一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管，包括：管體，具有第一端和第二端；第一環(huán)形擋圈，固定在所述第一端的內(nèi)表面，形成第一承載面；第二環(huán)形擋圈，固定在所述第二端的內(nèi)表面，形成第二承載面；多個(gè)支撐板，平行且均勻地圍繞所述管體的軸線，固定在所述管體的內(nèi)表面并且與所述第一環(huán)形擋圈和所述第二環(huán)形擋圈固定；所述第一環(huán)形擋圈上分布有多個(gè)承載預(yù)定荷載的施力區(qū)，所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈的距離至少等于所述預(yù)定荷載擴(kuò)散至最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑。本實(shí)用新型通過合理限定鋼制輔管的長度，使施力部件施加的預(yù)定荷載能夠充分?jǐn)U散，增大了混凝土管的受力面積，從而避免了混凝土管局部壓力過大而導(dǎo)致裂紋的現(xiàn)象。
【專利說明】一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管。

【背景技術(shù)】
[0002]一些大直徑微型盾構(gòu)的隧道都是直接放置預(yù)制的混凝土管以形成隧道的管壁。該混凝土管的管壁內(nèi)一般是由雙層鋼筋構(gòu)成的框架，具備一定的抗壓強(qiáng)度。在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，該混凝土管是隨盾構(gòu)機(jī)在千斤頂?shù)淖饔孟轮鸩角斑M(jìn)的，在千斤頂與混凝土管之間設(shè)置有將千斤頂?shù)膲毫Ψ稚⒌交炷凉苌系姆謮涵h(huán)，以避免損壞混凝土管。但是在實(shí)際應(yīng)用中，該分壓環(huán)由于設(shè)計(jì)上的不合理導(dǎo)致不能將千斤頂?shù)募泻奢d有效擴(kuò)散，使得混凝土管的局部應(yīng)力過大，超出混凝土管的極限后在混凝土管的兩端部產(chǎn)生局部的裂縫。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是要提供一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管，以使千斤頂?shù)膲毫δ軌蛲耆稚⒌较噙B的混凝土管的接觸面上。
[0004]特別地，本實(shí)用新型提供一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管，包括:
[0005]管體，具有第一端和第二端；
[0006]第一環(huán)形擋圈，固定在所述第一端的內(nèi)表面，形成第一承載面；
[0007]第二環(huán)形擋圈，固定在所述第二端的內(nèi)表面，形成第二承載面；
[0008]多個(gè)支撐板，平行且均勻地圍繞所述管體的軸線，固定在所述管體的內(nèi)表面并且與所述第一環(huán)形擋圈和所述第二環(huán)形擋圈固定；
[0009]所述第一環(huán)形擋圈上分布有多個(gè)承載預(yù)定荷載的施力區(qū)，所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈的距離至少等于所述預(yù)定荷載擴(kuò)散至最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈的距離為所述最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑的3?4倍。
[0011]進(jìn)一步地，在所述第一環(huán)形擋圈和所述第二環(huán)形擋圈之間的所述管體的內(nèi)表面上，固定分別垂直連接相鄰所述支撐板的固定板；相鄰的所述固定板位于同一平面上，并在所述管體的內(nèi)表面形成軸向間隔排列的固定圈。
[0012]進(jìn)一步地，所述固定圈設(shè)置有多層。
[0013]進(jìn)一步地，所述管體的軸向長度大于所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈之間的距離。
[0014]本實(shí)用新型通過合理限定鋼制輔管的長度，使施力部件施加的預(yù)定荷載能夠充分?jǐn)U散，增大了混凝土管的受力面積，從而避免了混凝土管局部壓力過大而導(dǎo)致裂紋的現(xiàn)象。
[0015]根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本實(shí)用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鋼制輔管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1所示鋼制輔管的第一承載面環(huán)形擋圈上施力區(qū)的分布示意圖；
[0019]圖3是圖2所示第二環(huán)形擋圈上預(yù)定荷載擴(kuò)散后的示意圖；
[0020]圖4是預(yù)定荷載擴(kuò)散示意示意圖；
[0021]圖5是圖4的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的鋼制輔管100—般性的包括管體10、環(huán)形擋圈和多個(gè)支撐板40。該管體10為中空且直徑略大于或等于所使用的混凝土管的直徑，管體10的兩端分別為第一端和第二端；環(huán)形擋圈包括固定在管體10的第一端的內(nèi)表面并形成第一承載面的第一環(huán)形擋圈20，和固定在管體10的第二端的內(nèi)表面并形成第二承載面的第二環(huán)形擋圈30。多個(gè)支撐板40平行且均勻地圍繞管體10的軸線，固定在管體10的內(nèi)表面并且與第一環(huán)形擋圈20和第二環(huán)形擋圈30固定。該第一環(huán)形擋圈20上分布有多個(gè)承載預(yù)定荷載的施力區(qū)60，而第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30的距離至少等于預(yù)定荷載擴(kuò)散至最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑。
[0023]本實(shí)用新型的鋼制鋪管100可以獨(dú)立的安裝在千斤頂與混凝土管之間以及混凝土管與盾構(gòu)機(jī)之間。鋼制鋪管100利用第一環(huán)形擋圈20端面與施加預(yù)定荷載的多個(gè)千斤頂接觸，利用第二環(huán)形擋圈30與混凝土管接觸，多個(gè)千斤頂?shù)氖┝Χ司鶆虻姆植荚诘谝画h(huán)形擋圈20上，管體10利用支撐板40將千斤頂施加的預(yù)定荷載傳遞到第二環(huán)形擋圈30上，通過限定第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30的間隔距離大于或等于預(yù)定荷載的擴(kuò)散區(qū)域的直徑，如圖3所示，可以確保預(yù)定荷載擴(kuò)散到第二環(huán)形擋圈30時(shí)已經(jīng)完全分散，在傳遞至混凝土管的端頭時(shí)不會(huì)形成局部荷載過大的現(xiàn)象。此外，本實(shí)用新型的鋼制輔管100還可以與現(xiàn)有的分壓環(huán)一起配合使用。
[0024]如圖4、5所示，預(yù)定荷載的施力區(qū)60經(jīng)過一段距離的荷載擴(kuò)散后形成最大擴(kuò)散區(qū)域70。該施力區(qū)60至最大擴(kuò)散區(qū)域70的距離即是管體10的第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30的最短距離。
[0025]進(jìn)一步地，該第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30的距離優(yōu)選為預(yù)定荷載的施力區(qū)擴(kuò)散至最大時(shí)其最大擴(kuò)散區(qū)域70直徑的3?4倍。鋼制輔管100的第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30的長度雖然只要大于或等于最大擴(kuò)散區(qū)域70的直徑即可滿足預(yù)定荷載的擴(kuò)散要求，但在實(shí)際施工中還需要同時(shí)考慮施工安全和方便，因此在確定實(shí)際長度時(shí)可以適當(dāng)?shù)陌丛擃A(yù)定荷載的最大擴(kuò)散區(qū)域70的直徑的倍數(shù)相應(yīng)增加。
[0026]如圖1所示，為提高支撐板40的強(qiáng)度，可以在第一環(huán)形擋圈20和第二環(huán)形擋圈30之間的管體10的內(nèi)表面上，固定分別垂直連接相鄰支撐板40的固定板50。相鄰的固定板50位于同一平面上，并在管體10的內(nèi)表面形成與第一環(huán)形擋圈20和第二環(huán)形擋圈30平行的固定圈。固定板50可以提高支撐板40的抗彎能力，而且處于同一平面的固定板50可以相互依靠，進(jìn)一步提高支撐支撐板40的強(qiáng)度。該固定圈的數(shù)量和間隔距離可以根據(jù)千斤頂?shù)念A(yù)定荷載的大小設(shè)置多圈。
[0027]為提高鋼制輔管100與混凝土管和千斤頂?shù)慕佑|效果，該管體10的軸向長度大于第一環(huán)形擋圈20至第二環(huán)形擋圈30之間的距離。通過上述設(shè)置可以使管體10的兩端伸出一延伸段，管體10通過該延伸端可以套在接觸的混凝土管的端頭上，避免鋼制輔管100在受力時(shí)與混凝土管產(chǎn)生錯(cuò)位。同時(shí)延伸段也能夠?qū)ηЫ镯數(shù)氖┝Χ诵纬晌恢孟拗啤?br> [0028]本實(shí)用新型中最大擴(kuò)散區(qū)域的計(jì)算方法如下:
[0029](I)第一環(huán)形擋圈上的施力區(qū)的面積:

{ , b-a,\2
[0030]A = nHffl+~h)
14
[0031](2)第二環(huán)形擋圈上的最大擴(kuò)散區(qū)域的面積:
[0032]A2 = -1liLl
￡4
[0033](3)混凝土管承載能力的提高值系數(shù):
^ — (do2~di2)
[0034]μ _ — _ ——

ΛI(xiàn) Tl (O -f——fl)
[0035]其中η為千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)，a為千斤頂前端液壓桿直徑，h為分壓環(huán)厚度，b為分壓環(huán)環(huán)寬(混凝土管壁厚)，4混凝土管外徑，Cli混凝土管內(nèi)徑。A2相對(duì)A1在承載能力上能夠滿足混凝土管的承載能力要求，那么此時(shí)的最大擴(kuò)散區(qū)域就是最低的鋼制輔管的長度要求。而通過提高值系數(shù)能夠獲知變化。上式中的A1需要通過線性內(nèi)插計(jì)算，其原理如圖4、5所示:當(dāng)分壓環(huán)的厚度h為O時(shí)，此時(shí)千斤頂與混凝土管直接接觸，則混凝土管的受力區(qū)域直徑ds和千斤頂前端液壓桿直徑a大小相同；分壓環(huán)的厚度h與其環(huán)寬b相等時(shí)，由于荷載的擴(kuò)散頂端受力區(qū)域的直徑ds和千分壓環(huán)環(huán)寬b大小相同，由此可以用線性內(nèi)插的方法求的ds = —/ι + α，所以:
[0036].噸2 π(α + ^Λ)2
A1 = η --- = η ----
44
[0037]設(shè):η= 8，a = 0.20m，h = 0.20m，b = 0.235m，d。= 2.97m，Cii = 2.50m。代入..,, (d02-d,.2)(2.972-2.S2)
[0038]μ = —~H-a, N., =:—::■■■■■I—■磁g:.—— = 6.09
n{a+——Λ) 8x(0,2h———-~xO,2)
[0039]由此可知，混凝土管的承載能力大大提高?？紤]到施工安全和方便，一般在此基礎(chǔ)上按A2的直徑的倍數(shù)設(shè)置鋼制輔管的長度。
[0040]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實(shí)用新型的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本實(shí)用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實(shí)用新型的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大直徑微型盾構(gòu)系統(tǒng)中的鋼制輔管，其特征在于包括: 管體，具有第一端和第二端； 第一環(huán)形擋圈，固定在所述第一端的內(nèi)表面，形成第一承載面； 第二環(huán)形擋圈，固定在所述第二端的內(nèi)表面，形成第二承載面； 多個(gè)支撐板，平行且均勻地圍繞所述管體的軸線，固定在所述管體的內(nèi)表面并且與所述第一環(huán)形擋圈和所述第二環(huán)形擋圈固定； 所述第一環(huán)形擋圈上分布有多個(gè)承載預(yù)定荷載的施力區(qū)，所述第一承載面第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈的距離至少等于所述預(yù)定荷載擴(kuò)散至最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼制輔管，其特征在于，所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈的距離為所述最大擴(kuò)散區(qū)域的直徑的3?4倍。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼制輔管，其特征在于，在所述第一環(huán)形擋圈和所述第二環(huán)形擋圈之間的所述管體的內(nèi)表面上，固定分別垂直連接相鄰所述支撐板的固定板；相鄰的所述固定板位于同一平面上，并在所述管體的內(nèi)表面形成軸向間隔排列的固定圈。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼制輔管，其特征在于，所述固定圈設(shè)置有多層。
5.如權(quán)利要求1所述的鋼制輔管，其特征在于，所述管體的軸向長度大于所述第一環(huán)形擋圈至所述第二環(huán)形擋圈之間的距離。
【文檔編號(hào)】E21D9/06GK204002804SQ201420441679
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】王艷華, 蔡黎旭, 曹慶喜, 鄭磊, 夏雨 申請(qǐng)人:中國路橋工程有限責(zé)任公司