CN112726664A - 一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，主要由泡沫混凝土挂板和固定装置组成。防护装置由四块泡沫混凝土挂板拼接成一个闭合回路，固定装置由角钢，斜撑和螺栓构成，主要承托泡沫混凝土的重量。燃气爆炸发生后，泡沫混凝土挂板会压缩破碎，从而吸收一部分能量，减少了传递给管廊的荷载峰值及能量，同时泡沫混凝土挂板还能减少燃气在管廊内部爆炸产生的反射荷载。泡沫混凝土挂板吸能破坏后，可随时更换新的挂板，而不用对管廊进行维修加固，大大节约了社会的人力，物力，财力。

Description

一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置
技术领域
本发明涉及管廊内燃气爆炸防护领域，具体涉及用可替换的泡沫混凝土挂板防护燃气爆炸对管廊燃气舱主体造成的损伤。
背景技术
随着社会经济的快速发展，“马路拉链”问题显得日益严峻，统一建设城市地下综合管廊成为未来发展的大势所趋。2016年，住建部明确要求燃气管道必须入廊，天然气是一种易燃易爆气体，燃气泄漏导致的爆炸事故会对管廊结构造成不可逆的损伤。目前，大多数管廊的设计未考虑管廊内燃气舱的抗爆问题，所以，如何减轻天燃气爆炸对现有综合管廊燃气舱的伤害成为一个急需解决的问题。
一般泡沫材料都具有轻质多孔的特点，受到管廊燃气舱内部爆炸荷载后，能够发生较大的变形，从而吸收较多的能量，并且不会引入较大的反射荷载。泡沫混凝土材料价格低廉，防火性能好，非常适合用于防护地下管廊燃气舱内的燃气爆炸。把泡沫混凝土材料制作成泡沫混凝土挂板，用来防护燃气爆炸对管廊燃气舱的损伤具有很大的应用价值和经济意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以安装于现有管廊燃气舱内，减轻燃气爆炸对管廊的损害，并且易于安装和替换的装置。将泡沫混凝土挂板安装在管廊燃气舱内部，管廊内发生燃气爆炸后，泡沫混凝土会受压破碎，从而吸收能量，减轻作用于管廊主体的荷载，使管廊主体结构受到比较小的损伤。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种可替换的泡沫混凝土挂板用于防护管廊内部燃气爆炸的装置，包括：泡沫混凝土挂板，固定钢板，角钢，斜撑和螺栓。
上述方案中，泡沫混凝土挂板为主要吸能构件。泡沫混凝土在受压之后，泡沫会逐层受压破碎。这导致泡沫混凝土材料受压时在应变一直增长的情况下，应力大小基本保持不变，也就是说泡沫混凝土的受压应力应变曲线会有很长的应力平台，所以泡沫混凝土在受压破碎过程中会吸收较多的能量。管廊内的燃气爆炸属于结构内部爆炸，对于内部爆炸来说，本身的反射荷载就比较大，并且反射荷载可能会对结构破坏起决定性的作用。泡沫混凝土是一种柔性防护材料，具有较低的刚度，与刚性材料相比，不仅不会引入新的反射荷载，而且会降低一部分的反射荷载。管廊内部的燃气爆炸通常伴随着燃烧的发生，与其他泡沫材料相比，泡沫混凝土最大的优势在于耐火，不燃烧，这使得泡沫混凝土非常适合用于管廊内部燃气爆炸的防护。
上述方案中，管廊内燃气爆炸防护装置适用于现有管廊矩形截面燃气舱。管廊内燃气爆炸发生后，爆炸荷载会作用于管廊燃气舱内部的各个面上，所以管廊燃气舱内部的各个面上都必须设置泡沫混凝土挂板。为了制作与安装的方便，如附图2所示，四块泡沫混凝土挂板拼接成一榀泡沫混凝土挂板，沿管廊长度方向分布着多榀泡沫混凝土挂板。
上述方案中，拼接好的泡沫混凝土挂板由钢板，角钢，斜撑和螺栓所组成的固定装置固定起来，固定装置放在每榀泡沫混凝土挂板的拼接处(如附图2所示)。钢板与螺帽通过焊接连接成整体，泡沫混凝土挂板在相应位置打孔，孔的尺寸与螺帽大小互相契合，钢板承托泡沫混凝土挂板的重力，角钢和斜撑通过螺栓将四块钢板连成一个整体。本发明中所用到的泡沫混凝土挂板，钢板，角钢，斜撑和螺栓均为预制构件，现场拼接完成。
上述方案中，可通过改变泡沫混凝土挂板的厚度和密度来控制装置的吸能情况，从而可以使装置能够应用于各种不同情况的燃气管廊中，并且泡沫混凝土挂板轻质环保，施工方便，价格低廉，可大批量生产。
上述方案中，将泡沫混凝土挂板安装于管廊燃气舱内部，可以减少管廊主体与管廊内气体的接触，能够提高管廊的耐久性。也可以在泡沫混凝土表面喷涂聚脲，不仅能提高泡沫混凝土挂板的吸能性能，还能同时提高泡沫混凝土和管廊主体的耐久性能。
上述方案中，管廊中发生燃气爆炸后，泡沫混凝土会吸能破碎，而管廊主体不会有较大的破坏。可以迅速用新的泡沫混凝土挂板代替破碎了的挂板，相当于牺牲了次要结构保护了主体结构，大大减少了经济上的浪费。
总体来说本发明具有以下优点：
(1)本发明中的泡沫混凝土挂板防护装置制作简单，安装方便，价格低廉，轻质环保，防火性能好，可大批量生产，破碎后能够立即更换破碎的部分，不影响后续的防护。
(2)本发明中的泡沫混凝土挂板受压有较长的应力平台，吸能性能好，可改变燃气爆炸后传递到管廊主体的荷载峰值和持时。泡沫混凝土挂板的刚度较小，能够减小管廊内部燃气爆炸的反射荷载，从而减小管廊的破坏程度。
(3)本发明装置中泡沫混凝土挂板厚度和密度可以被轻易改变，任意组合，能够适用于管廊燃气舱的不同工况。
附图说明
图1为本发明的管廊燃气爆炸防护装置及管廊结构示意图。
图2为本发明的管廊燃气爆炸防护装置中两榀泡沫混凝土挂板的安装示意图。
图3为本发明的管廊燃气爆炸防护装置中钢板，角钢，斜撑和螺栓的安装示意图。
图4为本发明管廊燃气爆炸防护装置中各个零件的大样图：(a)已钻好孔的泡沫混凝土挂板；(b)已和螺帽焊接的钢板；(c)角钢；(d)斜撑。
图5为本发明的管廊燃气爆炸防护装置安装示意图。
在所有附图中，相同的部件标号表示相同的构件或材料，其中1为钢筋混凝土结构管廊，2为泡沫混凝土防护挂板，3为钢板，4为角钢，5为斜撑，6为螺栓。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方法对本发明进一步的详细描述。
如图1所示，本发明是一种运用于现有管廊的燃气爆炸防护装置，装置包括泡沫混凝土挂板2，钢板3，角钢4，斜撑5和螺栓6。整个装置是由四块泡沫混凝土挂板拼接而成，然后把拼接好的泡沫混凝土挂板贴于管廊燃气舱的内部表面形成闭合回路，再利用钢板，角钢和斜撑组成的固定装置将泡沫混凝土挂板的位置固定。燃气爆炸后，爆炸荷载首先传递给四周泡沫混凝土挂板，泡沫混凝土挂板压缩破坏吸收一定的能量之后，爆炸荷载才传递给管廊结构，相当于把入射到管廊结构中的荷载变小了。管廊燃气舱内发生燃气爆炸后，因为应力集中的缘故，结构的角落是爆炸防护的薄弱部位，此装置在结构角落部位的防护挂板厚度比非角落部位要厚，符合防护的原则。
上述的一种可替换的管廊内燃气爆炸防护装置的安装方法，如图5，包括如下步骤：
步骤1：制作泡沫混凝土挂板和固定装置。根据已有管廊的尺寸及内部燃气管道的设置情况确定各个泡沫混凝土挂板的尺寸，密度及各个固定装置的尺寸，制作相应数量的合适尺寸和密度泡沫混凝土挂板和固定装置。
步骤2：拼接泡沫混凝土挂板。拼接泡沫混凝土挂板的时候，为了施工方便，首先安装管廊上部的泡沫混凝土挂板，然后用类似千斤顶的装置将其固定起来，再安装左右两侧的泡沫混凝土挂板，最后安装底层的泡沫混凝土挂板。
步骤3：固定泡沫混凝土挂板。安装钢板，利用螺栓把钢板，角钢和斜撑连接成一个整体，以固定泡沫混凝土挂板所在的位置。
为了清楚地、明确地阐述本发明的原理、技术方案和应用效果，以下通过具体实例对本发明进行详细说明。此处提供的实施例仅用于阐述本发明的目的，而非限定本发明的技术方案。
以防护长为100m，内壁宽为2m，高为2.5m的管廊内部的燃气爆炸为例，假设根据管廊内部燃气管道的分布情况，选用密度为500kg/m3，厚度为200mm的泡沫混凝土挂板来具体说明泡沫混凝土挂板的安装过程。
步骤1：根据管廊的尺寸，选用一榀泡沫混凝土挂板的长度为2m，制作尺寸为2000×2000×200mm的泡沫混凝土挂板上面板50块，尺寸为2000×1600×200mm的泡沫混凝土挂板下面板50块，尺寸为2300×2000×200mm的泡沫混凝土挂板两侧面板100块。选用钢板厚度为2mm，角钢和斜撑的厚度为4mm，螺栓直径为14mm，长度为26mm，螺帽外六边形边长为15mm，内直径为14mm，高度为20mm。在钢板上合适的位置打圆孔，孔的直径为14mm，将钢板和螺帽通过焊接连接起来，在泡沫混凝土相应的位置打边长为15mm的六边形孔洞。
步骤2：假设前面的多榀泡沫混凝土挂板都已经安装好了，按照先上面板，之后是两侧面板，最后是下面板的顺序安装好本榀的泡沫混凝土挂板。
步骤3：在本榀泡沫混凝土挂板和上一榀泡沫混凝土挂板连接处安装钢板，使钢板上螺帽凸出来的部分和泡沫混凝土挂板打孔的位置契合，用螺栓，角钢和斜撑将泡沫混凝土挂板固定起来。
以上所述结合附图对本发明的实施进行了描述，但是本发明并不局限于上述的实施方式，上述实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，包括：泡沫混凝土挂板、固定钢板、角钢、斜撑和螺栓；拼接好的泡沫混凝土挂板由钢板、角钢、斜撑和螺栓所组成的固定装置固定起来，固定装置放在每榀泡沫混凝土挂板的拼接处；钢板与螺帽通过焊接连接成整体，泡沫混凝土挂板在相应位置打孔，孔的尺寸与螺帽大小互相契合，钢板承托泡沫混凝土挂板的重力，角钢和斜撑通过螺栓将四块钢板连成一个整体；
泡沫混凝土挂板为吸能构件；泡沫混凝土是一种柔性防护材料会降低一部分的反射荷载。
2.根据权利要求1所述的一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，其特征在于：管廊燃气舱内部的各个面上都必须设置泡沫混凝土挂板；四块泡沫混凝土挂板拼接成一榀泡沫混凝土挂板，沿管廊长度方向分布着多榀泡沫混凝土挂板。
3.根据权利要求1所述的一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，其特征在于：泡沫混凝土挂板、钢板、角钢、斜撑和螺栓均为预制构件，现场拼接完成。
4.根据权利要求1所述的一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，其特征在于：通过改变泡沫混凝土挂板的厚度和密度来控制装置的吸能情况，从而使装置能够应用于各种不同情况的燃气管廊中。
5.权利要求1所述的一种可替换的泡沫混凝土挂板防护管廊内部燃气爆炸装置，其特征在于：将泡沫混凝土挂板安装于管廊燃气舱内部；或者在泡沫混凝土表面喷涂聚脲。
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