一种空间钢管网架用预制接头结构的制作方法

本实用新型涉及隧道初期支护配件技术领域，特别是涉及一种空间钢管网架用预制接头结构。

背景技术：

隧道开挖后，为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。

目前用于隧道初期支护的装配式支护预制构件种类较多，如钢拱架结构型式，其包括型钢支护结构、格栅钢架结构、管片支护结构、钢筋混凝土支护结构等。对于空间网架结构而言，其作为一种空间杆系结构，具有三维受力特点，能承受各方向的作用，并且网架结构一般为高次超静定结构，倘若一杆局部失效，仅少一次超静定次数，内力可重新调整，整个结构一般并不失效，具有较高的安全储备。且其整体性好，稳定性好，空间刚度大，能有效承受非对称荷载、集中荷载和动荷载，并具有较好的抗震性能。同时，在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力和压力，能充分发挥材料的强度。而且网架结构组合有规律，大量节点和杆件的形状、尺寸相同，并且杆件和节点规格较少，便于生产，产品质量高，现场拼装容易，可提高施工速度。

当用于隧道初支护的装配式支护预制构件具有由多个独立的管段式预制单元拼装而成的环向钢管结构时，如何实现相邻管段预制单元的端头的快速拼接同时固定相邻管段式预制单元的相对位置，是迫切需要本领域技术人员解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种空间钢管网架用预制接头结构。

本实用新型提供了如下方案：

一种空间钢管网架用预制接头结构，包括：

法兰板，所述法兰板包括顶面以及与所述顶面相对的底面；所述法兰板上开设有由所述顶面至底面贯穿的若干螺栓孔；

所述法兰板的顶面用于实现与若干预制管段各自的端面相抵接且固定相连；所述底面用于与另一所述法兰板的底面相抵接，所述螺栓孔用于实现底面相抵接的两法兰板的固定相连，以便实现预制管段的段与段的环向连接并形成管片；

其中，若干所述预制管段成两排分布于所述顶面上，其中一排上的任意一根所述预制管段与另一排上与其距离最近的两根所述预制管段呈等腰三角形分布。

优选地：若干所述预制管段成第一管段排以及第二管段排分布于所述顶面上，所述第一管段排位于所述法兰板的内侧，所述第二管段排位于所述法兰板的外侧；所述第一管段排包含的所述预制管段的数量与所述第二管段排包含的预制管段的数量不同。

优选地：若干所述螺栓孔成第一螺栓孔排以及第二螺栓排孔分布于所述顶面上，所述第一螺栓孔排位于所述法兰板的内侧，所述第二螺栓孔排位于所述法兰板的外侧；所述第一螺栓孔排包含的螺栓孔的数量与所述第二螺栓孔排包含的螺栓孔的数量不同；

其中，相邻管片包含的法兰板相搭接，并通过其中一法兰板上位于所述第一螺栓孔排以及所述第二螺栓孔排首端或末端的螺栓孔以及另一法兰上位于所述第一螺栓孔排以及所述第二螺栓孔排末端或首端的螺栓孔实现与相连接，以便实现管片与管片之间的纵向连接。

优选地：所述顶面以及所述底面具有等腰梯形结构；

其中，位于一管片包含的法兰板上的第一管段排首端或末端的预制管段与该法兰板上位于第二管段排首端或末端的预制管段以及位于另一管片包含的法兰板上的第二管段排末端或首端的预制管段成等腰三角形分布。

优选地：相邻管片包含的法兰板相搭接的长度不小于76毫米。

优选地：所述法兰板的厚度不小于10毫米。

优选地：所述预制管段与所述法兰板采用焊接工艺相连接。

优选地：同一法兰板上位于同一排上相邻的两根预制管段之间焊接有加强筋板。

优选地：所述预制管段的外径均不小于40毫米，所述预制管段各自的管壁均不小于4毫米。

优选地：所述预制管段以及所述法兰板各自的表面均采用热侵工艺形成有镀锌层。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种空间钢管网架用预制接头结构，在一种实现方式下，该装置可以包括法兰板，所述法兰板包括顶面以及与所述顶面相对的底面；所述法兰板上开设有由所述顶面至底面贯穿的若干螺栓孔；所述法兰板的顶面用于实现与若干预制管段各自的端面相抵接且固定相连；所述底面用于与另一所述法兰板的底面相抵接，所述螺栓孔用于实现底面相抵接的两法兰板的固定相连，以便实现预制管段的段与段的环向连接并形成管片；其中，若干所述预制管段成两排分布于所述顶面上，其中一排上的任意一根所述预制管段与另一排上与其距离最近的两根所述预制管段呈等腰三角形分布。本申请提供的空间钢管网架用预制接头结构，不仅具有较强的抗压能力，还具有较强的抗剪能力，同时其结构设计拼装方式较为简单、快捷，有利于装配式结构的标准化。该结构包含的所有部件均可在工厂预先加工，在施工现场装配完成，标准化程度高，成本也低。该构件采用螺栓和焊接的方式连接，钢管焊在法兰板上，再通过法兰板间螺栓连接加固，焊接的质量易受人工因素的影响，应确保焊接的精度和可靠性。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种空间钢管网架用预制接头结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的预制管段在法兰板上的分布示意图。

图中：法兰板1、螺栓孔2、预制管段3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种空间钢管网架用预制接头结构，如图1、图2所示，该结构包括法兰板1，所述法兰板1包括顶面以及与所述顶面相对的底面；所述法兰板1上开设有由所述顶面至底面贯穿的若干螺栓孔2；

所述法兰板1的顶面用于实现与若干预制管段3各自的端面相抵接且固定相连；所述底面用于与另一所述法兰板1的底面相抵接，所述螺栓孔2用于实现底面相抵接的两法兰板1的固定相连，以便实现预制管段3的段与段的环向连接并形成管片；

其中，若干所述预制管段3成两排分布于所述顶面上，其中一排上的任意一根所述预制管段3与另一排上与其距离最近的两根所述预制管段3呈等腰三角形分布。

进一步的，若干所述预制管段3成第一管段排以及第二管段排分布于所述顶面上，所述第一管段排位于所述法兰板1的内侧，所述第二管段排位于所述法兰板1的外侧；所述第一管段排包含的所述预制管段3的数量与所述第二管段排包含的预制管段3的数量不同。

若干所述螺栓孔2成第一螺栓孔排以及第二螺栓排孔分布于所述顶面上，所述第一螺栓孔排位于所述法兰板的内侧，所述第二螺栓孔排位于所述法兰板1的外侧；所述第一螺栓孔排包含的螺栓孔2的数量与所述第二螺栓孔排包含的螺栓孔2的数量不同；

其中，相邻管片包含的法兰板1相搭接，并通过其中一法兰板1上位于所述第一螺栓孔排以及所述第二螺栓孔排首端或末端的螺栓孔2以及另一法兰上位于所述第一螺栓孔排以及所述第二螺栓孔排末端或首端的螺栓孔2实现与相连接，以便实现管片与管片之间的纵向连接。

所述顶面以及所述底面具有等腰梯形结构；

其中，位于一管片包含的法兰板上的第一管段排首端或末端的预制管段与该法兰板上位于第二管段排首端或末端的预制管段以及位于另一管片包含的法兰板上的第二管段排末端或首端的预制管段成等腰三角形分布。

相邻管片包含的法兰板相搭接的长度不小于76毫米。

进一步的，所述法兰板1的厚度不小于10毫米。所述预制管段3与所述法兰板1采用焊接工艺相连接。同一法兰板1上位于同一排上相邻的两根预制管段3之间焊接有加强筋板。

进一步的，为了保证连接形成的空间钢管网架的强度以及达到防腐的目的，本申请实施例还可以提供所述预制管段的外径均不小于40毫米，所述预制管段各自的管壁均不小于4毫米。所述预制管段以及所述法兰板各自的表面均采用热侵工艺形成有镀锌层。

该结构在使用时，片与片之间纵向连接构件由结构预制管段、法兰板、螺栓等构件组成，在工厂预制加工，该接头连接构件位置布置在环向接缝处(具体可根据现场施工条件和作业环境有所调整)，采用法兰板搭接的方式，搭接长度76mm。首先加工制作该法兰板以及预制管段，将若干预制管段各自的第一端与一法兰板按照预制的分布方式进行焊接相连，将各自的第二端与另一法兰板按照预制的方式进行焊接相连形成管段组。环形方向上相邻管段组包含的法兰板采用螺栓进行紧固相连接形成管片，管片与管片之间相邻的法兰板搭接后采用螺栓进行连接。

在实际应用中，采用所述空间钢管网架用预制接头结构将管段式预制钢管拼装成环形结构，单元之间的连接方式采用焊接、法兰板、螺栓连接，主要预制构件由钢管、套管、法兰板、螺栓等构件焊接拼装成形，法兰板厚10mm，材质与钢管相同，每片空间桁架的管片可以由“外5+内4”或“外4+内5”共9根圆钢交替组成，通过法兰板将每根钢管连接固定，形成“正三角”和“倒三角”的稳定结构，为等腰三角形，沿隧道纵向钢管等间距布置(200mm)，内、外环中心钢管间距220mm，外环钢管中心距混凝体迎土侧65mm，内环钢管中心距混凝体背土面65mm。

总之，本申请提供的空间钢管网架用预制接头结构，不仅具有较强的抗压能力，还具有较强的抗剪能力，同时其结构设计拼装方式较为简单、快捷，有利于装配式结构的标准化。该结构包含的所有部件均可在工厂预先加工，在施工现场装配完成，标准化程度高，成本也低。该构件采用螺栓和焊接的方式连接，钢管焊在法兰板上，再通过法兰板间螺栓连接加固，焊接的质量易受人工因素的影响，应确保焊接的精度和可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。