带螺旋加强环的钢-混凝土组合结构管道制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带螺旋加强环的钢-混凝土组合结构管道，包括管体，所述管体表面向外延伸形成沿管体外壁螺旋设置的凸筋，该凸筋与管体形成凹槽，并设有用于封堵该凹槽槽口的封堵钢带，所述凸筋和封堵钢带之间形成空心的加强环，并在该加强环内填充混凝土。本实用新型专利技术优点为通过增设与管体一体成型的螺旋加强环增强管道的环向强度；通过在加强环内填充的混凝土进一步提高管体抗压强度；本实用新型专利技术管道解决了在地下共用管道工程、地下综合管廊以及地下通行道路、地铁中能使用大尺寸钢结构产品的难题；同时，本实用新型专利技术方法容易操作、施工简便、缩短工期、降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管道，尤其涉及一种带螺旋加强环的钢一混凝土组合结构管道。
技术介绍
目前，在管道工程中，常用的管道有水泥管、塑料管、普通碳素钢管、不锈钢管和镀锌钢管等等。较大口径的水泥管有方形管和圆形管，是用水泥跟钢筋进行预制或现场浇注，工程总体造价高，易泄漏，易开裂，耐内压能力差；每节管长度不长，接头多，施工困难；施工时要先做基础，施工成本较高。塑料管是以塑料树脂为原料，加入稳定剂及其它添加剂，在制管机内经挤压加工而成，质量轻；加工方便，但是口径不大；机械强度低、抗破坏性能差、不耐磨损、不耐火，作为空间结构管时达不到消防要求。普通碳素钢管口径不能做的太大，一般只能达到2.5米，国家标准的最大直径是2.4米，大口径时管壁大大增厚，成本高。现有的带螺旋加强环的钢管存在以下缺点:①、管体与加强环是两个单独的部件，通过焊缝连接为一体，在加强环受力时，焊缝是应力集中区，有开裂隐患；?、在卷圆弯曲过程中，由于焊缝处于加工变形区的外侧，焊缝受拉伸，变形大，极易开裂；③、管体如果长期受动载荷，如地铁、车辆等，焊缝极易因动载疲劳而开裂；④、鉴于本类管体结构是半柔性结构物，特别是大直径管体时，对管土共同受力效应(即管体与周围的回填土协同变形)的依赖较大，管体自身的刚度不够，易产生较大的变形。因此，亟待解决上述技术难题。
技术实现思路
技术目的:本技术的目的是提供一种高强度、较好适应设备动载荷的带螺旋加强环的钢一混凝土组合结构管道。技术方案:本技术所述的带螺旋加强环的钢-混凝土组合结构管道，包括管体，该管体表面向外延伸形成沿管体外壁螺旋设置的凸筋，该凸筋与管体形成凹槽，并设有用于封堵该凹槽槽口的封堵钢带，凸筋和封堵钢带之间形成空心的加强环，并在该加强环内填充混凝土。其中，封堵钢带的截面为一字型、槽型或口字型。本技术中槽型或口字型封堵钢带的底部与管体内壁凹槽槽口位置齐平，形成外壁带螺旋加强环的钢-混凝土组合结构管道。本技术中槽型或口字型封堵钢带的底部还可以突出管体内壁凹槽的槽口位置，形成内外壁带双螺旋加强环的钢-混凝土组合结构管道。其中，优选地封堵钢带的至少一侧与凹槽槽口位置焊接。本技术中凸筋的截面为Ω形、槽型、波浪形、抛物线形、方形或梯形。本技术的管体由一面具有凸筋、另一面对应形成凹槽的主钢带，以及用于封堵该凹槽槽口的封堵钢带共同螺旋绕制而成。本技术，包括如下步骤:(1)预备主钢带和封堵钢带；(2)所述主钢带具有第一对边和第二对边，将主钢带弯折成带凸筋的钢带，该凸筋沿主钢带的第一对边间隔设置，且与第二对边的长度一致，并与主钢带形成凹槽；(3)将封堵钢带贴合于主钢带凹槽的槽口处，以形成复合型钢带，同时，所述凸筋和封堵钢带之间形成空心的加强环；(4)将该复合型钢带螺旋卷制形成带螺旋加强环的管体；(5)将管体切割成段并对其钢管两端层间缝隙进行封焊；(6)向加强环内填充混凝土。其中步骤(3)中，封堵钢带与主钢带贴合后，采用气体保护焊进行焊接；在步骤(4)中，对复合型钢带在螺旋卷制过程中自身形成的焊缝进行焊接。技术原理:本技术巧妙的利用了管土共同受力原理和混凝土钢管工作原理。管土共同受力原理是管道在埋置后，管道上部的荷载不是靠管道的刚性来承受的，而是靠管道与土石相互之间受力，相互作用，就形成了管土共同受力作用，垂直向下的荷载就会转化为管体管壁子午向的内压力。而混凝土钢管工作原理是在空心的钢管内充填混凝土，利用混凝土的承压能力和钢管对混凝土的包围作用，使钢管的竖向承压能力增加的结构构件。首先，利用石拱桥原理，将管体螺旋卷绕成圆柱状管体。在管体周向回填土石之后，土石与管体之间相互受力，并将管体结构稳定，管土共同受力效应形成，此时，管体上部垂直向下的动荷载与静荷载就转化为管体管壁内部周向内压力。这就要求管体管壁有很强的抗周向内压的能力，那么管壁的纵向截面就必须有较大的惯性矩，凸筋的存在成几何倍数的加大了这个惯性矩。而在空心腔体内浇满混凝土后，混凝土与包围它的钢板形成了混凝土钢管。根据混凝土钢管理论，混凝土钢管式组合结构，注满混凝土的钢管中，混凝土代替管壁承受轴向压力，使该组合结构承受轴向压力的能力成倍数提高。这个组合结构是对凸筋承压能力的再次加强和提高，确保管壁在承压时不会壁面失稳和弯曲变形，同时，还可以将管壁的钢板减薄使用，节省材料。此外本技术管道由凸筋与管体一体成型，两者之间不存在焊缝，不存在应力集中区，无开裂隐患；同时钢管刚度得到提高，在管土共同受力效应(即管体与周围的回填土协同变形)中不易产生较大变形，可以很好的承受由外界的振动而引起的动载荷，如地铁、车辆等；在上述原理的支持下带螺旋加强环的钢一混凝土组合结构管道就具备了优良的性能。有益效果:与现有技术相比，本技术具有以下优点:管道通过加强环增强了整体的环向强度；通过加强环与管体内壁之间填充的混凝土进一步提高管体抗压强度；管体与加强环是一体成型结构，两者之间无焊缝，减少应力集中点，卷圆弯曲过程中变形小，管道不易开裂，较高强度与刚度，可以解决因地基变形导致的管道破坏；管道内外壁带双加强环进一步增加了管壁的壁惯性矩，增强了管道的整体结构强度；双加强环的设置还可以保证当焊缝由于外力作用而发生部分开裂时，未开裂的加强环仍可以起到加强作用；本技术管道可长期承受动载荷，解决了在地下共用管道工程、地下综合管廊、地铁以及地下通行道路中能使用大尺寸钢结构产品的难题；同时，本技术方法容易操作、施工简便、缩短工期、降低成本。【附图说明】图1为本技术二种钢带在生产线上的排列位置示意图；图2为本技术成型后主钢带的结构示意图；图3为本技术成型后主钢带和一字型封堵钢带在生产线上的排列位置示意图；图4为本技术成型后主钢带和短槽型封堵钢带在生产线上的排列位置示意图；图5为本技术成型后主钢带和长槽型封堵钢带在生产线上的排列位置示意图；图6为本技术成型后主钢带和口字型封堵钢带在生产线上的排列位置示意图；图7为本技术成型后主钢带和一字型封堵钢带贴合后形成复合钢带的剖视图；图8为本技术成型后主钢带和短槽型封堵钢带贴合后形成复合钢带的剖视图；图9为本技术成型后主钢带和长槽型封堵钢带贴合后形成复合钢带的剖视图；图10为本技术成型后主钢带和口字型封堵钢带贴合后形成复合钢带的剖视图；图11为本技术利用图6-8中的复合型钢带螺旋卷绕成钢管的示意图；图12为本技术中图10卷绕形成的螺旋钢管的立体图；图13为本技术复合型钢带在螺旋卷制过程中自身形成的焊缝的剖视图；图14为本技术管体切割成段后钢管两端层间缝隙的结构示意图；图15为本技术将图6中复合钢带卷绕后形成钢管的半剖视图；图16为本技术将图7中复合钢带卷绕后形成钢管的半剖视图；图17为本技术将图8中复合钢带卷绕后形成钢管的半剖视图；图18为本技术将图9中复合钢带卷绕后形成钢管的半剖视图；图19为本技术在图14中钢管的空心加强环内填充混凝土后的剖视图；图20为本技术在图15中钢管的空心加强环内填充混凝土后的剖视图；图21为本技术在图16中钢管的空心加强环内填充混凝土后的剖视图；图22为本技术在图17中钢管的空心加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带螺旋加强环的钢‑混凝土组合结构管道，其特征在于：包括管体(100)，所述管体(100)表面向外延伸形成沿管体外壁螺旋设置的凸筋(102)，该凸筋(102)与管体(100)形成凹槽(103)，并设有用于封堵该凹槽(103)槽口的封堵钢带(200)，所述凸筋(102)和封堵钢带(200)之间形成空心的加强环(300)，并在该加强环(300)内填充混凝土(400)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：战福军，
申请(专利权)人：南京联众建设工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32