一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构的制作方法

本实用新型属于工程管道技术领域，涉及一种涵洞用伸缩装置，具体为一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构。

背景技术：

钢波纹涵管指铺埋在公路，铁路下面的涵洞用螺纹波纹管，它是由波形金属板卷制成或用半圆波形钢片拼制成的圆形波纹管，在钢波纹涵管施工使用过程中，回填密度不达标，基础受力不均匀，钢波纹管会出现大面积变形(伸缩变形)，破坏本身结构，导致地面下沉，造成破坏。

现有的涵洞用伸缩装置不能很好地解决管节本身的变形(伸缩变形)问题，例如cn109778726a公开的伸缩装置，虽然能够缓解钢波纹管的大面积变形问题，但是，不能有效地补偿了棱柱载荷(拱涵上方垂直棱柱土的重力)的与时剧增，不能补偿与时剧增的挠曲，其安全性和使用寿命仍达不到理想值。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构，结构简单，安装方便，可解决管节本身的变形(伸缩变形)问题，有效地补偿了棱柱载荷(拱涵上方垂直棱柱土的重力)的与时剧增，使管节通过伸缩缝在相应方向上的变化，补偿了与时剧增的挠曲。

为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构，设置于左、右两段钢波纹涵管的衔接部位，结构中包括分别与左、右钢波纹涵管固连且截面为工字型的环状加强型钢，加强型钢的上翼板与下翼板分别位于钢波纹涵管的外侧和内侧，在左、右两侧加强型钢的上翼板、下翼板之间分别设置外覆板与内腹板，关键是：在外覆板上方还设置有加强肋板，加强肋板、外覆板上均开设有长圆孔，第一螺栓依次穿过加强肋板、外覆板的长圆孔与上翼板固接，所述的内腹板上也开设有长圆孔，第二螺栓穿过内腹板上的长圆孔与下翼板固接。

所述的左、右两侧加强型钢的腹板上各固定有一圈c型槽钢，所述c型槽钢的开口朝内设置，且开口处内缩，于两c型槽钢之间设有弹性体，所述弹性体的两端嵌入对应的c型槽钢内。

所述的弹性体轴向截面为波形状，其材质为橡胶、塑料或金属。

所述的左、右两侧加强型钢之间还设置有变形协调装置，所述的变形协调装置包括与左、右两侧加强型钢的腹板固连的一对安装座，在安装座上球铰连接u型件，与u型件铰接的由一组交叉撑及在交叉撑各交叉部位设置的转轴组成的平行四边形铰链结构。

所述的内、外覆板上均设置有波纹，其中，内覆板上波纹为外凸纹，而外覆板的波纹为内凹纹。

所述的第一螺栓和第二螺栓的螺杆上均设有能够在长圆孔内滑动的圆形的滑环，第一螺栓的栓帽与加强肋板之间、第一螺栓的栓帽与上翼板之间、第二螺栓的栓帽与内腹板之间、第二螺栓的栓帽与下翼板之间均设置有垫片。

所述的外覆板和内腹板宽度均大于两段钢波纹涵管之间的距离。

所述的伸缩连接结构包括若干平行对置的环状加强型钢，环状加强型钢数量大于等于三圈，环状加强型钢由一组弧形型钢首尾固定连接形成，相邻的弧形型钢通过型钢连接板连接固定，所述型钢连接板搭接于两弧形型钢上，并通过第四螺栓固定。

所述的型钢连接板设于腹板的两侧，于每侧腹板上由设有位于c型槽钢的两块。

所述的钢波纹涵管与加强型钢的固连结构包括设置于钢波纹涵管端部的环向法兰，环向法兰与腹板借助第三螺栓固定连接。

本实用新型的有益效果是：一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构，结构简单，安装方便，可解决管节本身的变形(伸缩变形)问题，有效地补偿了棱柱载荷(涵管上方垂直棱柱土的重力)的与时剧增，使管节通过伸缩缝在相应方向上的变化，补偿了与时剧增的挠曲。尤其适用于钢波纹涵管铺设的管道，使钢波纹涵管更适用于不同地质和地形；在施工中，当基础受力不均匀、回填密度达不到标准产生沉降时，钢波纹涵管不易出现大面积变形(伸缩变形)，提高了涵洞的安全性，提高了钢波纹涵管的使用寿命。

内腹板、外覆板上设置波纹，提高了板的强度，为不影响整体涵洞断面性能，如过水涵洞过水性能，因此内覆板波纹采取外凸设计，而外覆板内凹设计，使整体结构更紧凑，使整体结构占用空间更小，力学性能更优，尤其适用于某些涵洞加固工程。

加强肋板、外覆板和内腹板均开有供螺栓滑动的长圆孔，第一螺栓穿过加强肋板与外覆板的长圆孔，和上翼板固定连接，外覆板与加强型钢未形成一个刚性整体，因此，并不影响伸缩缝两端两涵管主体垂直于涵洞轴向的不同位移变化，不影响整体结构的轴向伸缩性能，即伸缩缝沿涵洞的轴向变化不受影响，加强肋板使结构更稳定。另外，加强肋板安装于外覆板上，外界尘土沙石会落在加强肋板上，即使加强肋板上的长圆孔被尘土堵住，外覆板依然可以在加强肋板上滑动，使伸缩连接结构保持伸缩功能，并且在第一螺栓与加强肋板接触处设置了垫片，进一步减小摩擦，使加强肋板使用寿命更长。

变形协调装置由转动位移补偿器和伸缩位移补偿器组成，转动位移器采用安装座球铰连接u型件，可以保证涵洞伸缩缝处竖向和横向均匀连续变形，伸缩位移器采用一组交叉撑及在交叉撑各交叉部位设置的转轴组成的平行四边形铰链结构，可以保证涵洞伸缩缝处纵向均匀连续变形，在管节受力时，能够降低伸缩连接结构受到的冲击力，从而使内、外覆板更不易在拉伸过程中损坏，保证了伸缩连接结构的性能，使总体结构的伸缩缝处不会出现结构突变的现象，并且使管节在受力时，通过伸缩缝在相应方向上的变化，补偿挠曲和棱柱载荷，使管节可承受的力增大，更不易变形，提高钢波纹涵管的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型中伸缩连接结构的截面剖视示意图。

图2是本实用新型中的变形协调装置截面剖视示意图。

图3是本实用新型中变形协调装置的结构示意图。

图4是本实用新型中加强肋板的结构示意图。

图5是本实用新型中螺栓的结构示意图。

图6是本实用新型中工字型加强型钢结构示意图。

图7是本实用新型与钢波纹涵管连接结构示意图。

图8是本实用新型中示出第四螺栓与型钢连接板的截面剖视示意图。

附图中，1、加强型钢，2、外覆板，21、第一螺栓，3、内腹板，31、第二螺栓，4、c型槽钢，5、弹性体，6、滑环，61、垫片，7、型钢连接板，8、加强肋板，81、长圆孔，9、变形协调装置，91、转动位移补偿器，92、伸缩位移补偿器，100、钢波纹涵管，101、环向法兰，102、第三螺栓，11、上翼板，12、腹板，13、下翼板，14、安装座，15、交叉撑，16、转轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型行做进一步说明：

如图1-8所示的一种钢波纹涵管用多向变位的伸缩连接结构，设置于左、右两段钢波纹涵管100的衔接部位，结构中包括分别与左、右钢波纹涵管100固连且截面为工字型的环状加强型钢1，加强型钢1的上翼板11与下翼板13分别位于钢波纹涵管100的外侧和内侧，在左、右两侧加强型钢1的上翼板11、下翼板13之间分别设置外覆板2与内腹板3，关键是：在外覆板2上方还设置有加强肋板8，加强肋板8、外覆板2上均开设有长圆孔81，第一螺栓21依次穿过加强肋板8、外覆板2的长圆孔81与上翼板11固接，所述的内腹板上也开设有长圆孔81，第二螺栓31穿过内腹板3上的长圆孔81与下翼板13固接。

环状加强型钢1将整个涵管分割成两段，分别固定连接两段不同的涵管，同时对所连接的涵管部位起到了加强作用，使断开处结构强度更高，增加中间加强型钢1的数量可以在满足伸缩缝有效距离情况下，增强结构的连续性和稳定性。

外覆板2的平直段与对应的上翼板11由第一螺栓21连接，外覆板2在两相邻加强型钢1之间为内凹的波纹段，内腹板3平直段与对应的下翼板11由第二螺栓31连接，内腹板3在两相邻加强型钢1之间为外凸的波纹段，于外覆板外侧环向均布若干加强肋8，加强肋板8轴向截面呈波形状。

通过外覆板2和内腹板3的设置，将所有工字型加强型钢1连接固定，形成一个整体结构。外覆板2和内腹板3上的波形段均包括一个或多个波，其波高为13-250mm，波长为68-500mm。内腹板3、外覆板2、加强肋板8上设置长圆孔，用以固定的螺栓可在长圆孔内滑动，螺栓没有完全将板固定于加强型钢1上，内腹板3、外覆板2与加强型钢1未形成一个刚性整体，因此，并不影响伸缩缝两端涵管主体垂直于涵洞轴向的不同位移变化，不影响整体结构的轴向伸缩性能，即伸缩缝沿涵洞的轴向变化不受影响，而且在外覆板2上设置加强肋板8，能够使外覆板2受外界尘土砂石侵扰度小，能够保持外覆板2的伸缩功能，从而使伸缩连接结构能够长时间的稳定使用。

变形协调装置9主要由两侧的转动位移补偿器91和中部的伸缩位移补偿器92组成，其中转动位移补偿器91采用安装座球铰连接u型件的结构，腹板固连一对安装座，在安装座上球铰连接u型件，用以协调伸缩缝竖向和横向变形；伸缩位移器92采用一组与u型件铰接的交叉撑及在交叉撑各交叉部位设置的转轴组成的平行四边形铰链结构，用以协调伸缩缝纵向变形。

变形协调装置9可以使整个结构在受到冲击力时，涵洞伸缩缝处纵向均匀连续变形，能够降低伸缩连接结构受到的冲击力，从而使内腹板3、外覆板2更不易在拉伸过程中损坏，使总体结构的伸缩缝处不会出现结构突变的现象，转动位移补偿器91可以使伸缩缝在相应方向上的变化，补偿挠曲和棱柱载荷，使管节可承受的力增大，更不易变形，提高钢波纹涵管的使用寿命。

为了防止涵洞伸缩缝漏水，伸缩缝接头应作止水处理。尤其是有压涵洞，为了防止由于内水压力或真空所造成的破坏，更要做好伸缩缝的接头止水。因此于相邻两加强型钢1相对一侧的腹板12的中部，各固定有一圈c型槽钢4，为方便安装及后期维修，所述c型槽钢4的开口朝内设置，且开口处内缩，于两c型槽钢4之间设有弹性体5(即止水带)，所述弹性体5的两端嵌入对应的c型槽钢4内。弹性体5的作用是用以伸缩缝的止水、防水，通过c型槽钢4的开口处内缩，能够防止弹性体5从c型槽钢4内脱离，影响其使用。弹性体5可采用橡胶、塑料或金属等材质制得。

其中，加强肋板8、内腹板3和外覆板2对弹性体5起到了保护的作用，加强肋板8、外覆板2用以防止涵洞回填土中的沙石等回填材料对弹性体5的破坏作用，内腹板3用于防止过水涵洞中水中杂质对弹性体5的破坏。也就是说，加强肋板8、内腹板3和外覆板2可以承压、承受冲击，而弹性体5不用于承压、承受冲击，只用于止水、防水。

当弹性体5采用涂覆成型时，需要应在外覆板2内侧及两腹板13之间固定支撑体，所述支撑体的内侧环面与要成型的弹性体5形状相同，然后将液态的弹性体5涂覆于c型凹槽及支撑体的内侧环面上，待其固定成型后，便可发挥其效用。涂覆成型时，支撑体具体采用填入发泡聚氨酯的方式，发泡聚氨酯定型后进行液态的弹性体5涂覆弹性体5还可以预制成型，将两端直接嵌设于c型槽钢4的c型凹槽内进行固定。

弹性体5轴向截面呈波纹状，波浪形的弹性体5具有良好的伸缩性能、处处圆滑过渡，力学性能一致的使用优势，以适应伸缩缝变化，同时不影响止水、防水性能。

外覆板2和内腹板3的宽度均大于两段涵管之间的距离，第一螺栓21和第二螺栓31均设于两加强型钢1相背的一侧，便于施工安装，中部加强型钢下翼缘处预先焊接固定螺母。所述第一螺栓21和第二螺栓31螺杆上均设有能够在长圆孔内滑动的圆形的滑环6，滑环6的设置能够防止对螺栓上螺纹的磨损，滑环6使螺栓在长圆孔宽度方向正好位于中心位置，防止板对螺栓造成额外的剪切力，延长螺栓使用寿命。第一螺栓21与纵向加强肋8接触处设置有凸垫片，以与纵向加强肋8波纹状结构的波谷处贴合，保证螺栓顺利在长圆孔内滑动，与型钢上翼板11接触处设置垫片，第二螺栓31与型钢下翼板11、内腹板3接触处均设置垫片。

环状加强型钢1由一组弧形型钢首尾固定连接形成，相邻的弧形型钢通过型钢连接板7连接固定，所述型钢连接板7搭接于两弧形型钢上，并通过第四螺栓71固定。具体的，型钢连接板7设于腹板13的两侧，于每侧腹板13上又设有位于c型槽钢4两侧的两块。

钢波纹涵管100由多块弧形波纹板103依次环向搭接固定成环，再由多个环轴向搭接固定形成，两段钢波纹涵管100与加强型钢1的固连，包括设置于钢波纹涵管100端部的环向法兰101，环向法兰101与腹板12借助第三螺栓102固定连接。

其中，第一螺栓21、第二螺栓31和第三螺栓102交错设置，以避免安装螺栓时，出现干涉情况，同时使受力的薄弱点分散。

该伸缩连接结构整体采用拼装的形式，通过安装螺栓可现场组装，维护方便。

设置伸缩缝后，可限定涵洞发生整齐、位置固定的裂缝，并可事先对伸缩缝处予以处理；如有不均匀沉降，则将其限制在伸缩缝处，有利于涵洞的安全、稳定和防渗(防止管内水流渗入涵洞基底或路基内，造成土质浸泡松软)。