一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合的制作方法

本发明为一种用于大口径地埋钢管的抗沉降构件组合，主要应用于沉降地区地埋大口径钢管抵御局部沉降不均匀、同时对管道极限沉降值有可控要求的场合。

背景技术：

大口径地埋钢管是较常用的输水管材，在沉降地区布置大口径地埋钢管时，由于构筑物与室外底层沉降不同或不同地层沉降差异原因，常出现由于管道基础沉降差异引发管道局部变形破裂，甚至对与管道相连的构筑物结构产生破坏的情况。常规工程中对此问题均采取针对性处理，并无统一的标准的处理措施，效果不甚理想。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有大口径地埋钢管在管道基础沉降差异时局部变形破裂情况，提供一种柔性抗沉降转向构件组合。

为实现上述目的，本发明提供一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：包括两个限位接头和一根转向短管，转向短管安装于两个限位接头之间，其中，限位接头包括：异形内侧反法兰、异形外侧反法兰、侧向限位圆钢、轴向限位螺栓、限位法兰片、橡胶圈，异形外侧反法兰和异形内侧反法兰伸缩式连接形成一空腔，空腔内与异形内侧反法兰和异形外侧反法兰分别连接一限位法兰片，限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一整体橡胶圈，通过轴向限位螺栓连接两个限位法兰片。由于异形外侧反法兰与异形内侧反法兰伸缩式连接，满足侧向限位，并且轴向限位螺栓与两片限位法兰片间隙连接以满足轴向限位，同时限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一可形变的整体橡胶圈以满足管道接口有限变形，因此大口径地埋钢管管道基础沉降差异时，限位接头可同时满足大口径地埋钢管侧向变形限位和轴向变形限位，并满足管道接口处有限形变，再加上两个接头之间转向短管及轴向限位螺栓和橡胶圈的协同倾斜作用，在抵御沉降的同时保护管道本体不受沉降作用破坏。

所述的异形外侧反法兰和异形内侧反法兰是在圆形法兰的圆周侧面对称各有一个垂直于圆形法兰表面的凸耳，其中异形外侧反法兰的凸耳中间开一侧向限位孔，连接于异形内侧反法兰的侧向限位圆钢通过侧向限位孔伸缩式连接异形外侧反法兰。

所述的凸耳为梯形，相对于法兰表面近端的梯形底边为下底，远端的为梯形上底，下底长度大于上底长度，可有效保证结构强度并节约材料。

所述的整体橡胶圈的断面为拱形，并可承受管道内负压，提供更大的变形空间，更好的保护管道本体。

所述的限位法兰片是在圆形法兰整个圆周侧面连接一断面为直角形的凸耳，拉近了原有的限位法兰孔，减少了限位接头的整体长度，节约材料并方便安装。

本发明具有如下优点：本抗沉降构件组合构造简单，对管道具有高度的保护性，可作为标准处理措施。本构件组合可同时满足纵向变形限位和横向变形限位，在抵御沉降作用的同时保护管道本体不受沉降作用破坏，具体体现在以下四点：

1、装置系统结构简单，无需土建结构措施，原材料易于采购，工艺上可灵活布置，易于实施，投资极少。

2、装置原理简单，无需外加主动作用力，仅通过沉降作用即可完成构件组合自身良性形变，无不确定因素。

3、装置可根据具体沉降差异设置最大偏转角度，既保证抵抗沉降效果，又保证了限位接头和管道的安全。

4、装置适用面广，各种沉降差异均可采用该构件组合进行补偿，不受环境制约。

附图说明

图1：本发明抗沉降结构原理示意图；

图2：抗沉降构件结构图；

图3：图2的a向视图。

图中各编号意义如下：

1、沉降端大口径钢管；2、异形内侧反法兰；3、异形外侧反法兰；4、侧向限位圆钢；5、侧向限位孔；6、轴向限位螺栓；7、限位法兰片；8、橡胶圈；9、螺母；10、固定螺栓；11、转向短管；12、固定端大口径钢管；13、轴向钢板加强肋；14、凸耳；15、直角凸耳。

具体实施方式

参照图1－图3，本发明具体实施方式包括两个限位接头和一根转向短管11，转向短管安装于两个限位接头之间，其中，限位接头包括：异形内侧反法兰2、异形外侧反法兰3、侧向限位圆钢4、轴向限位螺栓6、限位法兰片7、橡胶圈8，异形外侧反法兰和异形内侧反法兰是在圆形法兰的圆周侧面对称各有一个垂直于圆形法兰表面的凸耳14，凸耳14为梯形，相对于法兰表面近端的梯形底边为下底，远端的为梯形上底，下底长度大于上底长度，此结构形式可有效保证结构强度，并在保证凸耳相互覆盖面积最大与节约材料之间达成平衡。其中异形外侧反法兰的凸耳中间开一侧向限位孔5，异形外侧反法兰3的凸耳在异形内侧反法兰2的凸耳外，异形内侧反法兰2连接的侧向限位圆钢4穿过侧向限位孔5连接异形外侧反法兰构成一非封闭的空腔体，空腔体内与异形内侧反法兰2和异形外侧反法兰3分别连接一限位法兰片7，所述的限位法兰片7是圆形法兰整个圆周侧面带一断面为直角形的直角凸耳15，这样可以拉近原有的限位法兰孔，减小限位接头的整体长度，节约材料并方便安装。限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一整体拱形橡胶圈8，整体拱形橡胶圈可承受管道内负压，提供更大的变形空间，更好的保护管道本体。通过轴向限位螺栓6连接两个限位法兰片7，由于异形外侧反法兰凸耳间隙地套在异形内侧反法兰凸耳外并通过侧向限位圆钢间隙连接，同时限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一整体拱形橡胶圈，因此大口径地埋钢管管道基础沉降差异时，限位接头可同时满足大口径地埋钢管纵向变形限位和横向变形限位，再加上两个接头之间转向短管及轴向限位螺栓和橡胶圈的协同倾斜作用，在抵御沉降的同时保护管道本体不受沉降作用破坏。

工作原理：本构件对纵向变形的限位作用，主要由异形内侧反法兰2、异形外侧反法兰3、侧向限位圆钢4实现。当构筑物与管道间出现沉降时，固定端大口径钢管12与构筑物相连保持固定，沉降端大口径钢管1受沉降作用下沉，位于异形内侧反法兰2上的侧向限位圆钢4受到位于异形外侧反法兰3的侧向限位孔5限制，从而限制限位接头两侧的管道侧向最大变形量。在沉降端大口径钢管12沉降时，由于限位接头限制了侧向变形，在沉降作用下，转向短管11会向沉降处倾斜形成与水平的夹角，转角与轴向限位螺栓6的极限位置和橡胶圈8适应能力相关，工程上可根据预期极限沉降范围按需定制。同时在异形内侧反法兰2、异形外侧反法兰3与固定端大口径钢管12、沉降端大口径钢管1及转向短管11设置了轴向钢板加强肋13，以防止沉降作用力过大对2、3产生变形作用。实际设计中，侧向限位孔5的尺寸a、b，转向短管11的倾斜角度和长度应根据沉降数据进行调整，以期当沉降稳定时，转向短管11和限位接头处于安全范围内；亦可做成标准尺寸构件，根据实际沉降量串联使用。

当长距离管道中局部管段受到沉降作用时，可在沉降管段两端设置本构件组合，作为局部管段抵御沉降的措施。

技术特征：

1.一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：包括两个限位接头和一根转向短管，转向短管安装于两个限位接头之间，其中，限位接头包括：异形内侧反法兰、异形外侧反法兰、侧向限位圆钢、轴向限位螺栓、限位法兰片、橡胶圈，异形外侧反法兰和异形内侧反法兰伸缩式连接形成一空腔，空腔内与异形内侧反法兰和异形外侧反法兰分别连接一限位法兰片，限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一整体橡胶圈，通过轴向限位螺栓连接两个限位法兰片。

2.根据权利要求1所述的一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：所述的异形外侧反法兰和异形内侧反法兰是在圆形法兰的圆周侧面对称各有一个垂直于圆形法兰表面的凸耳，其中异形外侧反法兰的凸耳中间开一侧向限位孔，连接于异形内侧反法兰的侧向限位圆钢通过侧向限位孔伸缩式连接异形外侧反法兰。

3.根据权利要求2所述的一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：所述的凸耳为梯形，相对于法兰表面近端的梯形底边为下底，远端的为梯形上底，下底长度大于上底长度。

4.根据权利要求1所述的一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：所述的整体橡胶圈的断面为拱形，用于承受管道内负压，提供更大的变形空间。

5.根据权利要求1所述的一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：所述的限位法兰片是在圆形法兰整个圆周侧面连接一断面为直角形的凸耳，拉近原有的限位法兰孔。

技术总结
一种新型大口径地埋钢管抗沉降构件组合，其特征在于：包括两个限位接头和一根转向短管，转向短管安装于两个限位接头之间，其中，限位接头包括：异形内侧反法兰、异形外侧反法兰、侧向限位圆钢、轴向限位螺栓、限位法兰片、橡胶圈，异形外侧反法兰和异形内侧反法兰伸缩式连接形成一空腔，空腔内与异形内侧反法兰和异形外侧反法兰分别连接一限位法兰片，限位法兰片和异形内侧反法兰及异形外侧反法兰之间设一整体橡胶圈，通过轴向限位螺栓连接两个限位法兰片，装置适用面广，各种沉降差异均可采用该构件组合进行补偿，不受环境制约。

技术研发人员：刘峰;陈承宪;倪培林;李敬生;魏厚玉
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司;大唐东营发电有限公司
技术研发日：2020.03.03
技术公布日：2020.05.26