一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及管道试压后背支撑领域，具体的说，是一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置。
【背景技术】
[0002]给排水管一般以不超过I公里的管道作为一个试压管段。试压时，先将管段两端用管堵封住，再冲水加压，管堵将受到管内压力水产生的外推力。为防止接口松脱，需要设置支撑将外推力传递给土体，通过后背支撑和周围土体组成的支撑体系共同平衡外推力。
[0003]目前工程中常用的后背支撑一般采用混凝土制作，称为支墩。但存在如下局限性:对于大口径给排水管道，混凝土支墩的用量大、造价高、并且施工繁琐；混凝土支墩需要一定的时间才能达到设计强度，影响工期；试压混凝土支墩属临时性支墩，试压完成后需要拆除，对大口径管道混凝土支墩体积大，不但拆除工作麻烦，而且浪费材料。另外少数给排水工程中在管道试压端采用自锚式接口，但该方式需要特质配件、并且制造成本高、接口易脱落及稳定性差。
[0004]钢板粧结构具有承载力强、整体性好、可重复使用、施工简单等优点，本实用新型针对目前管道试压后背支撑存在的问题，利用钢板粧、腰梁以及传力杆发明一种承载力强、稳定可靠、施工简单、环保节约的支撑装置。
【发明内容】
[0005]本实用新型是针对目前大口径给排水管道试压后背支撑存在的问题，利用钢板粧制作出一种承载力强、稳定可靠、施工简单、环保节约的管道试压后背支撑装置。
[0006]本实用新型是通过以下方式实现的:一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置，由钢板粧、腰梁和传力杆三部分组成。所述钢板粧采用单排或双排U型钢板粧，根据工程需要计算钢板粧入土深度。所述腰梁采用H型钢，沿水平方向布置于钢板粧上。所述传力杆为8条空心截面型钢，包括4条直杆和4条斜杆，分别将I条直杆和I条斜杆以一定角度连接组成I组传力构件，其中所述角度范围为30° -45°，所得的4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。该支撑装置中，管堵外推力P经传力杆传递到腰梁，再由腰梁传递到钢板粧，最后传递到土体，外推力P最终由土压力平衡。该支撑是一种施工简单、节约资源和结构形式稳定的大口径给排水管道试压后背支撑装置。
[0007]与现有的传统混凝土支墩相比，本实用新型的有益效果在于:
[0008](I)该支撑装置能适应多种不同的地质情况。
[0009](2)该支撑装置的安装和拆除都很方便，工期较混凝土支墩明显缩短。
[0010](3)该支撑装置整体性好、可靠性高，能将管堵外推力均匀传递给后背土体。
[0011](4)该支撑装置中的钢板粧、腰梁、传力杆均可重复利用，环保节约、降低工程造价，应用前景广阔。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型一一一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置的示意图。
[0013]图2是图11-1剖面图。
[0014]图3是传力杆剖面图。
[0015]图中标号说明:1_钢板粧；2-腰梁；3-直杆；4-斜杆；5-管堵。
【具体实施方式】
[0016]为使本实用新型的技术方案、目的和优点更加清楚明了，下面结合某实际工程，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型以某实际工程为具体实施例仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0017]某合流抽水栗站配套输水管道工程，工程管径1600mm，管道工作压力0.6MPa，试验压力0.9MPa，作用在管堵上外推力标准值P = 1808.64kN。对一个施工试压管段(850米)进行水压试验，试压时将管段两端用钢制管堵封住。为了平衡管内高压水对管堵的外推力，需要对管堵设置后背支撑装置。
[0018]根据工程数据，利用钢板粧对该大口径排水管道的试压后背支撑装置进行设计如下:
[0019](I)传力杆的设计:传力杆的作用是将管堵外推力传递至腰梁，考虑结构安全性要求，该支撑装置中传力杆均匀、对称地布置在管堵与腰梁之间。该实施例采用8条空心截面圆形钢管(直径159_、壁厚6mm)作为传力杆，其中包括4条直杆和4条斜杆，直杆和斜杆长度分别为1.5m和1.92m。分别将I条直杆和I条斜杆以38°连接组成I组传力构件。然后将4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。在4组传力构件中，相邻直杆的水平间距和竖向间距均为0.Sm。计算得到直杆和斜杆轴力分别为56.07kN、507.82kN，经验算直杆和斜杆都满足强度和稳定性要求。传力杆剖面图如图3。
[0020](2)腰梁的设计:腰梁的作用是将传力杆传递的集中力分布到钢板粧上，该实施例的腰梁布置2条，沿水平方向布置在钢板粧上。腰梁选用HW300X300X10X15型钢，长5.6m，经计算每条腰梁传递的均布力为161.49kN/m，经验算腰梁满足强度及变形要求。
[0021](3)钢板粧的设计:钢板粧作为悬臂式围护结构，在管道试压过程中相当于挡土支撑结构，而在设置传力杆和腰梁前相当于基坑支护结构。因此需对这两种情况的入土深度分别进行计算，并取较大值。钢板粧作为支撑结构时，根据作用在其上的水平力满足静力平衡条件计算入土深度，其中水平力包括管堵外推力传至腰梁的均布力以及钢板粧两侧的主动土压力和被动土压力(采用朗肯土压力理论计算主动土压力和被动土压力)。而钢板粧作为基坑支护结构时，考虑钢板粧两侧的主动土压力和被动土压力，再对粧端取矩满足力矩平衡条件计算入土深度。经过计算，最后确定选用单排SP-1II钢板粧，粧长9m，入土深度5.8m，打设宽度5.6m，经验算钢板粧满足强度及变形要求。
[0022]如图1、图2和图3所示，本实用新型一一一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置。该支撑装置具体安装步骤为:首先沿钢板粧分布方向挖一条600mm X 1500mm的探沟，探明地下障碍物及管线位置。其次打入钢板粧并开挖工作坑，并将腰梁沿水平方向布置于钢板粧上。再分别将I条直杆和I条斜杆以一定角度连接组成I组传力构件，最后将所得的4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。最后进行给水试压，试压完成后即可拆除传力杆、腰梁，回填工作坑后拨出钢板粧。经测量在试压过程管堵的实际最大位移值仅为12_，远小于试验管堵位移限值50_，所以该实施例的支撑装置安全可
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[0023]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的技术方案、目的和优点进行了进一步详细说明，但以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的原则和权力要求之内，所做的任何修改、改进和同等替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置，其特征在于:由钢板粧(I)、腰梁(2)和传力杆三部分组成，所述钢板粧(I)采用U型钢板粧，所述腰梁(2)沿水平方向布置在钢板粧(I)上，所述传力杆为8条空心截面型钢，包括4条直杆(3)和4条斜杆(4)，分别将I条直杆(3)和I条斜杆(4)以一定角度连接组成I组传力构件，其中所述角度范围为30° -45°，所得的4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵(5)与腰梁(2)之间。2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于:所述钢板粧(I)采用单排或双排U型钢板粧。3.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于:所述腰梁(2)为H型钢。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于大口径给排水管道的试压后背支撑装置，是利用钢板桩制作出一种承载力强、稳定可靠、施工简单、环保节约的管道试压后背支撑装置，解决了大口径给排水管道混凝土试压支墩施工繁琐、造价高、工期长、浪费材料等问题。本实用新型由钢板桩、腰梁和传力杆三部分组成。所述钢板桩采用单排或双排U型钢板桩，根据工程需要计算钢板桩入土深度。所述腰梁采用H型钢，沿水平方向布置于钢板桩上。所述传力杆为8条空心截面型钢，包括4条直杆和4条斜杆，分别将1条直杆和1条斜杆以一定角度连接组成1组传力构件，其中所述角度范围为30°-45°，所得的4组传力构件按上下左右对称的方式布置在管堵与腰梁之间。
【IPC分类】G01N3/02
【公开号】CN204807388
【申请号】CN201520412005
【发明人】邓军, 王强, 何鹰, 谢燕
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月9日