一种钢管混凝土拱架可缩式接头及拱架制造技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土拱架可缩式接头及拱架，它解决了拱架中刚性连接接头容易导致拱架破坏的问题，其既可以保证钢管混凝土拱架初期支护的承载力，又可使支护体具有可缩性能，当围岩荷载增大时，通过拱架可缩适度让压，以降低作用在支护体上的荷载，更有利于保护支护体长期稳定，其技术方案为：包括两端插入既有拱架接口处的内插钢管，所述内插钢管外部套设外侧接头套管，所述内插钢管中部管外套设压缩限位部件，压缩限位部件设置于内插钢管两端既有拱架之间，在既有拱架受力超过压缩限位部件耐压能力后压缩限位部件位移，既有拱架接头处随之位移，拱架整体尺寸缩小实现让压。

A reducible joint and arch support for concrete filled steel tube arch

The invention discloses a retractable joint and an arch frame of the concrete filled steel tube arch frame, which solves the problem that the rigid connection joint in the arch frame is easy to cause the destruction of the arch frame, and can ensure the bearing capacity of the initial support of the concrete filled steel tube arch frame, and can also make the support body have the retractable performance. When the load of the surrounding rock increases, the arch frame can be retracted through the arch frame. Appropriate concession of pressure to reduce the load acting on the support is more conducive to protecting the long-term stability of the support. The technical scheme includes inserting the interpolated steel pipe at both ends at the joint of the existing arch frame, sleeving the external joint of the interpolated steel pipe, and setting the compression limit component in the middle of the interpolated steel pipe, and compression limit. The components are arranged between the existing arch frames at both ends of the interpolated steel tube, and the displacement of the limited parts is compressed after the force of the existing arch frame exceeds the compression capacity of the compression limit parts. The joint of the existing arch frame is displaced accordingly, and the overall dimension of the arch frame is reduced to realize the yield pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种钢管混凝土拱架可缩式接头及拱架
本专利技术涉及地下工程支护
，特别是涉及一种钢管混凝土拱架可缩式接头及拱架。
技术介绍
随着我国地下工程向高埋深和大断面方向发展，地下空间围岩稳定越来越差，工程支护困难也越来越突出，已成为影响我国地下工程安全施工以及煤炭安全高效生产的重要问题。钢管混凝土拱架承载力高、施工简单，已成为深部软岩硐室及其他大变形地下空间广泛采用的一种支护措施。然而，工程中普遍使用接头套管来拼装钢管混凝土拱架，拱架各段之间刚性连接，拱架不具备可缩性，在高应力或动压作用下，钢管混凝土拱架只能硬抗围岩荷载，一旦荷载超限容易导致拱架破坏。综上所述，现有技术对于拱架刚性连接容易导致拱架破坏的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种钢管混凝土拱架可缩式接头，以解决地下工程中拱架不能可缩让压的问题，本专利技术提出的可缩式接头，既可以保证钢管混凝土拱架的初期承载力，又可使拱架具有可缩性能，当围岩荷载增大到一定程度时，通过拱架可缩适度让压，以降低作用在拱架上的围岩荷载，有利于保护支护结构长期稳定。进一步的，本专利技术采用下述技术方案：一种钢管混凝土拱架可缩式接头，包括两端插入既有拱架接口处的内插钢管，所述内插钢管外部套设外侧接头套管，所述内插钢管中部管外套设压缩限位部件，压缩限位部件设置于内插钢管两端既有拱架之间，在既有拱架受力超过压缩限位部件耐压能力后压缩限位部件位移，既有拱架接头处随之位移，拱架整体尺寸缩小实现让压。进一步的，所述压缩限位部件包括多级限位卡，限位卡包括套设于内插钢管管外的限位环，限位环环体上设置与级数相对应的焊点。进一步的，所述内插钢管轴向中心处设置最高级数限位卡，由内插钢管中部向两端设置级数依次降低的限位卡。进一步的，所述多级限位卡级数设置为三级，其中三级限位卡对应的焊点数量为4n个，三级限位卡设置于内插钢管轴向中心处；二级限位卡对应的焊点数量为2n个，二级限位卡分设于三级限位卡两侧；一级限位卡对应的焊点数量为n个，一级限位卡设置于二级限位卡远离三级限位卡的一侧。由此，一级限位卡邻近于既有拱架，而后依次向内插钢管轴向中心处设置二级限位卡和三级限位卡，在受力压缩时，先由一级限位卡受力，超过一级限位卡极限阻力时，焊点开裂，拱架开始压缩，拱架移动至下一级限位卡后拱架完成第一次可缩，重新稳定；当拱架内力超过再下一级限位卡极限阻力后，拱架再次可缩。进一步的，相邻所述限位卡之间间隔设定距离。或者，所述压缩限位部件为弹性元件。进一步的，所述外侧接头套管和内插钢管均为弧形管，外侧接头套管长度大于内插钢管长度，内插钢管与外侧接头套管之间具有设定间隙。进一步的，所述内插钢管两端部设置充填袋，充填袋内充填膨胀泡沫剂或发泡胶等柔性材料，充填袋胀满时顶在内插钢管端部且在外侧接头套管包裹范围内，拱架受力压缩变形时充填袋被压缩进而体积减小，充填袋压缩变形，变形主要来自于柔性材料自身压缩。进一步的，所述充填袋设置后压浆孔，后压浆孔设置于拱架外侧的外侧接头套管两端，后压浆孔可拧上注浆接头。充填袋在拱架灌注混凝土前紧贴在拱架钢管内壁上，拱架灌注混凝土时不影响混凝土流通，混凝土灌注完成后立刻通过连接充填袋的后压浆孔注入柔性材料，在混凝土凝固前实现充填袋起胀。进一步的，所述外侧接头套管两端部均设置端头加强环，端头加强环紧固套设于外侧接头套管端头。为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种钢管混凝土拱架，包括多节弧形的拱架结构体，多节拱架结构体之间通过如上所述的可缩式接头连接成环体。进一步的，相邻节所述拱架结构体端部套设于内插钢管与外侧接头套管之间，内插钢管两端插入相邻节拱架结构体内侧设定长度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的可缩式接头，其通过在拱架连接处设置压缩限位部件，在拱架受力超过一定程度时压缩限位部件的焊接点受压破坏而产生位移实现让压，能够有效解决深部支护中钢管混凝土拱架不能可缩让压的问题，保证支护结构在高应力和扰动荷载作用下长期稳定，缓解不利受力条件造成的结构破坏。(2)本专利技术的可缩式接头，可保障钢管混凝土拱架的初撑力，满足巷道初始稳定，当围岩荷载积聚到一定程度时才发挥可缩性能。(3)本专利技术的可缩式接头，具有良好的压缩性能，与普通刚性接头套管相比，可缩式接头可以使钢管混凝土拱架实现可缩变形，适度让压，有利于降低作用在拱架上的围岩荷载，延长拱架服务年限，更有利于保护支护体稳定。(4)本专利技术的可缩式接头，压缩限位部件设置成多级，可以对拱架内力实现多级让压，使拱架压缩形成新的稳定。(5)本专利技术的可缩式接头，通过设置柔性材料充填袋，一方面可以排出灌注混凝土后拱架顶部离析的灰浆或灰水，使钢管内的混凝土灌注更密实；另一方面为后期接头可缩提供变形空间。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术可缩式接头的示意图；图2a为本专利技术可缩式接头压缩变形前示意图；图2b为本专利技术可缩式接头第一次压缩变形示意图；图2c为本专利技术可缩式接头第二次压缩变形示意图；图3为钢管混凝土拱架整体示意图；图3a为钢管混凝土拱架压缩变形后示意图；图中，1-拱架钢管，2-后压浆孔，3-充填袋，4-内插钢管，5-二级限位卡，6-三级限位卡，7-一级限位卡，8-外侧接头套管，9-端头加强环，10-拱架结构体，11-可缩式接头。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在拱架中刚性连接接头容易导致拱架破坏的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种钢管混凝土拱架可缩式接头及拱架。深部工程支护中钢管混凝土支护结构体不仅承受较大的围岩荷载而且受力条件复杂，集中受力、偏载、荷载破洞等作用使得支护结构内力过大，支护结构若不能可缩让压，即使承载力较高也很容易快速破坏。如何保证支护结构在高应力和动压作用下的长期稳定，缓解不利受力条件造成的结构破坏，是本专利技术所要解决的技术难题。本专利技术的可缩式接头连接于钢管混凝土拱架之间，能够保障钢管混凝土拱架初期支护承载力，能满足巷道初始稳定。本专利技术的可缩式接头具有良好的压缩变形性能，使钢管混凝土拱架支护体具有较大的可缩变形能力，保证支护体在深部高应力和动压扰动作用下的稳定性。本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种钢管混凝土拱架可缩式接头，包括两端插入既有拱架(即拱架钢管1)接口处的内插钢管4，内插钢管4外部套设外侧接头套管8，内插钢管4中部管外套设压缩限位部件，压缩限位部件设置于内插钢管4两端拱架钢管1之间，在既有拱架受力超过压缩限位部件耐压能力后压缩限位部件位移，既有拱架接头处随之位移，拱架整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢管混凝土拱架可缩式接头，其特征是，包括两端插入既有拱架接口处的内插钢管，所述内插钢管外部套设外侧接头套管，所述内插钢管中部管外套设压缩限位部件，压缩限位部件设置于内插钢管两端既有拱架之间，在既有拱架受力超过压缩限位部件耐压能力后压缩限位部件位移，既有拱架接头处随之位移，拱架整体尺寸缩小实现让压。

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土拱架可缩式接头，其特征是，包括两端插入既有拱架接口处的内插钢管，所述内插钢管外部套设外侧接头套管，所述内插钢管中部管外套设压缩限位部件，压缩限位部件设置于内插钢管两端既有拱架之间，在既有拱架受力超过压缩限位部件耐压能力后压缩限位部件位移，既有拱架接头处随之位移，拱架整体尺寸缩小实现让压。2.如权利要求1所述的可缩式接头，其特征是，所述压缩限位部件包括多级限位卡，限位卡包括套设于内插钢管管外的限位环，限位环环体上设置与级数相对应的焊点。3.如权利要求2所述的可缩式接头，其特征是，所述内插钢管轴向中心处设置最高级数限位卡，由内插钢管中部向两端设置级数依次降低的限位卡。4.如权利要求2所述的可缩式接头，其特征是，所述多级限位卡级数设置为三级，其中三级限位卡对应的焊点数量为4n个，三级限位卡设置于内插钢管轴向中心处；二级限位卡对应的焊点数量为2n个，二级限位卡分设于三级限位卡两侧；一级限位卡对应的焊点数量为n个，一级限位卡设置于二级限位卡远离三级限位卡的一侧；相邻限位卡之间间隔距离。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，顾薛青，郭毕钧，左建平，王正泽，宋建新，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东,37