钢管原理，混凝土钢管的工作原理是在空心的管材内充填混凝土，利用混凝土优越的承压能力和钢管的对混凝土的包围作用，使钢管的承压能力极大的增强；按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管，钢管混凝土作为受压构件能充分发挥混凝土所具有的优越抗压性能和钢材所具有的优越抗拉性能。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下显著优点：

(1)该综合管廊中采用具有开口截面的纵梁、横梁及立柱作为主要受力承载结构，在保障一定承载能力的基础上，最大化的减低成本，减少钢材耗量，减轻该综合管廊的整体重量，便于运输。

(2)该综合管廊中板片的波纹纹路方向与管廊延伸方向一致的顶板和两端的横梁组合成结构运用了管土共同受力和连续拱桥原理，其拱形板片与回填土协同受力；且其起拱的纹路方向与管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相邻顶板之间并排设有横梁，除管廊最开始和最末端横梁外，顶板在横梁上的水平分力左右相抵消，整体结构承载能力更强；

(3)该综合管廊中底板将横梁和纵梁两者结合为一体，增强了底板水平面的刚度，基础梁和地圈梁组成了抗震限裂体系，能明显有效的改善不均匀沉降引起结构开裂、错台、坍塌等破坏的负作用，使得结构有效的链接为一个整体，各支撑点反力更均匀；

(4)该综合管廊中拱形侧板和两端的立柱组合形成的结构运用了管土共同受力和连续拱桥原理，其侧板的拱形板片与回填土协同受力；且拱形板片向管廊外侧起拱，而且沿管廊延伸方向的相邻侧板之间并排设有立柱，除管廊最开始和最末端立柱外，侧板在立柱上的水平分力左右相抵消，整体结构承载能力更强；

(5)该综合管廊中纹路方向与与立柱方向一致的侧板运用了波形钢腹板桥梁原理，其波纹纹路竖直与自身上下连接法兰或纵梁组成波形钢腹板，整体承载以及抗侧向压力都得到极大提升；

(6)在具有中空结构的型钢内填充混凝土，使得受压构件能充分发挥混凝土所具有的优越抗压性能和钢材所具有的优越抗拉性能；

(7)该综合管廊施工时，将其作为地下管廊时，采用管土共同受力原理和连续拱桥原理，提高了两拱架整体刚度即抗变形能力，使得整体结构的受力性能得到极大的提高，使得可以做大跨度尺寸的单仓管廊；

(8)该管道为分片拼装式结构，施工速度快、施工工期短，单节管道可以长达15～25米(只要运输条件许可，可以更长)管道接缝少，易于密封。

附图说明

图1为本实用新型中箱型管节的结构示意图；

图2为本实用新型中箱型管节的框架结构示意图；

图3为本实用新型中波形板的结构示意图；

图4～图19为本实用新型中波形板的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种城市地下综合管廊，包括由顶板101、底板102和两侧板103拼装形成箱型管节104，具体可采用焊接、法兰连接或隐藏式螺栓连接等连接方式。箱型管节104为矩形，同时，箱型管节104可以长达15～25米，只要运输条件许可，长度可以更长，这样整个管廊接缝减少，密封性更好；将得到的箱型管节104沿轴向拼装形成城市地下综合管廊100，相邻箱型管节104通过焊接、法兰连接或隐藏式螺栓等不同的方式连接。

如图3所示，该顶板101、底板102和侧板103均为外侧和/或内侧有凸起的波形板，其波纹纹路方向与管廊延伸方向一致，或者垂直于管廊延伸方向。如图4～图19所示所述波形板由金属板构成，该金属板自身弯折形成凸起；或金属板弯折形成凸起形状，用板材或管材与该凸起组合形成空心腔体结构；或由金属板和金属管拼接而成；或者由C型钢、槽钢、工字钢、弧形钢、角钢或波纹板与金属板扣合形成带有空心腔体结构。带凸起的板材采用了大惯性矩原理，大惯性矩原理是通过将平直板成型为截面带有凸起结构的板片，使得其截面惯性矩大大提高，抗弯、抗扭及抗变形的能力显著提升，继而使板片承载能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取决于凸起的形状及尺寸。

同时，该顶板101和侧板103还均为拱状波纹板片，其起拱的纹路方向与管廊延伸方向一致，且侧板103向管廊外侧起拱。其中顶板运用了管土共同受力原理，其拱形板片与回填土协同受力；且其起拱的纹路方向与管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相邻顶板之间并排设有横梁，除管廊最开始和最末端横梁外，顶板在横梁上的水平分力左右相抵消，整体结构承载能力更强。同时，侧板同样运用了管土共同受力原理，其拱形板片与回填土协同受力；且拱形板片向管廊外侧起拱，其起拱的纹路方向与管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相邻侧板之间并排设有立柱，除管廊最开始和最末端立柱外，侧板在立柱上的水平分力左右相抵消，整体结构承载能力更强。

其中该侧板103还可为平直状的波纹板，其纹路方向与立柱方向一致。该综合管廊中纹路方向与与立柱方向一致的侧板运用了波形钢腹板桥梁原理，其波纹纹路竖直与自身上下连接法兰或纵梁组成波形钢腹板，整体承载以及抗侧向压力都得到极大提升。

如图2所示，上述箱型管节104的棱边处还设有纵梁105。该纵梁105是工字型钢、H型钢、弧形钢、C型钢或具有开口截面的型钢。该纵梁105与板材或管材组合形成具有空心腔体的结构，在该空心腔体内填充混凝土或钢筋混凝土。使得受压构件能充分发挥混凝土所具有的优越抗压性能和钢材所具有的优越抗拉性能。上述纵梁的中空结构为横截面周边的空心腔体结构，该闭合式横截面的空心腔体结构较之开口式横截面的空心腔体结构，抗扭刚度更高、抗竖向失稳能力更强，加之管廊为箱型结构，因此，管廊的竖向承压能力得以进一步加强。

沿箱型管节104轴向在顶板101/底板102的两端设有中空的横梁106，还在侧板103的两端设有中空的立柱107，对应的横梁106和立柱107首尾相接形成框型骨架，相邻箱型管节104通过框型骨架轴向拼装形成综合管廊100。顶板101/底板102可为单块板片，或由多块板片构成。当由多块板片构成时，相邻板片之间并排设有横梁106。同时侧板103亦可为单块板片，或由多块板片构成，相邻板片之间并排设有立柱107，对应立柱107和横梁106首尾相接形成框型骨架。上述框架骨架采用框架式结构受力承压原理，成为主要受力承压构件，结构可以防止侧向失稳，增加整体强度。横梁106及立柱107是工字型钢、H型钢、弧形钢、C型钢或具有开口截面的型钢。该横梁106及立柱107与板材或管材组合形成具有空心腔体的结构，在该空心腔体内填充素混凝土或钢筋混凝土，使得受压构件能充分发挥混凝土所具有的优越抗压性能和钢材所具有的优越抗拉性能。横梁或立柱的中空结构为横截面周边的空心腔体结构，该闭合式横截面的空心腔体结构较之开口式横截面的空心腔体结构，抗扭刚度更高、抗竖向失稳能力更强，加之管廊为箱型结构，因此，管廊的竖向承压能力得以进一步加强。

该城市地下综合管廊一般可运用于地下共用沟、市政共用管道、地下集水管、给排水管、人行或车行通道、地下管线的保护用管。