CN112267389A - 一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构及其施工方法，法兰盘边缘焊接于波纹板内侧表面，焊接横向位置与波纹板边缘之间存在距离；上端法兰盘的内侧焊接有三角支架a，下端法兰盘的外侧焊接有三角支架b；在两块波纹板相互连接时，将边缘处波纹板相互重叠，形成搭接；两块波纹板搭接后，连接节点处的两片法兰盘之间存在距离，通过预应力螺栓连接二者；波纹板重叠处内部设有止水条，两块波纹板相互挤压使止水条压紧，起到防水作用。本发明弥补了在波纹板拼装结构中法兰拼接易张开变形和搭接施工不便的缺点，提高了波纹板连接节点处的抗弯刚度与连接密封性，使波纹板拼装结构在各工程领域中具有更好的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程波纹板装配施工领域，具体为一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构及其施工方法。
背景技术
波纹板作为一种新型的建筑材料，在承载能力、变形适应性、可维护性和耐久性等方面独具优势，故波纹板拼装结构在隧道施工、道路桥梁加固、公路涵洞支护等众多工程领域中都得到广泛的应用。现有的波纹板拼接技术主要有法兰拼接(CN 210797914 U)和搭接(CN110453793A)两种，均具有一定的缺陷。法兰拼接被视作铰接，施工快捷方便、可单面施工，但是当荷载较大时，高强螺栓连接的两片法兰盘极有可能发生张开变形，连接节点抗弯刚度不足，连接密封性较差。搭接被视作钢接，抗压弯性能优于法兰拼接，但是由于连接节点处使用高强螺栓进行连接，故需要在波纹板外侧给高强螺栓施加螺栓预紧力，即在施工时波纹板外侧需要具备开阔的操作空间，而在旧桥涵加固、隧道加固、隧道支护施工等工程中，波纹板外侧与上部结构之间的空间十分狭窄，无法满足施工所需要的空间条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，包括波纹板，法兰盘，预应力螺栓，三角支架a、三角支架b、止水条和单边螺栓；
所述波纹板为平面钢板经过冷轧而制成的波纹状钢板；
所述法兰盘内边缘呈波纹状，焊接于波纹板内侧表面，所述法兰盘外边缘是一条平整的直线形；
将所述波纹板两端的法兰盘分别定义为上端法兰盘和下端法兰盘；
所述上端法兰盘、下端法兰盘的焊接位置分别为波纹板的两端，且均与波纹板横向边缘存在距离；
所述上端法兰盘的内侧焊接有三角支架a，所述下端法兰盘的外侧焊接有三角支架b，为法兰盘和波纹板之间提供支撑，防止法兰盘发生张开变形；此外，在相邻两块波纹板进行拼接时，处于两个法兰盘中间的三角支架可以阻止法兰盘在螺栓预应力作用下发生变形，从而提高连接节点处抗弯刚度；
在每个法兰盘的每段波纹中，均预留三个螺栓孔，呈品字形排布；
连接节点处的两片法兰盘通过预应力螺栓进行连接，由于两片法兰盘之间具有距离，故有利于形成螺栓预应力，从而提升波纹板连接节点处的抗弯刚度；
在拼装相邻两块波纹板时，将连接节点间的波纹板相互重叠，形成搭接；
所述波纹板重叠处之间设有止水条，两块波纹板相互挤压使止水条压紧，起到防水作用；
可根据具体的施工环境决定是否在波纹板重叠处的波谷位置预留螺栓孔，从而采用单边螺栓加强两块波纹板之间的连接密封性。
所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其优选方案为：所述波纹板的板厚为3-10mm。
所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其优选方案为：所述止水条采用膨润土止水条，该种止水条遇水膨胀，具有良好的止水效果；若再采用单边螺栓压紧重叠的波纹板使挤压力增强，则连接更为紧密，止水效果更佳。
所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其优选方案为：可将每个波段中设置的三根预应力螺栓的端头焊接在一块较小的独立钢板上，以防止预应力螺栓从法兰盘上预留的螺栓孔处脱落。
所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其优选方案为：在波纹板外侧具有足够操作空间的施工条件下，所述单边螺栓可替换为普通高强螺栓；在隧道开挖表面为围岩的施工条件下，可在波纹板重叠处穿过波纹板打入锚杆并伸入围岩，实现波纹板拼装结构的再次固定。
一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构的施工方法：
步骤一：将两块波纹板拼装成型，两块波纹板于连接节点处重叠，连接节点处的两片法兰盘随之对齐；
步骤二：将预应力螺栓的螺杆穿过预留在两片法兰盘上的螺栓孔，旋紧螺母以施加预应力；
步骤三：在波纹板重叠处的波谷位置预留的螺栓孔中安装单边螺栓，使波纹板相互挤压，压紧止水条；
步骤四：若在施工过程中，遇到附加荷载、地质灾害等突发情况导致波纹板结构发生局部破坏，可及时拆卸并更换波纹板管片，维护该段的隧道支护安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)避免了法兰拼接的缺点。在本发明中，连接节点处的两片法兰盘之间作用有螺栓预应力、波纹板在连接节点处相互重叠、又有三角支架支撑法兰盘，这种结构避免了在法兰拼接方法中连接节点处的两片法兰盘易发生张开变形的缺点。
2)避免了搭接的缺点。在波纹板内侧即可通过两片内嵌法兰盘连接相邻两块波纹板，避免了在搭接方法中需要在波纹板外侧完成拼接施工的缺点。
3)提高了波纹板的受力性能。在两片法兰盘之间存在距离，有利于形成螺栓预应力，预应力的存在极大地延缓了波纹板拼接处缝隙的出现以及缝隙开展宽度，提高了连接节点的抗弯刚度，从而提高了波纹板拼装结构的抗弯性能。
4)降低施工难度。本发明可单侧施工、安装拆卸简便、构件可实现模组化加工，有效提高了施工效率、降低了施工成本，极大地降低了施工难度。
附图说明
图1为波纹板与预应力法兰示意图；
图2为不采用单边螺栓压紧波纹板的螺栓预应力连接示意图；
图3为采用单边螺栓压紧波纹板的螺栓预应力连接示意图；
图4为止水条示意图。
图中：1、波纹板，2、法兰盘，3、预应力螺栓，4、三角支架a，5、三角支架b，6、止水条，7、单边螺栓，8、上端法兰盘，9、下端法兰盘。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
如图1-4所示的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，包括波纹板1，法兰盘2，预应力螺栓3，三角支架a4、三角支架b5、止水条6和单边螺栓7；
所述波纹板1为平面钢板经过冷轧而制成的波纹状钢板；
所述法兰盘2内边缘呈波纹状，焊接于波纹板1内侧表面，所述法兰盘2外边缘是一条平整的直线形；
将所述波纹板1两端的法兰盘2分别定义为上端法兰盘8和下端法兰盘9；
所述上端法兰盘8、下端法兰盘9的焊接位置分别为波纹板1的两端，且均与波纹板1横向边缘存在距离；
所述上端法兰盘8的内侧焊接有三角支架a4，所述下端法兰盘9的外侧焊接有三角支架b5；
在每个法兰盘2的每段波纹中，均预留三个螺栓孔，呈品字形排布；
连接节点处的两片法兰盘2通过预应力螺栓3进行连接，由于两片法兰盘2之间具有距离，故有利于形成螺栓预应力，从而提升波纹板1连接节点处的抗弯刚度；
在拼装相邻两块波纹板1时，将连接节点间的波纹板1相互重叠，形成搭接；
所述波纹板1重叠处之间设有止水条6，两块波纹板1相互挤压使止水条6压紧，起到防水作用；
可根据具体的施工环境决定是否在波纹板1重叠处的波谷位置预留螺栓孔，从而采用单边螺栓7加强两块波纹板1之间的连接密封性。
所述波纹板1的板厚为3-10mm。
所述止水条6采用膨润土止水条。
可将每个波段中设置的三根预应力螺栓3的端头焊接在一块较小的独立钢板上，以防止预应力螺栓3从法兰盘2上预留的螺栓孔处脱落。
在波纹板外侧具有足够操作空间的施工条件下，所述单边螺栓7可替换为普通高强螺栓；在隧道开挖表面为围岩的施工条件下，可在波纹板1重叠处穿过波纹板1打入锚杆并伸入围岩，实现波纹板拼装结构的再次固定。
一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构的施工方法：
步骤一：将两块波纹板1拼装成型，两块波纹板1于连接节点处重叠，连接节点处的两片法兰盘2随之对齐；
步骤二：将预应力螺栓3的螺杆穿过预留在两片法兰盘2上的螺栓孔，旋紧螺母以施加预应力；
步骤三：在波纹板1重叠处的波谷位置预留的螺栓孔中安装单边螺栓7，使波纹板1相互挤压，压紧止水条6；
步骤四：若在施工过程中，遇到的附加荷载、地质灾害等突发情况导致波纹板1结构发生局部破坏，可及时拆卸并更换波纹板1管片，维护该段的隧道支护安全。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (6)
1.一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其特征在于：包括波纹板、法兰盘、预应力螺栓、三角支架a、三角支架b、止水条和单边螺栓；
所述波纹板为平面钢板经过冷轧而制成的波纹状钢板；
所述法兰盘内边缘呈波纹状，焊接于波纹板内侧表面，所述法兰盘外边缘是一条平整的直线形；
将所述波纹板两端的法兰盘分别定义为上端法兰盘和下端法兰盘；
所述上端法兰盘、下端法兰盘的焊接位置分别为波纹板的两端，且均与波纹板横向边缘存在距离；
所述上端法兰盘的内侧焊接有三角支架a，所述下端法兰盘的外侧焊接有三角支架b；
在每个法兰盘的每段波纹中，均预留三个螺栓孔，呈品字形排布；
连接节点处的两片法兰盘通过预应力螺栓进行连接，由于两片法兰盘之间具有距离，故有利于形成螺栓预应力，从而提升波纹板连接节点处的抗弯刚度；
在拼装相邻两块波纹板时，将连接节点间的波纹板相互重叠，形成搭接；
所述波纹板重叠处之间设有止水条，两块波纹板相互挤压使止水条压紧，起到防水作用；
可根据具体的施工环境决定是否在波纹板重叠处的波谷位置预留螺栓孔，从而采用单边螺栓加强两块波纹板之间的连接密封性。
2.根据权利要求1所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其特征在于：所述波纹板的板厚为3-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其特征在于：所述止水条采用膨润土止水条。
4.根据权利要求1所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其特征在于：可将每个波段中设置的三根预应力螺栓的端头焊接在一块较小的独立钢板上，以防止预应力螺栓从法兰盘上预留的螺栓孔处脱落。
5.根据权利要求1所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构，其特征在于：在波纹板外侧具有足够操作空间的施工条件下，所述单边螺栓可替换为普通高强螺栓；在隧道开挖表面为围岩的施工条件下，可在波纹板重叠处穿过波纹板打入锚杆并伸入围岩，实现波纹板拼装结构的再次固定。
6.根据权利要求1所述的一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构的施工方法，其特征在于：
步骤一：将两块波纹板拼装成型，两块波纹板于连接节点处重叠，连接节点处的两片法兰盘随之对齐；
步骤二：将预应力螺栓的螺杆穿过预留在两片法兰盘上的螺栓孔，旋紧螺母以施加预应力；
步骤三：在波纹板重叠处的波谷位置预留的螺栓孔中安装单边螺栓，使波纹板相互挤压，压紧止水条；
步骤四：若在施工过程中，遇到附加荷载、地质灾害等突发情况导致波纹板结构发生局部破坏，可及时拆卸并更换波纹板管片，维护该段的隧道支护安全。
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| CN202011253288.5A CN112267389A (zh) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | 一种基于预应力法兰的波纹板拼装结构及其施工方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113073993A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-06 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构 |
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2020
- 2020-11-11 CN CN202011253288.5A patent/CN112267389A/zh active Pending
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