沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构的制作方法
【专利摘要】一种沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，包括钢壳结构(腔体形式)和充填于所述钢壳结构中的混凝土，该钢壳结构由内、外侧钢板组成，横向与纵向加强肋板焊接于内、外侧钢板内腔表面，加强外壳强度及刚度；横、纵向钢隔板或钢桁架连接内、外侧钢板使之成为整体结构，混凝土充填满壳体内部以提高管节结构的整体刚度和强度。本实用新型通过外包钢壳与充填于其中的混凝土形成组合结构，能够提高管节结构的整体刚度、强度、防水性、耐久性及抗震性，可用于高水压、大埋深条件下大跨沉管管节结构及其他特殊要求下沉管管节结构。
【专利说明】
沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及沉管隧道用管节技术领域，尤其涉及一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构。
【背景技术】
[0002]目前，国内已建成的沉管隧道用管节主体结构的构造形式均是钢筋混凝土结构。
[0003]钢筋混凝土结构通过架设模板-绑扎钢筋骨架-浇筑混凝土，混凝土冷凝后与钢筋骨架形成整体受力结构。普通建设条件下混凝土结构沉管管节具有施工便利、技术成熟、工程经济性好等特点。
[0004]当沉管隧道遇到高水压、大埋深、大跨度、高防水、高耐久性及其他特殊要求时，钢筋混凝土结构由于所需配置的钢筋过多而导致浇筑混凝土极为困难、甚至无法浇筑;钢筋混凝土结构体量大、笨重、施工困难;钢筋混凝土结构表面开裂，导致防水及耐久性性能不足等问题。
【实用新型内容】
[0005]针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提出一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，以满足高强度、大刚度、高防水性能、耐久性等要求。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，所述沉管隧道用钢壳混凝土组合结构包括钢壳结构和充填于所述钢壳结构中的混凝土。
[0007]其中，所述钢壳结构为节段形式，能够通过焊接拼装而形成沉管隧道用管节。
[0008]其中，所述钢壳结构为封闭式构造，所述钢壳结构外侧钢板预留浇筑孔和/或兼作排气孔的振捣孔，以便实现内部充填混凝土。
[0009]其中，所述横向钢隔板和纵向钢隔板上设置有若干流通孔，所述流通孔能够增强钢壳内部充填混凝土的整体性。
[0010]基于上述技术方案可知，本实用新型提供了一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，该组合结构包括封闭外包钢壳(腔体形式)、横纵向加强肋板、横纵向钢隔板或钢桁架及充填于钢壳中的混凝土。本实用新型通过外包钢壳与充填于其中的混凝土形成组合结构，能够提高管节结构的强度、刚度、防水性、耐久性等多种性能，可用于高水压、大埋深、大跨度、高防水性、高耐久性或其他特殊要求下的沉管管节结构。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的沉管隧道管节的三维结构示意图；
[0012]图2是本实用新型的管节结构的横断面构造图；
[0013]图3是图2中A处放大视图；
[0014]图4是本实用新型的横纵向钢隔板的放大视图；
[0015]图5是本实用新型的横纵向钢桁架的放大视图。
[0016]图中:1、钢壳结构;2、充填混凝土;3-1、混凝土浇注孔;3-2、振捣孔(兼排气孔)；4_
1、外侧钢板;4-2、内侧钢板;5-1、横向钢隔板或钢桁架;5-2、纵向钢隔板或钢桁架;6-1、横向加强肋;6-2、纵向加强肋。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
[0018]本实用新型公开了一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，包括外侧钢板、内侧钢板、横向加强肋、纵向加强肋、横向钢隔板(钢桁架)、纵向钢隔板(钢桁架)、浇筑孔、振捣孔(兼排气孔)和混凝土。横纵向加强肋焊接于内外侧钢板的内腔表面，横纵向钢隔板或钢桁架与内外侧钢板焊接连接形成钢壳节段，数个钢壳节段焊接成整体管节钢壳，管节外侧钢板开设浇筑孔及振捣孔(兼排气孔)，向钢壳内浇筑混凝土，采用钢板补齐浇筑孔及振捣孔，混凝土凝固后形成完整管节结构。
[0019]更具体地，本实用新型的沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，主体构造包括钢壳结构及充填于其中的混凝土;钢壳结构由节段焊接拼装而成；钢壳节段包括内、外侧钢板及连接内、外侧钢板的横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架；内、外侧钢板的腔内表面焊接横、纵向加强肋。
[0020]作为优选，钢壳结构为封闭式构造，钢壳结构外侧钢板预留浇筑孔、排气孔实现内部充填混凝土；
[0021 ]作为优选，钢壳结构由钢壳节段焊接拼装而成；
[0022]作为优选，钢壳节段由内、外侧钢板组成，通过横向与纵向钢隔板或钢桁架焊接连接；
[0023]作为优选，钢桁架通过角钢和/或扁钢焊接形成；
[0024]作为优选，内、外侧钢板腔内表面焊接横、纵向加强肋进行加强；
[0025]作为优选，加强肋采用角钢或扁钢形式；
[0026]作为优选，所有钢材采用高性能钢材(Q345及以上)；
[0027]作为优选，内部充填混凝土采用高标号混凝土(Q40及以上)；
[0028]作为优选，内、外侧钢板厚度根据不同部位取20mm?40mm之间，包含预留5mm腐蚀厚度；
[0029]作为优选，横纵向钢隔板所开流通孔尺寸取0.3mX0.3m以上，实际开孔尺寸通过计算确定，不得影响结构受力；
[0030]作为优选，每个隔舱至少设置一个浇筑孔和数个振捣孔(兼排气孔)，浇筑孔在隔舱中心布置，振捣孔(兼排气孔)在四周均勾布置，饶筑孔直径0.3m?0.5m，排气孔0.1m?0.2m；
[0031]钢壳与内部充填的混凝土形成整体，共同受力。通过不同数量及规格的钢壳节段进行组合，可以得到多种长度的沉管隧道管节。本实用新型的钢壳混凝土组合结构通过封闭钢壳和充填于其中的混凝土形成协同受力整体结构，可以实现高水压、大埋深、大跨度、高防水、高耐久性及其他特殊要求下的管节设计要求，满足强度、刚度、施工性、防水性、耐久性及其他功能性要求。
[0032]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0033]如图1-3所示，本实用新型的沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构包括钢壳结构I和充填混凝土2;钢壳结构I包括外侧钢板4-1、内侧钢板4-2、横向钢隔板或钢桁架5-1、纵向钢隔板或钢桁架5-2、横向加强肋6-1、纵向加强肋6-2 ο内外侧钢板4-1、4_2通过横向钢隔板(钢桁架)5_1及纵向钢隔板(钢桁架)5-2焊接连接，横向加强肋6-1和纵向加强肋6-2焊接在内外侧钢板的内腔侧，增强内外侧钢板刚度。如图1所示，包括多个管节节段7的钢壳结构通过在节段拼接焊接缝8处焊接完成后，通过混凝土浇注孔3-1进行混凝土充填密实，待混凝土冷凝后与钢壳结构形成协调受力整体结构，整体结构可实现高强度、大刚度、高防水性能及耐久性能。
[0034]图4是本实用新型的横纵向钢隔板的放大视图；图5是本实用新型的横纵向钢桁架的放大视图；横纵向钢隔板由数块钢板焊接形成整块钢板，钢板上开设流通孔;钢桁架通过钢板和角钢焊接形成，上下弦杆由钢板构成，钢板宽度通常15cm左右，中间拉压杆由角钢构造，拉压杆与上下弦杆焊接形成钢桁架结构。
[0035]作为本实用新型的一个优选实施例，本实用新型的沉管隧道用钢壳混凝土复合主体结构的施工顺序为:
[0036]S1、以节段为加工单元，下料完成内外侧钢板；
[0037]S2、在内外侧钢板表面焊接加强肋；
[0038]S3、横纵向钢隔板(或钢桁架)与内外侧钢板焊接；
[0039]S4、拼装焊接钢壳节段，形成管节；
[0040]S5、通过浇筑孔分段分舱充填自密实高流动混凝土。
[0041]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述沉管隧道用钢壳混凝土组合结构包括钢壳结构和充填于所述钢壳结构中的混凝土。2.如权利要求1所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述钢壳结构为节段形式，能够通过焊接拼装而形成沉管隧道用管节。3.如权利要求2所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述钢壳结构为封闭式构造，所述钢壳结构外侧钢板预留浇筑孔和/或兼作排气孔的振捣孔，以便实现内部充填混凝土。4.如权利要求1所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述钢壳结构包括内侧钢板、外侧钢板及连接所述内侧钢板和外侧钢板且以一定间距布置的横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架。5.如权利要求4所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述内侧钢板和外侧钢板通过所述横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架焊接连接。6.如权利要求4所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述横向钢隔板和纵向钢隔板上设置有若干流通孔，所述流通孔能够增强钢壳内部充填混凝土的整体性。7.如权利要求4所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述内侧钢板和/或外侧钢板的腔内表面焊接有以一定间距布置的横向加强肋和/或纵向加强肋。8.如权利要求4所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述横向加强肋和/或纵向加强肋采用角钢或扁钢形式。9.如权利要求4所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述内、外侧钢板厚度根据不同部位取20mm?40mm之间，包含预留的5mm腐蚀厚度。10.如权利要求1所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述钢壳结构采用Q345及以上的高性能钢材。11.如权利要求1所述的沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，其特征在于，所述内部充填的混凝土采用Q40及以上的高标号混凝土。
【文档编号】E02D29/073GK205530349SQ201620080829
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】徐国平, 张喜刚, 裴岷山, 刘洪洲, 黄清飞, 唐亮, 李会驰, 王勇
【申请人】中交公路规划设计院有限公司