沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及沉管隧道用管節(jié)技術領域，尤其涉及一種沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構及其制造方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內(nèi)已建成的沉管隧道用管節(jié)主體結構的構造形式均是鋼筋混凝土結構。
[0003]鋼筋混凝土結構通過架設模板-綁扎鋼筋骨架-澆筑混凝土，混凝土冷凝后與鋼筋骨架形成整體受力結構。普通建設條件下混凝土結構沉管管節(jié)具有施工便利、技術成熟、工程經(jīng)濟性好等特點。
[0004]當沉管隧道遇到高水壓、大埋深、大跨度、高防水、高耐久性及其他特殊要求時，鋼筋混凝土結構由于所需配置的鋼筋過多而導致澆筑混凝土極為困難、甚至無法澆筑;鋼筋混凝土結構體量大、笨重、施工困難;鋼筋混凝土結構表面開裂，導致防水及耐久性性能不足等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提出一種沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構，以滿足高強度、大剛度、高防水性能、耐久性等要求。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種沉管隧道用鋼殼混凝土組合結構，所述沉管隧道用鋼殼混凝土組合結構包括鋼殼結構和充填于所述鋼殼結構中的混凝土。
[0007]其中，所述鋼殼結構為節(jié)段形式，能夠通過焊接拼裝而形成沉管隧道用管節(jié)。
[0008]其中，所述鋼殼結構為封閉式構造，所述鋼殼結構外側鋼板預留澆筑孔和/或兼作排氣孔的振搗孔，以便實現(xiàn)內(nèi)部充填混凝土。
[0009]其中，所述鋼殼結構包括內(nèi)側鋼板、外側鋼板及連接所述內(nèi)側鋼板和外側鋼板且以一定間距布置的橫向鋼隔板或鋼桁架、以及縱向鋼隔板或鋼桁架;所述內(nèi)側鋼板和外側鋼板優(yōu)選通過所述橫向鋼隔板或鋼桁架、以及縱向鋼隔板或鋼桁架焊接連接。
[0010]其中，所述橫向鋼隔板和縱向鋼隔板上設置有若干流通孔，所述流通孔能夠增強鋼殼內(nèi)部充填混凝土的整體性。
[0011]其中，所述內(nèi)側鋼板和/或外側鋼板的腔內(nèi)表面焊接有以一定間距布置的橫向加強肋和/或縱向加強肋;所述橫向加強肋和/或縱向加強肋優(yōu)選采用角鋼或扁鋼形式。
[0012]作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供了一種沉管隧道用鋼殼混凝土組合結構的制造方法，包括以下步驟:
[0013]步驟SI:以節(jié)段為加工單元，下料完成每一個節(jié)段的內(nèi)側鋼板和外側鋼板；
[0014]步驟S2:將橫向鋼隔板或鋼桁架、以及縱向鋼隔板或鋼桁架分別與所述內(nèi)側鋼板和外側鋼板進行焊接，形成半封閉的腔室；
[0015]步驟S3:通過澆筑孔向所述半封閉腔室中充填自密實高流動混凝土。
[0016]其中，在步驟S2將橫向鋼隔板或鋼桁架、以及縱向鋼隔板或鋼桁架分別與所述內(nèi)側鋼板和外側鋼板進行焊接之前還包括在所述內(nèi)側鋼板和/或外側鋼板腔內(nèi)表面焊接加強肋的步驟。
[0017]其中，在步驟S3充填自密實高流動混凝土的步驟之前還包括將多個所述鋼殼節(jié)段進行拼裝焊接，形成管節(jié)的步驟。
[0018]其中，步驟S2中所述的橫向鋼隔板和/或縱向鋼隔板上設置有若干流通孔，所述流通孔能夠增強鋼殼內(nèi)部充填混凝土的整體性。
[0019]基于上述技術方案可知，本發(fā)明提供了一種沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構，該組合結構包括封閉外包鋼殼(腔體形式)、橫縱向加強肋板、橫縱向鋼隔板或鋼桁架及充填于鋼殼中的混凝土。本發(fā)明通過外包鋼殼與充填于其中的混凝土形成組合結構，能夠提高管節(jié)結構的強度、剛度、防水性、耐久性等多種性能，可用于高水壓、大埋深、大跨度、高防水性、高耐久性或其他特殊要求下的沉管管節(jié)結構。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的沉管隧道管節(jié)的三維結構示意圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明的管節(jié)結構的橫斷面構造圖；
[0022]圖3是圖2中A處放大視圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的橫縱向鋼隔板的放大視圖；
[0024]圖5是本發(fā)明的橫縱向鋼桁架的放大視圖。
[0025]圖中:1、鋼殼結構;2、充填混凝土;3-1、混凝土澆注孔;3-2、振搗孔(兼排氣孔)；4_
1、外側鋼板;4-2、內(nèi)側鋼板;5-1、橫向鋼隔板或鋼桁架;5-2、縱向鋼隔板或鋼桁架;6-1、橫向加強肋;6-2、縱向加強肋。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]本發(fā)明公開了一種沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構，包括外側鋼板、內(nèi)側鋼板、橫向加強肋、縱向加強肋、橫向鋼隔板(鋼桁架)、縱向鋼隔板(鋼桁架)、澆筑孔、振搗孔(兼排氣孔)和混凝土。橫縱向加強肋焊接于內(nèi)外側鋼板的內(nèi)腔表面，橫縱向鋼隔板或鋼桁架與內(nèi)外側鋼板焊接連接形成鋼殼節(jié)段，數(shù)個鋼殼節(jié)段焊接成整體管節(jié)鋼殼，管節(jié)外側鋼板開設澆筑孔及振搗孔(兼排氣孔)，向鋼殼內(nèi)澆筑混凝土，采用鋼板補齊澆筑孔及振搗孔，混凝土凝固后形成完整管節(jié)結構。
[0028]更具體地，本發(fā)明的沉管隧道用管節(jié)鋼殼混凝土組合結構，主體構造包括鋼殼結構及充填于其中的混凝土;鋼殼結構由節(jié)段焊接拼裝而成;鋼殼節(jié)段包括內(nèi)、外側鋼板及連接內(nèi)、外側鋼板的橫向鋼隔板或鋼桁架、以及縱向鋼隔板或鋼桁架；內(nèi)、外側鋼板的腔內(nèi)表面焊接橫、縱向加強肋。
[0029]作為優(yōu)選，鋼殼結構為封閉式構造，鋼殼結構外側鋼板預留澆筑孔、排氣孔實現(xiàn)內(nèi)部充填混凝土；
[0030]作為優(yōu)選，鋼殼結構由鋼殼節(jié)段焊接拼裝而成；
[0031]作為優(yōu)選，鋼殼節(jié)段由內(nèi)、外側鋼板組成，通過橫向與縱向鋼隔板或鋼桁架焊接連接；
[0032]作為優(yōu)選，鋼桁架通過角鋼和/或扁鋼焊接形成；
[0033]作為優(yōu)選，內(nèi)、外側鋼板腔內(nèi)表面焊接橫、縱向加強肋進行加強；
[0034]作為優(yōu)選，加強肋采用角鋼或扁鋼形式；
[0035]作為優(yōu)選，所有鋼材采用高性能鋼材(Q345及以上)；
[0036]作為優(yōu)選，內(nèi)部充填混凝土采用高標號混凝土(Q40及以上)；
[0037]作為優(yōu)選，內(nèi)、外側鋼板厚度根據(jù)不同部位取20mm?40mm之間，包含預留5mm腐蝕厚度；
[0038]作為優(yōu)選，橫縱向鋼隔板所開流通孔尺寸取0.3mX0.3m以上，實際開孔尺寸通過計算確定，不得影響結構受力；
[0039]作為優(yōu)選，每個隔艙至少設置一個澆筑孔和數(shù)個振搗孔(兼排氣孔)，澆筑孔在隔艙中心布置，振搗孔(兼排氣孔)在四周均勾布置，饒筑孔直徑0.3m?0.5m，排氣孔0.1m?0.2m；
[0040]鋼殼與內(nèi)部充填的混凝土形成整體，共同受力。通過不