CN108677769A - 一种双层波纹板拼装拱涵结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层波纹板拼装拱涵结构，包括拱涵主体和拱涵基础；拱涵基础包括钢筋混凝土底座和固定槽钢，固定槽钢呈U形弯折结构，沿钢筋混凝土底座间隔设有多个；拱涵主体包括加强型钢、外波纹板、内波纹板和介质层，加强型钢横截面呈“工”字形，沿拱涵主体纵向间隔设有多个，其两端固定于相邻的两固定槽钢之间；内、外波纹板上下平行设置，并与固定槽钢的C形区固定；介质层置于外波纹板与内波纹板之间。该拱涵结构安装方便，抗压能力强且无渗漏。

Description

一种双层波纹板拼装拱涵结构

技术领域

本发明涉及道路桥涵技术领域，尤其涉及一种双层波纹板拼装拱涵结构。

背景技术

在道路桥涵的建造中，采用常规的混凝土结构施工难度大，不易操作，施工工期长且工程造价费用高，安全系数低，很不适应现代工程快速发展的需要。对水泥、碎石、沙等自然材料的用量较大，不利于环保，同时在后期使用的过程中，当地基产生不均匀沉降时，容易产生裂纹等问题，造成结构破坏。而采用板片搭接并通过螺栓连接紧固的拼装波纹钢结构，虽然易于施工，但是依然存在抗压能力差的问题，并且拱涵无法避免板片搭接处以及螺栓孔连接处空隙的存在，因而还会存在雨水渗漏以及漏风保温性能差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗压能力强且无渗漏的一种双层波纹板拼装拱涵结构。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种双层波纹板拼装拱涵结构，包括横截面呈拱形的拱涵主体和设于拱涵主体径向两端底部并沿其轴向设置的拱涵基础；其特征在于：拱涵基础，包括钢筋混凝土底座和固定槽钢，所述钢筋混凝土底座内浇筑有若干个竖直设置的地脚螺栓，所述固定槽钢呈U形弯折结构，沿钢筋混凝土底座纵向间隔设有多个，所述固定槽钢包括与钢筋混凝土底座借助地脚螺栓贴合固定的底板以及分别设于底板内、外两侧的第一固定板和第二固定板；拱涵主体，包括加强型钢、外波纹板、内波纹板和介质层；加强型钢，呈拱形状，其横截面呈“工”字形，具有两个呈C形的安装槽，所述加强型钢包括腹板和置于腹板上、下两端的翼板，所述加强型钢沿拱涵主体轴向平行且间隔设有多个，所述加强型钢横向的两端分别置于纵向相邻的两个固定槽钢之间，且加强型钢两末端设有借助地脚螺栓与钢筋混凝土底座贴合固定的端盖板；外波纹板，置于轴向相邻的两加强型钢之间，所述外波纹板纵向的两端与加强型钢搭接固定，横向的两端均与对应的第二固定板贴合，并借助螺栓固定；内波纹板，位于外波纹板内侧，并与外波纹板平行设置，所述内波纹板纵向的两端同样与加强型钢搭接固定，横向的两端均位于对应的固定槽钢内并与第一固定板相搭接固定；介质层，置于外波纹板与内波纹板之间。

进一步的技术方案在于：所述加强型钢呈通过连接组件连接的多段式拼接结构，所述连接组件包括两块弧形连接板和四块角形连接板，所述弧形连接板与加强型钢的翼板外侧贴合固定，所述角形连接板置于翼板与腹板形成的夹角内，并与加强型钢固定。

进一步的技术方案在于：所述介质层为石棉填料。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板的波幅和波距均大于内波纹板的波幅和波距。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板纵向的两端向内设有与加强型钢相匹配的第一环向法兰，所述第一环向法兰与腹板贴合，并借助密封螺栓固定，且环形法兰与腹板之间设有密封条；所述内波纹板纵向的两端延伸有能够与下端的翼板外侧贴合固定的第一延伸部。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板的波幅为50-250mm，波距为150-500mm，所述内波纹板的波幅为13-64mm，波距为68-230mm。

进一步的技术方案在于：所述介质层为钢筋混凝土填料。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板的波幅和波距均小于内波纹板的波幅和波距。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板纵向的两端延伸有能够与上端的翼板外侧贴合固定的第二延伸部；所述内波纹板纵向的两端向内设有与加强型钢相匹配的第二环向法兰，所述第二环向法兰与腹板贴合，并借助密封螺栓固定，且第二环向法兰与腹板之间设有密封条。

进一步的技术方案在于：所述外波纹板的波幅为13-64mm，波距为68-230mm，所述内波纹板的波幅为50-250mm，波距为150-500mm。

进一步的技术方案在于：所述介质层内嵌设有加强结构。

进一步的技术方案在于：所述加强结构包括沿拱涵主体轴向间隔设置的多组加强单元，所述加强单元包括沿拱涵主体弧向间隔设置的多个加强支体，所加强支体包括呈“n”形的第一加强筋、呈“L”形的第二加强筋以及与拱涵主体弧度相匹配的第三加强筋，所述第一加强筋沿拱涵主体轴向设置，其两端伸出内波纹板外并借助锁紧螺母锁定，所述第二加强筋的一端与第一加强筋的中部勾接，二者形成“m”形结构，所述第二加强筋的另一端同样伸出内波纹板外并借助锁紧螺母锁定，且第一加强筋与第二加强筋的伸出端均位于内波纹板的波谷处，所述第三加强筋包括平行设置的多个，并位于第一加强筋的下方对其进行支撑。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该拱涵结构通过间隔设置的多个加强型钢，提高了拱涵结构的抗压能力，再将内、外两层波纹板与强型钢进行连接固定，利用加强型钢“工”字形结构的特点，使得加强型钢的两侧形成两个C形的搭接槽，使得搭接缝隙位于C形的搭接槽内，避免了缝隙外露，提高了密封性能，避免雨水渗入；内波纹板的设置与外波纹板之间形成填充间隙，两层波纹板之间根据使用环境需求可填充介质材料，并且由于加强型钢的设置，使得介质材料易于填充，提高了施工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视结构示意图；

图3是本发明所述拱涵基础的结构示意图；

图4是本发明所述固定槽钢的结构示意图；

图5是本发明所述加强型钢的结构示意图；

图6是本发明所述加强型钢的横截面示意图；

图7是本发明实施例一所述外波纹板的结构示意图；

图8是本发明实施例一所述内波纹板的结构示意图；

图9是本发明实施例一的拱涵主体纵向截面的部分结构示意图；

图10是本发明实施例二所述外波纹板的结构示意图；

图11是本发明实施例二所述内波纹板的结构示意图；

图12是本发明实施例二的拱涵主体纵向截面的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的仅仅实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图12所示，一种双层波纹板拼装拱涵结构，包括横截面呈拱形的拱涵主体和设于拱涵主体径向两端底部并沿其轴向设置的拱涵基础。

拱涵基础，包括钢筋混凝土底座11和固定槽钢12，所述钢筋混凝土底座11内浇筑有若干个竖直设置的地脚螺栓，所述固定槽钢12呈U形弯折结构，沿钢筋混凝土底座11纵向间隔设有多个，所述固定槽钢12包括与钢筋混凝土底座11借助地脚螺栓贴合固定的底板121以及分别设于底板121内、外两侧的第一固定板123和第二固定板122，第二固定板122与第一固定板123之间形成安装拱涵主体的空间，一方面为了增强拱涵主体与拱涵基础的连接强度，另一方便为保证内外波纹板的平行度，保证够涵结构的强度统一。

其中钢筋混凝土底座11为钢筋拱涵基础结构，由若干特定形状的钢筋笼圈及若干固定于钢筋笼圈的内按一定规律排列的纵向钢筋置于外模内分段浇筑而成，其中纵向钢筋在整个基础内是连续存在的，且浇筑前预先将地脚螺栓安装到槽钢上，然后再将地脚螺栓按照预先设定好的位置勾连到拱涵基础的钢筋结构上。

拱涵主体具有一定的抗压强度和保温性能，包括加强型钢21、外波纹板22、内波纹板23和介质层24。

加强型钢21呈拱形状，其横截面呈“工”字形，包括腹板211和置于腹板211上、下两端的翼板212，使得加强型钢21具有两个相对设置的呈C形的安装槽。所述加强型钢21沿拱涵主体轴向平行且间隔设有多个，所述加强型钢21横向的两端分别置于纵向相邻的两个固定槽钢12之间，且加强型钢21两末端设有借助地脚螺栓与钢筋混凝土底座11贴合固定的端盖板211，端盖板211与加强型钢21采用焊接的形式固定，端盖板211增大了加强型钢21与钢筋混凝土底座11的接触面积，便于安装。

外波纹板22，置于轴向相邻的两加强型钢21之间，所述外波纹板22纵向的两端与加强型钢21搭接固定，横向的两端均与对应的第二固定板122贴合，并借助螺栓固定。

内波纹板23，位于外波纹板22内侧，并与外波纹板22平行设置，与外波纹板22之间形成一个填充腔，所述内波纹板23纵向的两端同样与加强型钢21搭接固定，横向的两端均位于对应的固定槽钢12内并与第一固定板123相搭接固定，具体的采用焊接的形式。

介质层24，置于外波纹板22与内波纹板23之间。对介质层填充时，介质层24可根据安装环境的使用需求选用防火保温材料或承重材料等。而且介质层24在填充时，无需再开始灌浆口，利用拱涵主体的分段式结构，波纹板与一侧加强型钢21安装完毕后，在于另一侧的加强型钢21安装之前，利用该侧缺口即可填充介质层24，方便快捷。

该拱涵结构通过间隔设置的多个加强型钢21，提高了拱涵结构的抗压能力，再将内、外两层波纹板与强型钢21进行连接固定，利用加强型钢21“工”字形结构的特点，使得加强型钢21的两侧形成两个C形的搭接槽，使得搭接缝隙位于C形的搭接槽内，避免了缝隙外露，提高了密封性能；内波纹板23的设置与外波纹板22之间形成填充间隙，两层波纹板之间根据使用环境需求可填充介质材料，并且由于加强型钢21的设置，使得保温材料易于填充。

如图7～图10所示，为了便于整体的安装以及原料的取材加工，每个外波纹板22和内波纹板23又由多个弧板单元周向拼装而成。大波形的波纹板上相邻的两弧板单元搭接并穿设螺栓固定，重叠的两弧板单元之间设有密封垫层。小波形的波纹板上相邻的两弧板单元之间借助法兰结构连接固定，当小波形的波纹板在内侧时，法兰结构向内翻折焊接固定；当小波形的波纹板在外侧时，法兰结构相外翻折焊接固定两法兰结构之间同样设有密封垫层，以提高该拱涵结构的抗渗能力。

同样的，加强型钢21呈通过连接组件25连接的多段式拼接结构，所述连接组件包括两块弧形连接板251和四块角形连接板252，所述弧形连接板251与加强型钢21的翼板212外侧贴合固定，所述角形连接板252置于翼板212与腹板211形成的夹角内，并与加强型钢21固定，能够保证定位精准，不易错位，连接更加牢固。

其中，外波纹板22、内波纹板23和介质层24的厚度分别为2～20mm、2～20mm和30-50mm。

实施例一

在上述结构的基础上，该实施例适用于在内、外波纹板之间填充防火、保温材料，从而将该拱涵结构在存在易燃易爆物的环境下应用。

其中介质层24优选采用石棉填料。采用石棉填充，一方面能够起到防火保温的效果，另一方便石棉质量较轻，易于填充。

由于石棉填料的强度低，为保证拱涵整体的强度，采用外波纹板22的波幅和波距均大于内波纹板23的波幅和波距的波形结构，大波形的外波纹板22能够承受较大的压力，提高了拱涵整体的抗压强度。

具体的如图7～9所示，所述外波纹板22纵向的两端向内设有与加强型钢21相匹配的第一环向法兰221，第一环向法兰221的高度为40-100mm，所述第一环向法兰221与腹板211贴合，并借助密封螺栓2固定，且第一环向法兰221与腹板211之间设有密封条1；所述内波纹板23纵向的两端延伸有能够与下端的翼板212外侧贴合固定的第一延伸部231，该延伸部与翼板212的弧度相同且无波纹。由于考虑到外层波纹板22的环向法兰221受力性能，所以采用内翻边波纹板，又由于加强型钢21本身采用工字型结构，所以无法从外侧完全安装外波纹板22，进而安装时必须保证外波纹板22先安装完一整圈，所以内波纹板23必须位于加强型钢21外侧才能安装上螺栓。该结构能够保证定位精准，不易错位，连接更加牢固，在C形区搭接，避免了缝隙外露，并且在翻边与腹板211之间还设有密封条1，进一步提高了密封性能。

而且，外波纹板22的波形较大，不会影响密封螺栓2的安装。而内波纹板23受到的压力较小，且内波纹板23的一端需要与翼板212贴合，其波纹较大的话不易安装，所以内波纹板23的波形较小。而且由于石棉作为填充物，不能很好的传递土体压力，所以整个拱涵结构主要依靠外波纹板22和加强型钢21承受土体压力，外波纹板22选用大波形波纹力学性能更优，而内波纹板23主要作用是与外波纹板22形成一定空间，用以填充石棉，对力学性能没有要求，因而采用小波形波纹，同时能够形成更大的填充空间，提高保温防火性能。

优选的，外波纹板22的波幅为50-250mm，波距为150-500mm，所述内波纹板23的波幅为13-64mm，波距为68-230mm。

实施例二

与实施例一不同之处在于，该实施例适用于在内、外波纹板之间填充承重材料，从而将该拱涵结构在填土较高、恒载较大或填土较低活载较大的环境下应用。

其中介质层24优选采用钢筋混凝土填料，强度高。

由于介质层24的重量较大，导致内波纹板23需要承受的力增大，所以采用外波纹板22的波幅和波距均小于内波纹板23的波幅和波距的波形结构。

具体的如图10～12所示，所述外波纹板23纵向的两端延伸有能够与上端的翼板212外侧贴合固定的第二延伸部222，该延伸部与翼板212的弧度相同，且无波形；所述内波纹板23纵向的两端向内设有与加强型钢21相匹配的第二环向法兰232，当第二环向法兰232为内翻边时力学性能更优，第二环向法兰232的高度为40-100mm，所述第二环向法兰232与腹板211贴合，并借助密封螺栓2固定，且第二环向法兰232与腹板211之间设有密封条1。该结构能够保证定位精准，不易错位，连接更加牢固，在C形区搭接，避免了缝隙外露，并且在第二环向法兰232与腹板211之间还设有密封条1，进一步提高了密封性能。

而且，内波纹板23的波形较大，不会影响密封螺栓2的安装。而外波纹板22受到的压力较小，且外波纹板22的一端需要与翼板212贴合，其波纹较大的话不易安装，所以外波纹板22的波形较小。并且，混泥土作为填充物浇筑时，需要先安装完成内层波纹板23，同时为保证具有足够的浇筑空间，及强度需求，需选用一波纹板为大波形波纹，一波纹板为小波形波纹，由于力学性能的原因，小波形波纹板不适合环向法兰结构，故大波形波纹板采用环向法兰结构，小波形波纹板环向采用搭接的形式，故小波纹波纹板需后安装，所以内层波纹板23采用大波纹波形，外层波纹板22采用小波纹波形，混凝土可以传递土压力，同时本身具有一定自重，所以内层波纹板23更适合采用大波形波纹。

优选的，外波纹板22的波幅为13-64mm，波距为68-230mm，所述内波纹板23的波幅为50-250mm，波距为150-500mm。

并且为了进一步提高该拱涵结构的抗压能力，在介质层24内嵌设有加强结构。

加强结构包括沿拱涵主体轴向间隔设置的多组加强单元，所述加强单元包括沿拱涵主体弧向间隔设置的多个加强支体，所加强支体包括呈“n”形的第一加强筋31、呈“L”形的第二加强筋32以及与拱涵主体弧度相匹配的第三加强筋33，所述第一加强筋31沿拱涵主体轴向设置，其两端伸出内波纹板23外并借助锁紧螺母34锁定，所述第二加强筋32的一端与第一加强筋31的中部勾接，二者形成“m”形结构，所述第二加强筋32的另一端同样伸出内波纹板23外并借助锁紧螺母34锁定，且第一加强筋31与第二加强筋的伸出端均位于内波纹板23的波谷处，通过锁紧螺母34拧紧锁定，能够将介质层24与内波纹板23牢牢固定，所述第三加强筋33包括平行设置的多个，并位于第一加强筋31的下方对其进行支撑。

以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种双层波纹板拼装拱涵结构，包括横截面呈拱形的拱涵主体和设于拱涵主体径向两端底部并沿其轴向设置的拱涵基础；

其特征在于：

拱涵基础，包括钢筋混凝土底座(11)和固定槽钢(12)，所述钢筋混凝土底座(11)内浇筑有若干个竖直设置的地脚螺栓，所述固定槽钢(12)呈U形弯折结构，沿钢筋混凝土底座(11)纵向间隔设有多个，所述固定槽钢(12)包括与钢筋混凝土底座(11)借助地脚螺栓贴合固定的底板(121)以及分别设于底板(121)内、外两侧的第一固定板(123)和第二固定板(122)；

拱涵主体，包括加强型钢(21)、外波纹板(22)、内波纹板(23)和介质层(24)；

加强型钢(21)，呈拱形状，其横截面呈“工”字形，具有两个呈C形的安装槽，所述加强型钢(21)包括腹板(211)和置于腹板(211)上、下两端的翼板(212)，所述加强型钢(21)沿拱涵主体轴向平行且间隔设有多个，所述加强型钢(21)横向的两端分别置于纵向相邻的两个固定槽钢(12)之间，且加强型钢(21)两末端设有借助地脚螺栓与钢筋混凝土底座(11)贴合固定的端盖板(211)；

外波纹板(22)，置于轴向相邻的两加强型钢(21)之间，所述外波纹板(22)纵向的两端与加强型钢(21)搭接固定，横向的两端均与对应的第二固定板(122)贴合，并借助螺栓固定；

内波纹板(23)，位于外波纹板(22)内侧，并与外波纹板(22)平行设置，所述内波纹板(23)纵向的两端同样与加强型钢(21)搭接固定，横向的两端均位于对应的固定槽钢(12)内并与第一固定板(123)相搭接固定；

介质层(24)，置于外波纹板(22)与内波纹板(23)之间。

2.根据权利要求1所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述加强型钢(21)呈通过连接组件(25)连接的多段式拼接结构，所述连接组件包括两块弧形连接板(251)和四块角形连接板(252)，所述弧形连接板(251)与加强型钢(21)的翼板(212)外侧贴合固定，所述角形连接板(252)置于翼板(212)与腹板(211)形成的夹角内，并与加强型钢(21)固定。

3.根据权利要求1所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述介质层(24)为石棉填料。

4.根据权利要求3所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(22)的波幅和波距均大于内波纹板(23)的波幅和波距。

5.根据权利要求4所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(22)纵向的两端向内设有与加强型钢(21)相匹配的第一环向法兰(221)，所述第一环向法兰(221)与腹板(211)贴合，并借助密封螺栓(2)固定，且第一环向法兰(221)与腹板(211)之间设有密封条(1)；所述内波纹板(23)纵向的两端延伸有能够与下端的翼板(212)外侧贴合固定的第一延伸部(231)。

6.根据权利要求4所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(22)的波幅为50-250mm，波距为150-500mm，所述内波纹板(23)的波幅为13-64mm，波距为68-230mm。

7.根据权利要求1所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述介质层(24)为钢筋混凝土填料。

8.根据权利要求7所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(22)的波幅和波距均小于内波纹板(23)的波幅和波距。

9.根据权利要求8所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(23)纵向的两端延伸有能够与上端的翼板(212)外侧贴合固定的第二延伸部(222)；所述内波纹板(23)纵向的两端向内设有与加强型钢(21)相匹配的第二环向法兰(232)，所述第二环向法兰(232)与腹板(211)贴合，并借助密封螺栓(2)固定，且第二环向法兰(232)与腹板(211)之间设有密封条(1)。

10.根据权利要求8所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述外波纹板(22)的波幅为13-64mm，波距为68-230mm，所述内波纹板(23)的波幅为50-250mm，波距为150-500mm。

11.根据权利要求9所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述介质层(24)内嵌设有加强结构。

12.根据权利要求11所述的一种双层波纹板拼装拱涵结构，其特征在于：所述加强结构包括沿拱涵主体轴向间隔设置的多组加强单元，所述加强单元包括沿拱涵主体弧向间隔设置的多个加强支体，所加强支体包括呈“n”形的第一加强筋(31)、呈“L”形的第二加强筋(32)以及与拱涵主体弧度相匹配的第三加强筋(33)，所述第一加强筋(31)沿拱涵主体轴向设置，其两端伸出内波纹板(23)外并借助锁紧螺母(34)锁定，所述第二加强筋(32)的一端与第一加强筋(31)的中部勾接，二者形成“m”形结构，所述第二加强筋(32)的另一端同样伸出内波纹板(23)外并借助锁紧螺母(34)锁定，且第一加强筋(31)与第二加强筋的伸出端均位于内波纹板(23)的波谷处，所述第三加强筋(33)包括平行设置的多个，并位于第一加强筋(31)的下方对其进行支撑。