装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构及制作方法，属于地铁车站基坑内支撑支护技术领域。该装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，包括不同类型的圆钢管混凝土直撑。包括短接直撑和标准直撑。直撑间通过高强螺栓相互连接。所有构件由超高强混凝土填充圆钢管组成，四根圆钢管的横截面呈正方形排列。本发明专利技术通过不同形式构件长度组合以满足不同长度基坑内支撑拼接的需要，提供一种刚度大，可重复利用、降低造价，用作基坑或竖井围护结构体系中内支撑的装配式组合圆钢管混凝土内支撑结构，可以有效地解决混凝土支撑的施工复杂、造价高的问题。综合效益显著，具有重要工程应用价值和发展前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于深基坑或竖井围护结构内支撑的装配式组合圆钢管混凝土内支撑结构及制作方法，特别涉及一种完整性好，可严格控制围护结构变形，可重复利用的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构及制作方法，属于地铁车站基坑内支撑支护

技术介绍
目前，城市轨道交通建设成为城市建设必不可少的一部分。由于轨道交通线路为了实现各条线路之间的换乘，车站越建越深，施工中需要严格控制变形。修建地铁的工法主要有明挖法、暗挖法或盾构法，明挖地铁车站基坑等常采用内支撑式围护结构。为有效控制变形，内支撑体系常采用钢支撑和钢筋混凝土支撑。钢支撑刚度小，当基坑跨度较大时，钢支撑会因挠度过大而失稳；且钢支撑内部锈蚀情况严重，重复利用率低。混凝土支撑刚度大，变形小，但施工要经现场绑扎钢筋，支模和拆模等工序，制作和施工复杂，工期较长；作为临时结构，在施工完成后，需爆破或人工拆除，不能重复利用，造价高。本专利技术提出的一种用于深基坑或竖井围护结构内支撑的装配式组合圆钢管混凝土内支撑结构，具有和钢筋混凝土支撑相同的刚度，且可以重复利用，降低工程造价。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种刚度大，可重复利用、降低造价，用作基坑或竖井围护结构体系中内支撑的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构及制作方法，可以有效地解决混凝土支撑的施工复杂、造价高、工期长等问题。本专利技术所采用的技术方案如下：一种装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，用于基坑支护或竖井围护，包括标准直撑以及短接直撑；所述标准直撑以及短接直撑均包括四根平行设置的圆钢管，四根圆钢管的横截面呈正方形排列，以增加竖向的抗挠曲能力；所述标准直撑以及短接直撑的两端，即四根圆钢管的两端均分别焊接有法兰盘及端封板，所述法兰盘及端封板将所述标准直撑以及短接直撑的四根圆钢管两端封闭，圆钢管内部充填有混凝土；所述法兰盘及端封板的四周均设置有螺栓孔；所述短接直撑的长度小于标准直撑的长度；所述法兰盘及端封板与圆钢管内混凝土之间设置有拉结锚筋，所述拉结锚筋整段浇筑在圆钢管内混凝土中，其一端与法兰盘或端封板焊接，端部内力不但可通过法兰盘及端封板与圆钢管间的焊缝传递，还可由拉结锚筋传递，加强了圆钢管与端部节点之间的连接和稳定性，增加安全度；所述法兰盘上设置有四个正方形排列的预留孔洞，其分别与四根圆钢管的中心轴线对应，作为混凝土的浇筑口；所述标准直撑长度方向上设置有横隔，所述横隔上预留与四根圆钢管外径相同的孔洞，以便焊接时与装配式组合圆钢管构件契合，并起定位作用；横隔的作用主要保证四根圆钢管互相联系成整体，提高四根钢管的整体性，受力时四根钢管协同工作。所述四根圆钢管与法兰盘及端封板之间焊有多边形加劲肋板；多根所述标准直撑以及短接直撑的法兰盘及端封板通过螺栓依次连接，从而构成装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构。进一步地，所述标准直撑有4种不同类型，其分别为长度1m、2m、3m、6m的标准件；所述短接直撑的长度小于1m。进一步地，所述混凝土为C50以上的超高强混凝土，所述圆钢管、横隔、法兰盘及端封板均采用Q345钢材。进一步地，所述圆钢管截面直径为180mm-219mm，圆钢管壁厚为9mm-10mm。进一步地，所述标准直撑长度大于6m时，每3m处均设置横隔，横隔的厚度不小于圆钢管和法兰盘的厚度；所述横隔为四边形钢板，以减轻自重。进一步地，所述螺栓孔直径不大于法兰盘及端封板的厚度。进一步地，所述加劲肋板的厚度不小于圆钢管和法兰盘的厚度。进一步地，所述加劲肋板以坡口焊缝的形式，两边分别焊接在圆钢管和法兰盘及端封板上；所述法兰盘为环形，满足与圆钢管连接的同时，减轻法兰自重。进一步地，所述圆钢管外径为180mm、194mm、203mm或219mm，壁厚为9mm或10mm。上述装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构的制作方法，其特征在于：所述装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构各个构件完全工厂化制造，可现场快速拼装成钢管混凝土内支撑体系，其制作方法如下：第一步，法兰盘及端封板制作：法兰盘为连接不同长度直撑的重要构件，也是支撑整体较薄弱部分，其生产工艺必须保证螺栓连接处精确的螺栓孔；其中法兰盘及端封板靠圆钢管一侧焊接一定数量的拉结锚筋，传递端部内力，保证两段直撑连接紧密，其主要生产工序为：下料、加热、预锻、终锻、冲连皮、切边、调质、喷丸、焊接锚筋、尺寸检验；经检验达到法兰应有的配合精度即为合格；第二步，圆钢管的选用：装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构采用四根小直径圆钢管的组合形式，小直径圆钢管为热轧无缝钢管，可在市场采购；第三步，法兰盘及端封板与圆钢管焊接：在工厂台座上，将法兰盘及端封板与圆钢管端部焊接连接，并在端部使用加劲肋板加强；当标准直撑长度大于6m时，每隔3m处设置横隔；第四步，灌注混凝土：采用C50以上的超高强混凝土浇筑在小直径圆钢管中，内部的混凝土处于三维受力状态，其强度会得到提高。采用立式振捣法，将焊接好的一端带有端封板的组合圆钢管，端封板一端朝下立放；严格按配料单拌合混凝土，并将混凝土沿法兰盘预留孔洞内壁浇入，浇筑的同时开动振动器，以保证混凝土浇筑密实，灌注混凝土时灌注到与法兰盘外表面平齐并抹平。所述装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构采用工厂化制造，可现场快速拼装成钢管混凝土内支撑体系；施工结束后，钢管混凝土内支撑体系被拆卸成多段钢管混凝土构件，从基坑吊出，可供重复利用。有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：装配式组合钢管混凝土构件完全工厂化制造，加工质量得到保障，力学性能更加可靠；实现了钢管混凝土构件的现场快速拼装，减少施工现场的劳动强度和施工步骤，节省了钢管混凝土内支撑体系的架设时间，可有效缩短工期。以螺栓连接圆形钢管混凝土构件，构件间连接紧固，整体稳定性好。圆形钢管包裹着超高强混凝土，混凝土收到钢管壁的约束，使混凝土呈三维受力状态，提高了混凝土的强度；同时，混凝土的填充作用可防止钢管发生局部屈曲破坏。钢管混凝土组合结构有优良的力学性能。选用超高强混凝土作为填充材料，可减少结构自重，加强混凝土与钢管的粘结，提高钢管对混凝土的的套箍作用。超高强混凝土充满圆形钢管，阻隔了空气和水进入钢管内部，钢管内壁不易腐蚀或锈蚀。装配式组合圆钢管混凝土内支撑构件构造简单，可重复利用，经济环保，与普通钢管内支撑相比节约用钢量，降低成本。采用的单根钢管同普通钢管支撑相比直径较小，对管内混凝土的约束性较好，组合后可有效解决钢支撑的刚度小的问题，并提高承载能力。本专利技术钢管内灌注的混凝土为超高强混凝土，强度等级C50及以上，可起到减少混凝土用量，减轻自重的作用。本专利技术通过在标准直撑构件一定间距布置横隔板，从而提高构件的整体性，增加抗弯刚度，增强横向稳定性。本专利技术结构端部法兰与混凝土冠梁或混凝土围檩在现场通过浇筑混凝土连接，此节点与其他形式内支撑相比既能承受压力，也能承受拉力。附图说明图1、钢管混凝土内支撑剖面图；图2、装配式组合圆钢管混凝土1m标准直撑示意图；图3、装配式组合圆钢管混凝土2m标准直撑示意图；图4、装配式组合圆钢管混凝土3m标准直撑示意图；图5、装配式组合圆钢管混凝土6m标准直撑示意图；图6、装配式组合圆钢管混凝土短接直撑示意图；图7、装配式组合圆钢管混凝土直撑截面示意图；图8、圆钢管混凝土截面示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，用于基坑支护或竖井围护，其特征在与：包括标准直撑(1)以及短接直撑(2)；所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)均包括四根平行设置的圆钢管(3)，四根圆钢管(3)的横截面呈正方形排列；所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的两端，即四根圆钢管(3)的两端均分别焊接有法兰盘(5)及端封板(10)，所述法兰盘(5)及端封板(10)将所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的四根圆钢管(3)两端封闭，圆钢管(3)内部充填有混凝土(4)；所述法兰盘(5)及端封板(10)的四周均设置有螺栓孔(6)；所述短接直撑(2)的长度小于标准直撑的长度；所述法兰盘(5)及端封板(10)与圆钢管(3)内混凝土(4)之间设置有拉结锚筋(9)，所述拉结锚筋(9)整段浇筑在圆钢管(3)内混凝土(4)中，其一端与法兰盘(5)或端封板(10)焊接；所述法兰盘(5)上设置有四个正方形排列的预留孔洞(11)，其分别与四根圆钢管(3)的中心轴线对应，作为混凝土的浇筑口；所述标准直撑(1)长度方向上设置有横隔(8)，所述横隔(8)上预留与四根圆钢管(3)外径相同的孔洞；所述四根圆钢管(3)与法兰盘(5)及端封板(10)之间焊有多边形加劲肋板(7)；多根所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的法兰盘(5)及端封板(10)通过螺栓依次连接，从而构成装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构。...

【技术特征摘要】
1.一种装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，用于基坑支护或竖井围护，其特征在与：包括标准直撑(1)以及短接直撑(2)；所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)均包括四根平行设置的圆钢管(3)，四根圆钢管(3)的横截面呈正方形排列；所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的两端，即四根圆钢管(3)的两端均分别焊接有法兰盘(5)及端封板(10)，所述法兰盘(5)及端封板(10)将所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的四根圆钢管(3)两端封闭，圆钢管(3)内部充填有混凝土(4)；所述法兰盘(5)及端封板(10)的四周均设置有螺栓孔(6)；所述短接直撑(2)的长度小于标准直撑的长度；所述法兰盘(5)及端封板(10)与圆钢管(3)内混凝土(4)之间设置有拉结锚筋(9)，所述拉结锚筋(9)整段浇筑在圆钢管(3)内混凝土(4)中，其一端与法兰盘(5)或端封板(10)焊接；所述法兰盘(5)上设置有四个正方形排列的预留孔洞(11)，其分别与四根圆钢管(3)的中心轴线对应，作为混凝土的浇筑口；所述标准直撑(1)长度方向上设置有横隔(8)，所述横隔(8)上预留与四根圆钢管(3)外径相同的孔洞；所述四根圆钢管(3)与法兰盘(5)及端封板(10)之间焊有多边形加劲肋板(7)；多根所述标准直撑(1)以及短接直撑(2)的法兰盘(5)及端封板(10)通过螺栓依次连接，从而构成装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构。2.根据权利要求1所述的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，其特征在于：所述标准直撑(1)有4种不同类型，其分别为长度1m、2m、3m、6m的标准件；所述短接直撑(2)的长度小于1m。3.根据权利要求1所述的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，其特征在于：所述混凝土(4)为C50以上的超高强混凝土，所述圆钢管(3)、横隔(8)、法兰盘(5)及端封板(10)均采用Q345钢材。4.根据权利要求1所述的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，其特征在于：所述圆钢管(3)截面直径为180mm-219mm，圆钢管(3)壁厚为9mm-10mm。5.根据权利要求1所述的装配式四根组合圆钢管混凝土内支撑结构，其特征在于：所述标准直撑(1)长度大于6m时，每3m处均设置横隔(8)，横隔(8)的厚度不小于圆钢管(3)和法兰盘(5)的厚度；所述横隔(8)为四边形钢板。6.根据权利要求1所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明聚，王子田，李少华，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11