帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，包括由頂板、底板和兩側板拼裝形成箱型管節，該箱型管節沿軸向拼裝形成箱型管廊；箱型管節的軸向棱邊處設有縱梁，頂板或底板的兩端設有橫梁，側板的兩端設有立柱，該橫梁和立柱首尾相接形成框型骨架；其中在橫梁上方架設橫向拱形梁架。該綜合管廊集拱與梁兩種基本結構于一體，共同承受載荷，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構性能和組合作用，適用于靜載和動載都特別大的工況條件，能有效避免橫梁產生較大的撓曲變形；采用本發明結構可用制作大跨度的單倉管廊結構，單倉跨度很容易達到10?15米，在相同載荷情況下本發明的橫梁截面尺寸及鋼材厚度可以減薄、節約成本、降低造價。
【專利說明】
帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊
技術領域
[0001]本發明涉及一種綜合管廊，尤其涉及一種適用于單倉或多倉結構的帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊。
【背景技術】
[0002]本
【申請人】致力于鋼質結構和鋼-混凝土組合式結構綜合管廊的研究及應用，并于2016年6月8日申請了一件名稱為“高強度城市地下綜合管廊”、申請號為2016104055040的發明專利。該專利申請中，頂板和位于其兩端的橫梁構成的組合結構運用了管土共同受力和連續拱橋原理，板片與回填土協同受力；其中，當管廊單倉的跨度較大(例如大于5m)時，橫梁作為支撐梁，其中部位置極易出現彎曲變形甚至撓曲變形，從而引起整個管廊的變形及內部管線的穩定，由此會帶來一定的安全隱患。
[0003]因此，亟待解決上述技術難題。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的是提供一種大埋深、高載荷、跨度大、變形小的帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊。
[0005]技術方案:本發明的綜合管廊，包括由頂板、底板和兩側板拼裝形成箱型管節，該箱型管節沿軸向拼裝形成箱型管廊;其中，所述箱型管節的軸向棱邊處設有縱梁，所述頂板或底板的兩端設有橫梁，所述側板的兩端設有立柱，該橫梁和立柱首尾相接形成框型骨架；其中，所述橫梁上方架設橫向拱形梁架。
[0006]其中，所述橫向拱形梁架包括位于橫梁上方的拱梁，該拱梁的兩個拱角與橫梁兩端或立柱頂部固定連接，同時在拱梁與橫梁之間間隔設置拉桿;優選的，拉桿可以豎向設置或斜向設置。
[0007]同時，本發明的管廊不僅可以設置橫向拱形梁架，還可以設置豎向拱形梁架，該豎向拱形梁架自立柱向管廊外側架設。
[0008]本發明的頂板、底板和兩側板為外側和/或內側有凸起的波形板，或為平鋼板。
[0009]其中，頂板可以為拱狀，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致。側板的波紋紋路與立柱方向一致;或為向管廊外側起拱的拱狀波形板，其波紋紋路與管廊延伸方向一致。
[0010]本發明的縱梁、橫梁及立柱為型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、內部填充混凝土的中空結構鋼材、現饒混凝土柱或預制混凝土柱。
[0011 ]本發明的拱梁為型鋼或內部填充混凝土的中空結構鋼材。
[0012]當管廊沿跨度方向拼裝形成多倉式結構時，每個倉室的橫梁上分別架設拱形梁架，或多倉式結構的整個橫梁上架設拱形梁架。
[0013]發明原理:本發明在橫梁上方增設拱形梁架，充分發揮橫梁受拉、拱梁受壓的結構性能和組合作用，整個管廊的動載及靜載首先作用在管頂的波形鋼板上，接著傳遞到橫梁上，再通過拉桿傳遞到拱梁上，由橫梁和拱梁共同承受荷載，橫梁承受的豎向荷載部分轉化為拱梁環向內壓力，拱梁兩端拱角的水平推力轉化為橫梁的拉力并由橫梁承受，使整個廊體兩側立柱和側板不需要承受水平方向的推力，這種拱橋內部為超靜定體系，外部則為靜定體系，此種結構是動載撓度較小的結構，可較好解決了覆土高度低、動載占總載荷比例大、沖擊震動強帶來的結構的剛度和受力問題，從而形成了理想的受力狀態，繼而整個橫梁及拱梁的截面尺寸和厚度都可以大大減少;另外，在橫梁單跨跨度較大時，這種結構能有效避免橫梁產生較大的撓曲變形。
[0014]有益效果:與現有技術相比，本發明的有益效果為:首先，該綜合管廊集拱與梁兩種基本結構于一體，共同承受載荷，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構性能和組合作用，適用于靜載和動載都特別大的工況條件，能有效避免橫梁產生較大的撓曲變形，其承載及受力性能大大提高，且受力結構更趨于合理化;其次，采用本發明結構可用制作大跨度的單倉管廊結構，單倉跨度很容易達到10-15米，而一般無拱梁的鋼結構管廊或鋼筋混凝土管廊的跨度最多只能到達7米，且很難實現;再者，本發明的拱梁可以是工廠預制的鋼結構，拼裝速度快、施工周期短;最后，在相同載荷情況下本發明的橫梁截面尺寸及鋼材厚度可以減薄、節約成本、降低造價。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明第一種箱型管節的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明第二種箱型管節的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明第三種箱型管節的結構示意圖；
[0018]圖4為本發明第三種箱型管節的橫截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發明帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，包括由頂板101、底板102和左右兩個側板103拼裝形成箱型管節104，該箱型管節104沿軸向拼裝形成箱型管廊；其中，箱型管節104的軸向棱邊(例如可以為4條)處設有縱梁105，頂板1I或底板102的兩端設有橫梁106，所述側板103的兩端設有立柱107，該橫梁106和立柱107首尾相接形成框型骨架;其中，所述橫梁106上方架設橫向拱形梁架108。具體來說，橫向拱形梁架108包括位于橫梁106上方的拱梁109，該拱梁109的兩個拱角與橫梁106兩端固定連接，同時在拱梁109與橫梁106之間間隔設置拉桿110，這里的拉桿110可以豎向設置，也可以斜向設置。由此形成了下承式有鉸系桿鋼拱橋結構，而該結構作為拱橋家族中的一員，既有拱橋的一般特征，又有其獨特之處，是集拱與梁的優點于一身的橋型，它將拱與梁兩種基本結構形式組合在一起，共同承受荷載，充分發揮梁受彎、拱受壓的結構性能和組合作用，拱端的水平推力用鉸腳承受，使拱端不產生水平推力;拱梁與橫梁間用豎直的或斜向的拉桿連接，當用斜向拉桿來代替直桿時，則為尼爾森體系;這種拱橋內部為超靜定體系，外部則為靜定體系，此種結構是動載撓度較小的結構，較好解決了覆土高度低動載占總載荷比例大，沖擊震動強帶來的結構的剛度和受力問題;另外，當橫梁單跨跨度較大時，這種結構能有效避免橫梁產生較大的撓曲變形。
[0020]在上述管廊結構中，橫梁位于立柱上方，橫梁兩端與立柱頂部相接，拱梁的兩個拱角與橫梁兩端固定連接。還有一種情況，橫梁位于兩個立柱之間靠近立柱頂部的位置，拱梁的兩個拱角與立柱的頂部固定連接，圖中未示意。
[0021]本發明管廊的頂板101、底板102和兩個側板103為外側和/或內側有凸起的波形板，或為平鋼板。其中，該波形板由金屬板構成，該金屬板自身彎折形成凸起;或金屬板彎折形成凸起形狀，用板材或管材與該凸起組合形成空心腔體結構；或由金屬板和金屬管拼接而成；或者由C型鋼、槽鋼、工字鋼、弧形鋼、角鋼或波紋板與金屬板扣合形成帶有空心腔體結構。帶凸起的板材采用了大慣性矩原理，大慣性矩原理是通過將平直板成型為截面帶有凸起結構的板片，使得其截面慣性矩大大提高，抗彎、抗扭及抗變形的能力顯著提升，繼而使板片承載能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取決于凸起的形狀及尺寸。
[0022]優選的，圖1所示的頂板101為拱狀，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，起拱的頂板受到來自上方車輛等運動的動載荷和覆土的靜載荷后，將受力分別傳遞到兩端的橫梁上，除管廊延伸方向開始端和末尾端的橫梁，其它橫梁都會受到相鄰頂板傳遞過來的作用力，且該作用力方向相反、相互抵消，整體結構承載能力更強。
[0023]同時，圖1所示的側板103為向管廊外側起拱的拱狀波形板，其波紋紋路與管廊延伸方向一致，該側板運用管土共同受力原理，其拱形板片與回填土協同受力;且拱形板片向管廊外側起拱，而且沿管廊延伸方向的相鄰側板之間并排設有立柱，側板將受到外側土的推力傳遞到立柱上，除管廊最開始和最末端立柱外，其它立柱都會受到相鄰側板傳遞過來的作用力，且該作用力方向相反、相互抵消，整體結構承載能力更強。如圖2所示，在上述結構的基礎上，立柱107向管廊外側架設豎向拱形梁架111，該拱形梁架包括位于立柱外側的豎向的拱梁，同時在豎向的拱梁和立柱之間間隔設置拉桿;這種結構通過豎向拱形梁架進一步增強立柱所受的作用力，適用于管廊側部立柱過高或荷載過大的情況。
[0024]如圖3-4所示，本發明管廊結構中側板103的波紋紋路方向與立柱107的方向一致，該側板運用了波形鋼腹板橋梁原理，其波紋紋路豎直與自身上下連接法蘭或縱梁組成波形鋼腹板，整體承載以及抗側向壓力都得到極大提升。如此可將外側土的推力傳遞到其上下兩端的縱梁105上，以減少側板所受的作用力。
[0025]本發明管廊結構中的縱梁105、橫梁106及立柱107可以為型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、內部填充混凝土的中空結構鋼材、現澆混凝土柱或預制混凝土柱。
[0026]本發明管廊結構中的拱梁109可以為型鋼或內部填充混凝土的中空結構鋼材，其中的型鋼可以為非閉合截面的型鋼、閉合截面的型鋼或實心結構的型鋼。
[0027]本發明的管廊可沿跨度方向拼裝形成多倉式結構，每個倉室的橫梁上分別架設拱形梁架108，或多倉式結構的整個橫梁上架設拱形梁架108。
[0028]本發明管廊中的頂板、底板和兩側板可以通過焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓連接形成箱型管節。優選的，底板是預制鋼筋/預應力混凝土板或現場澆筑式鋼筋/預應力混凝土板。箱型管節沿軸向拼裝形成綜合管廊時，相鄰箱型管節通過焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓連接。
[0029]本發明的地下綜合管廊一般可運用于地下共用溝、市政共用管道、地下集水管、給排水管、人行或車行通道、地下管線的保護用管。
【主權項】
1.一種帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:包括由頂板(101)、底板(102)和兩側板(103)拼裝形成箱型管節(104)，該箱型管節(104)沿軸向拼裝形成箱型管廊;其中，所述箱型管節(104)的軸向棱邊處設有縱梁(105)，所述頂板(101)或底板(102)的兩端設有橫梁(106)，所述側板(103)的兩端設有立柱(107)，該橫梁(106)和立柱(107)首尾相接形成框型骨架;其中，所述橫梁(106)上方架設橫向拱形梁架(108)。2.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述橫向拱形梁架(108)包括位于橫梁(106)上方的拱梁(109)，該拱梁(109)的兩個拱角與橫梁(106)兩端或立柱(107)頂部固定連接，同時在拱梁(109)與橫梁(106)之間間隔設置拉桿(IlO)03.根據權利要求2所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述拉桿豎向設置或斜向設置。4.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述立柱(107)向管廊外側架設豎向拱形梁架(111)。5.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述頂板(101)、底板(102)和兩側板(103)為外側和/或內側有凸起的波形板，或為平鋼板。6.根據權利要求5所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述頂板(101)為拱狀，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致。7.根據權利要求5所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述側板(103)的波紋紋路與立柱方向一致;或所述側板(103)為向管廊外側起拱的拱狀波形板，其波紋紋路與管廊延伸方向一致。8.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述縱梁(105)、橫梁(106)及立柱(107)為型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、內部填充混凝土的中空結構鋼材、現饒混凝土柱或預制混凝土柱。9.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述拱梁(109)為型鋼或內部填充混凝土的中空結構鋼材。10.根據權利要求1所述帶有拱梁結構的鋼質箱型地下綜合管廊，其特征在于:所述管廊沿跨度方向拼裝形成多倉式結構，每個倉室的橫梁上分別架設拱形梁架(108)，或多倉式結構的整個橫梁上架設拱形梁架(108)。
【文檔編號】E02D29/045GK105951878SQ201610493898
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】戰福軍
【申請人】南京聯眾建設工程技術有限公司