一种抗弯刚度较大的管幕及其布置结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种抗弯刚度较大的管幕及其布置结构，包括钢管、混凝土与钢板；钢板沿水平方向对称地焊接于钢管内部；钢管内部填充混凝土，钢板被混凝土包裹。钢管内部沿水平方向对称地焊接一对、两对或多对矩形钢板。钢板上均匀的开设孔洞，且开孔率不小于50％。本实用新型专利技术钢管内部设置一对或多对水平方向布置的矩形钢板后，其抗弯刚度大大提高，有效降低了管幕结构的竖向沉降；钢管内部焊接矩形钢板，操作简单、施工方便，未明显增加施工难度与工程造价，性价比较高；钢板上开设系列孔洞，不影响混凝土在钢管内部的填充与流动，对混凝土浇筑施工无影响。浇筑施工无影响。浇筑施工无影响。

【技术实现步骤摘要】
一种抗弯刚度较大的管幕及其布置结构


[0001]本技术涉及地下空间施工
，尤其涉及一种抗弯刚度较大的管幕及其布置结构。
[0002]
技术介绍
：
[0003]管幕工法是在采用顶管法把钢管顶进就位后，钢管内部填充混凝土，在钢管混凝土组成的空间内部进行挖土与箱涵顶进作业。内部土体逐渐挖除过程中，管幕结构将发生一定的变形，特别地，管幕结构顶排钢管的竖向沉降往往是关键控制参数。
[0004]为了降低管幕结构的竖向沉降，往往需要提供钢管混凝土的抗弯刚度。钢管混凝土的抗弯刚度由钢管抗弯刚度与混凝土抗弯刚度两部分组成，在钢管直径一定情况下，钢管本身的抗弯刚度与混凝土本身的抗弯刚度均难以进一步提高。故提高钢管混凝土抗弯刚度，往往需增大钢管直径，势必增加施工难度、提高工程造价。
[0005]可见，在不增加钢管直径情况下，如何提高管幕结构中钢管混凝土的抗弯刚度，降低管幕结构竖向沉降，是值得探讨的技术问题。
[0006]
技术实现思路
：
[0007]为了弥补现有技术的缺陷，本技术的目的是提供一种抗弯刚度较大的管幕及其布置结构，其由钢管与矩形钢板组成，在钢管内部焊接一对或多对矩形钢板，整体抗弯刚度较大，达到降低管幕结构竖向沉降的目的。
[0008]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
[0009]一种抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：包括钢管、混凝土、钢板；所述的钢板水平对称地固定于钢管内部；所述的钢管内部填充混凝土，钢板被混凝土包裹。
[0010]所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢管内部水平对称地焊接一对、两对或多对钢板。
[0011]所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢板为矩形钢板。
[0012]所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢板上均匀的开设孔洞，且开孔率不小于50%。
[0013]所述抗弯刚度较大的管幕的布置结构，其特征在于：包括地面下多根管幕，多根管幕围成横断面为矩形状，底排、左排、右排管幕为传统管幕，传统管幕由钢管内置仅填充混凝土构成，顶排管幕由钢管内部水平且对称设置钢板后填充混凝土构成。
[0014]所述的抗弯刚度较大的管幕的布置结构，其特征在于：所述的顶排管幕从中间向两侧对称分布，中间管幕的钢管内水平布置钢板的对数大于两侧管幕的钢管内水平布置钢板的对数。
[0015]本技术的优点是：
[0016]1、本技术钢管内部设置一对或多对水平方向布置的矩形钢板后，其抗弯刚度大大提高，有效降低了管幕结构的竖向沉降。
[0017]2、本技术钢管内部焊接矩形钢板，操作简单、施工方便，未明显增加施工难度与工程造价，性价比较高。
[0018]3、本技术钢板上开设系列孔洞，不影响混凝土在钢管内部的填充与流动，对混凝土浇筑施工无影响。
[0019]附图说明：
[0020]图1 为本技术钢管内设一对水平矩形钢板剖面图。
[0021]图2 为本技术钢管内设一对水平矩形钢板三维示意图。
[0022]图3为本技术钢管内设两对水平矩形钢板剖面图。
[0023]图4为本技术钢管内设两对水平矩形钢板三维示意图。
[0024]图5 为本技术管幕布置结构的剖面图。
[0025]图6为本技术钢板至钢管圆心距离变化情况下，设置/不设置一对钢板情况下的管幕抗弯刚度对比关系图。
[0026]附图标记说明：1、钢管；2、混凝土；3、钢板；A、地表。
[0027]具体实施方式：
[0028]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
[0029]一种抗弯刚度较大的管幕，包括钢管1、混凝土2与钢板3；钢板3沿水平方向对称地焊接于钢管1内部；钢管1内部填充混凝土2，钢板3被混凝土2包裹。
[0030]钢管1内部沿水平方向对称地焊接一对、两对或多对矩形钢板3。图1与图2给出了设置一对水平矩形钢板3的情况。图3与图4给出了设置两对水平矩形钢板3的情况。按照类似方法，可按需设置多对水平矩形钢板。
[0031]上述所提“水平方向”，通常指与地面（水平地面）平行的方向，相应的“垂直方向”指重力方向。理论分析表明，与设置垂直方向矩形钢板相比，设置水平方向钢板更能提高管幕结构的抗弯刚度。
[0032]上述所提“对称地”是指关于钢管的圆心对称。
[0033]所述的一种抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢板3上均匀的开设孔洞，且开孔率不小于50%。开孔率指孔洞面积与钢板总面积之比。孔洞可为方孔或圆孔。图2与图4给出了设置圆孔的示意图。开孔率能确保混凝土自由流动、填充钢管内部空间即可，开孔率也不宜过大，过大将降低钢板本身的刚度，导致钢板屈曲与破坏。
[0034]现以理论数据探讨水平钢板的作用，计算条件为：钢管直径1.60m，钢板与钢管厚度均为16mm，混凝土等级为C20，设置一对水平钢板。计算得到了钢板至钢管圆心距离变化情况下，设置/不设置一对钢板情况下的管幕抗弯刚度对比关系图（见图6）。
[0035]分析数据可知，设置两块水平钢板且钢板距钢管圆心的距离d=0.7m时（钢板宽度0.78m）管幕结构的抗弯刚度是未设置钢板时抗弯刚度的1.197倍。一般管幕竖向沉降与抗弯刚度呈反比，故其可使管幕结构的竖向沉降减小16.4%。可见，设置矩形钢板能大大提高管幕结构抗弯刚度，而所需钢板材料有限。
[0036]若需进一步提高管幕结构的抗弯刚度，可在钢管内部水平对称设置两对或多对矩形钢板。通常，管幕结构顶排中部的钢管竖向沉降（挠度）较大。可在挠度较大区域设置多对钢板，挠度较小区域使用较少的钢板，达到优化布置。
[0037]因此，本技术推荐的管幕布置结构如图5所示，其底部钢管、侧部钢管与传统管幕结构相同，顶部沿中间位置向两侧依次采用设置两对、一对水平布置矩形钢板的钢管，
该方案能明显提高顶排钢管的抗弯刚度，减小管幕结构的竖向沉降。采用该方案虽然对造价具有一定的增加作用，但增加有限，性价比较高，为降低管幕结构的竖向沉降提供了一种新思路。
[0038]本技术相对传统管幕具有巨大优势，钢管内部设置一对或多对水平方向布置的矩形钢板后，其抗弯刚度大大提高，有效降低了管幕结构的竖向沉降；钢管内部焊接矩形钢板，操作简单、施工方便，未明显增加施工难度与工程造价，性价比较高；钢板上开设系列孔洞，不影响混凝土在钢管内部的填充与流动，对混凝土浇筑施工无影响。
[0039]附图中仅展示了管幕结构的部分形状及部分连接方式，按照所提思路，可以改变钢板的数量、外形与连接方式，或改变钢板的设置方位，形成其他相关类型的抗弯刚度较大的管幕，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。
[0040]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：包括钢管、混凝土、钢板；所述的钢板水平对称地固定于钢管内部；所述的钢管内部填充混凝土，钢板被混凝土包裹。2.根据权利要求1所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢管内部水平对称地焊接一对、两对或多对钢板。3.根据权利要求1所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢板为矩形钢板。4.根据权利要求1所述的抗弯刚度较大的管幕，其特征在于：所述的钢板上均匀的开设孔洞，且开孔率不小于50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫东，杨继绪，陆敬松，王洁民，方升东，张汉，吴小平，黄博涛，郑伟，张梦为，宋子景，马玉辉，刘金龙，
申请(专利权)人：安徽铁建工程有限公司，
类型：新型
国别省市：