CN111648261A - 一种拱掖加强型波纹钢板箱涵及施工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种拱掖加强型波纹钢板箱涵及施工方法，涉及箱涵施工领域，包括通过波纹板弯折形成门型结构的支撑件，支撑件两侧均为弧形折弯部，并分别配合有加强件，加强件一端连接支撑件的顶面，另一端连接支撑件的侧面，配合弧形折弯处形成加强通道，加强通道内布置有填充物，通过在波纹钢板箱涵支撑件的侧面拱肩部分布置加强件，形成三角形刚性区并施加填充物，形成刚性拱肩，达到对拱肩部位有效加强，分散了原侧面弧形位置的集中应力。

Description

一种拱掖加强型波纹钢板箱涵及施工方法

技术领域

本公开涉及箱涵施工领域，特别涉及一种拱掖加强型波纹钢板箱涵及施工方 法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技 术。

箱涵由一个或多个方形或矩形断面组成，一般由钢筋混凝土或圬工制成，但 施工过程较为缓慢；而采用波纹钢板箱涵能够通过钢板和土体的相互作用，将部 分上部荷载分散到周围的土体中，从而提高本身的承载能力。与传统的混凝土结 构相比，这种波纹钢板箱涵具有两个明显优势。第一，波纹钢板箱涵具有一定的 变形适应能力，可用于软土地基的条件。第二，波纹钢板箱涵施工具有工期短， 施工便捷，造价低，环境友好等特点。

发明人发现，目前的波纹钢板箱涵仍存在一定的问题，波纹钢板箱涵在外部 载荷作用下，拱肩部分弯矩较大，应力最为集中，因此，在其使用时，由于拱肩 部分的薄弱位置，容易因应力集中导致拱肩部分出现形变，影响波纹钢箱涵整体 的载荷承载能力，导致其载荷承载能力不足，难以满足载荷需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种拱掖加强型波纹钢板箱 涵及施工方法，通过在波纹钢板箱涵支撑件的侧面拱肩部分布置加强件，形成三 角形刚性区并施加填充物，形成刚性拱肩，达到对拱肩部位有效加强，分散了原 侧面弧形位置的集中应力。

本公开的第一目的是提供一种拱掖加强型波纹钢板箱涵，采用以下技术方 案：

包括通过波纹板弯折形成门型结构的支撑件，支撑件两侧均为弧形折弯部， 并分别配合有加强件，加强件一端连接支撑件的顶面，另一端连接支撑件的侧面， 配合弧形折弯部形成加强通道，加强通道内布置有填充物。

进一步地，所述弧形折弯部的凸起侧朝向加强件，两侧的加强件均位于门型 结构的外侧。

进一步地，加强件一端连接支撑件顶面，另一端连接支撑件侧面，弧形折弯 部位于加强件与支撑件的两处连接位置之间。

进一步地，所述加强件包括端部对接形成7字形的第一波纹板和第二波纹板， 第一波纹板和第二波纹板均与支撑件对应连接，形成类三棱柱结构的加强通道。

进一步地，所述第一波纹板和第二波纹板的对接处的外侧配合有角铁，第一 波纹板和第二波纹板其结构的波峰与角铁对应连接。

进一步地，所述第一波纹板和第二波纹板波峰的延伸方向与支撑件波纹板的 波峰延伸方向共面设置；加强通道内的填充物为混凝土。

进一步地，所述第一波纹板的波谷与支撑件波纹板的波峰的接触位置通过连 接件连接，第二波纹板的波谷与支撑件的波峰的接触位置通过连接件连接。

本公开的第二目的是提供一种拱掖加强型波纹钢板箱涵的施工方法，利用如 上所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，包括以下步骤：

将支撑件沿所需箱涵通道方向依次布置，使门型结构内部依次连通；

将加强件分别布置在箱涵的顶部两侧，并通过连接件固定，在支撑件与加强 件之间形成加强通道；

在加强通道内填充混凝土，支撑件外侧进行相应施工，支撑件内部形成所需 箱涵通道。

进一步地，所述支撑件波纹板和加强板对应波纹板的波峰走向一致，均与箱 涵延伸方向垂直。

进一步地，所述加强通道为类三棱柱通道。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)采用拱掖加强型的波纹钢板箱涵，作为一种地下柔性结构，与传统的 混凝土箱涵相比，能够很好的适应地基沉降；加强件和支撑件之间通过连接件配 合，在施工现场进行拼装，具有承载能力强，施工方便快捷，绿色环保的优点；

(2)对箱型结构中最薄弱位置弧形折弯拱肩部位进行了加强；采用的加强 件波纹钢板形成三角形刚性区，并灌入混凝土进行三角刚性区的加固，其加强效 果要优于波纹钢板直接贴合或者倒扣在支撑件上的加强效果；

(3)在加强件和支撑件形成的加强通道内填充混凝土，能够进一步提高加 位置的刚度，形成刚性拱肩，对薄弱的拱肩部位进行加强，增强了拱肩部位的截 面抗弯刚度，有利于降低拱肩位置的应力水平和变形；

(4)将加强件布置在支撑件拱肩的外部，一方面保证了不侵占结构内部空 间，另一方面可以减小拱顶在高覆土工况下的下挠变形和拱肩的应力水平。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开 的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中波纹钢板箱涵的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中加强件与支撑件的配合示意图。

图中，1、支撑件，2、加强件，3、连接件，4、加强通道，101、弧形折弯 部，201、波峰，202、波谷，203、角铁，204、第一波纹板，205、第二波纹板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普 通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限 制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出， 否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使 用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或 它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与 附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于 描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方 位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中钢板箱涵在外部载荷作用下，拱肩部 分弯矩较大，拱肩部分的薄弱位置，容易因应力集中导致拱肩部分出现形变，影 响波纹钢箱涵整体的载荷承载能力；针对上述问题，本公开提出了一种拱掖加强 型波纹钢板箱涵及施工方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了一种拱掖加强型 波纹钢板箱涵。

主要包括支撑件1和加强件2，目标箱涵通道的截面形状与支撑件的截面形 状相对应，以支撑件作为主体结构，布置在支撑件两侧薄弱位置的加强件形成加 强结构，加强结构与主体结构之间通过连接件连接；

加强件与支撑件之间能够构成截面为类三角形的刚性区，进行拱掖部的加 强；并且，在截面为类三角形的刚性区中空部分灌注混凝土，能够进一步提高加 固效果；

支撑件和加强件覆盖区域以外为正常回填土，从而与波纹钢板箱涵形成土体 -波纹钢组合受力体系，提高受力性能。

整体的支撑件和加强件能够在工厂进行预制，在施工现场进行装配，形成装 配式结构，进一步缩短施工时间；

结构装配完成后可以在拱肩部位形成刚性拱肩从而对薄弱的拱肩部位进行 加强；这种加强结构不仅不侵占结构的内部空间，而且大大加强了波纹钢箱涵拱 肩部位的抗弯刚度，改善了结构受力性能。

具体的，所述的支撑件为波纹板弯折形成的门型结构，支撑件两侧均为弧形 折弯部101，并分别配合有加强件，加强件一端连接支撑件的顶面，另一端连接 支撑件的侧面；从而构成稳定的支撑结构；

在本实施例中，所述支撑件还可以为其他形状的结构，比如圆角矩形、圆角 梯形等截面为闭合曲线的结构，但这些结构的顶部部分均为门型结构，其弯折位 置也均为弧形弯折部，以保证其整体的强度和承载能力；

可以理解的是，支撑件可以由多块波纹板依次拼接而成，可以采用沿箱涵通 道延伸方向布置的多块波纹板依次拼接，也可以采用垂直于箱涵通道延伸方向的 多块波纹板拼接，并且在拼接时，要保证弧形转弯处完全位于同一块波纹板上， 以保证弧形折弯处的强度。

加强件和弧形折弯部之间形成加强通道4，弧形折弯部的凸起侧朝向加强件， 两侧的加强件均位于门型结构的外侧；加强件一端连接支撑件顶面，另一端连接 支撑件侧面，弧形折弯部位于加强件与支撑件的两处连接位置之间；在本实施例 中，支撑件与加强件的连接位置可以根据弧形折弯部与支撑件的交界位置进行调 整，连接位置应为交界位置向支撑件顶面或侧面延伸一定的距离，留出足够的安 装位置，方便进行连接件的安装配合。

加强通道为类三棱柱状的结构，对支撑件的最薄弱位置弧形折弯部拱肩进行 了加强，采用的加强件形成三角形刚性区，能够形成一个缓冲空间，并利用三角 形的稳定结构对薄弱位置实现加强，其加强效果要优于波纹钢板直接贴合或者倒 扣在支撑件上的加强效果。

需要指出的是，加强通道内布置有填充物，填充物充满三角形刚性区内部， 填充物选用混凝土，利用混凝土本体的刚度对三角形刚性区内的形变进行限制， 进一步提高了加强部位的刚度，形成强度更大的刚性拱肩；

通过对薄弱的拱肩部位进行加强，增强了拱肩部位的截面抗弯刚度，有利于 降低拱肩位置的应力水平和变形。

对于加强件，包括端部对接形成7字形的第一波纹板204和第二波纹板205， 第一波纹板和第二波纹板均与支撑件对应连接，形成类三棱柱结构的加强通道；

在本实施例中，加强件的第一波纹板和第二波纹板的夹角根据主体结构的形 状进行选择；

比如，在支撑件顶部为拱形结构时，连接支撑件顶部的第一波纹板的方向顺 应其与拱形结构连接处的切线方向，保证其连接的平滑性，从而使得第一波纹板 和第二波纹板的对接位置角度为钝角；当支撑件顶部为平面布置时，第一波纹板 的方向可以与支撑件顶部保持平行，从而使得第一波纹板和第二波纹板的对接位 置角度为直角，提高其协同受力的效果。

具体的，在本实施例中，加强件对称布置在支撑件的两侧，加强件的两端分 别于支撑件的顶部和侧部连接，具体的连接位置根据支撑件的形状再进行确定；

所述第一波纹板和第二波纹板的对接处的外侧配合有角铁，第一波纹板和第 二波纹板其结构的波峰201与角铁203对应连接；

所述第一波纹板和第二波纹板波峰的延伸方向与支撑件波纹板的波峰延伸 方向共面设置；所述第一波纹板的波谷202与支撑件波纹板的波峰的接触位置通 过连接件连接，第二波纹板的波谷与支撑件的波峰的接触位置通过连接件3连接。

需要特别指出的是，通过加强件对应波纹板的波谷与支撑件对应波纹板的波 峰进行连接，能够增大惯性矩，使得加强件波峰下方的空间与支撑件波谷上方的 空间共同形成一个空间，此空间灌注混凝土后进一步提高拱肩位置的支撑强度。

如图2所示，加强件2倒扣在支撑件1上，在连接处加强件的波谷和支撑件 的波峰紧密贴合，通过预留的螺栓孔和螺栓直接拼装；

安装好加强件2之后，即形成了三角形刚性区，可在加强件2和支撑件1之 间的加强通道内灌入混凝土。

需要指出的是，加强件和支撑件进行连接时，采用的连接件沿波峰延伸方向 单排布置，适应波峰和波谷接触的交界线；

采用波峰和波谷的配合，能够使得受力位置进行良好对应，保证其在协同受 力时应力的良好传递。

所述的加强件位于支撑件的外侧，即将加强件布置在支撑件拱肩的外部，一 方面保证了不侵占结构内部空间，另一方面可以减小拱顶在高覆土工况下的下挠 变形和拱肩的应力水平；

上述的波纹板均为波纹钢板，具有满足需求的强度，作为一种地下柔性结构， 与传统的混凝土箱涵相比，能够很好的适应地基沉降。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图2所示，提出了一种拱掖加强型波 纹钢板箱涵的施工方法。

利用如实施例1所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，包括以下步骤：

将支撑件沿所需箱涵通道方向依次布置，使门型结构内部依次连通；

将加强件分别布置在箱涵的顶部两侧，所述支撑件波纹板和加强板对应波纹 板的波峰走向一致，均与箱涵延伸方向垂直，并通过连接件固定，在支撑件与加 强件之间形成加强通道；

在加强通道内填充混凝土，支撑件外侧进行相应施工，支撑件内部形成所需 箱涵通道。

在本实施例中，对应加强件的波纹板和对应支撑件的波纹板厚度可以不同， 但是要选择相同的波形尺寸，保证其在连接时能够形成良好的对应；

在加强件和支撑件形成的加强通道内填充混凝土，能够进一步提高加位置的 刚度，形成刚性拱肩，对薄弱的拱肩部位进行加强，增强了拱肩部位的截面抗弯 刚度，有利于降低拱肩位置的应力水平和变形。

采用拱掖加强型的波纹钢板箱涵，作为一种地下柔性结构，与传统的混凝土 箱涵相比，能够很好的适应地基沉降；加强件和支撑件之间通过连接件配合，在 施工现场进行拼装，具有承载能力强，施工方便快捷，绿色环保的优点。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域 的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，包括通过波纹板弯折形成门型结构的支撑件，支撑件两侧均为弧形折弯部，并分别配合有加强件，加强件一端连接支撑件的顶面，另一端连接支撑件的侧面，配合弧形折弯部形成加强通道，加强通道内布置有填充物。

2.如权利要求1所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，所述弧形折弯部的凸起侧朝向加强件，两侧的加强件均位于门型结构的外侧。

3.如权利要求2所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，加强件一端连接支撑件顶面，另一端连接支撑件侧面，弧形折弯部位于加强件与支撑件的两处连接位置之间。

4.如权利要求1所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，所述加强件包括端部对接形成7字形的第一波纹板和第二波纹板，第一波纹板和第二波纹板均与支撑件对应连接，形成类三棱柱结构的加强通道。

5.如权利要求4所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，所述第一波纹板和第二波纹板的对接处的外侧配合有角铁，第一波纹板和第二波纹板其结构的波峰与角铁对应连接。

6.如权利要求4所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，所述第一波纹板和第二波纹板波峰的延伸方向与支撑件波纹板的波峰延伸方向共面设置；加强通道内的填充物为混凝土。

7.如权利要求5所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，其特征在于，所述第一波纹板的波谷与支撑件波纹板的波峰的接触位置通过连接件连接，第二波纹板的波谷与支撑件的波峰的接触位置通过连接件连接。

8.一种拱掖加强型波纹钢板箱涵的施工方法，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵，包括以下步骤：

将支撑件沿所需箱涵通道方向依次布置，使门型结构内部依次连通；

将加强件分别布置在箱涵的顶部两侧，并通过连接件固定，在支撑件与加强件之间形成加强通道；

在加强通道内填充混凝土，支撑件外侧进行相应施工，支撑件内部形成所需箱涵通道。

9.如权利要求8所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵的施工方法，其特征在于，所述支撑件波纹板和加强板对应波纹板的波峰走向一致，均与箱涵延伸方向垂直。

10.如权利要求8所述的拱掖加强型波纹钢板箱涵的施工方法，其特征在于，所述加强通道为类三角棱柱通道。

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