預制拼裝鋼混復合式鋼管的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型公開了一種鋼管，尤其設及一種預制拼裝鋼混復合式鋼管。
【背景技術】
[0002] 管道一般是運送流體的主要結構?，F(xiàn)有的管道一般分為鋼管、混凝±管、有機非金 屬管道、波紋鋼管。當W上管道直徑超過2. 5米時，屬于超高運輸。鋼管的直徑一般最大也 只能達到3米。國家標準的最大徑口是2. 4米，并且管壁很厚，要達到18mm~25mm厚度， 造價高?；炷拦艿赖闹亓亢艽螅卿摴艿?0倍左右，因此混凝±管管底的基礎要做專項 處理，并且每節(jié)管節(jié)長度只有2米左右，安裝完成后，接頭太多，容易產(chǎn)生泄露。另外，混凝 ±管道是剛性的，所W容易開裂。有機非金屬材質(zhì)的管道，因該管道材料本身彈性模量的限 審IJ，管道口徑不能太大，一般小于1. 5米。特別是該材質(zhì)管道對溫度很敏感，低溫則脆，溫度 稍高則軟，不耐火。鋼板材質(zhì)的鋼波紋管涵則存在如下問題：①管體內(nèi)部有波紋，流阻大。 所W設計時不得不加大一級管徑；②由于有波紋的存在，容易積渺，導致后期的清渺困難； ③內(nèi)壁布滿軸向和周向螺栓孔，滲漏是工程難題；④螺栓及板片很容易被盜；⑥周向接縫 螺栓受剪力，是應力集中區(qū)域，是不安全因素；⑧管體要做熱鍛鋒防腐，成本高且污染環(huán)境； ⑦管體內(nèi)部波紋的迎水面易被沖刷、磨損W及防腐層會脫落；⑨管身柔性太大，易周向及軸 向變形；⑨周向及軸向接縫太多，密封性及管身整體強度降低；⑩安裝要求太高，很難達到 設計要求；⑩制作精度難把控。 【實用新型內(nèi)容】
[000引實用新型目的：本實用新型的目的是提供一種強度高、易于拼裝和運輸?shù)念A制拼 裝鋼混復合式鋼管。
[0004] 技術方案：本實用新型所述的鋼管，包括由帶弧度的單元板片沿周向拼裝形成的 管體；相鄰單元板片通過側邊法蘭連接，每個單元板片首尾兩端均設有與單元板片截面形 狀相吻合的端部法蘭，同時，單元板片的外表面設有弧度與單元板片一致的加強環(huán)，并且在 該加強環(huán)內(nèi)填充混凝±。
[0005] 由于鋼管內(nèi)部常年暴露在外、易受惡劣環(huán)境的腐蝕，同時鋼管常常被水流沖刷，所 W在單元板片的內(nèi)表面設有金屬內(nèi)襯。
[0006] 本實用新型中的加強環(huán)的截面為閉合狀或半閉合狀。
[0007] 本實用新型的管體可由主鋼帶螺旋卷繞形成螺旋狀管體，相鄰主鋼帶之間形成螺 旋型接縫，加強環(huán)可W螺旋方式卷繞扣合于管體的外壁W及螺旋形接縫處，用W保護接縫， 該加強環(huán)呈螺旋狀；單元板片由螺旋狀管體裁剪形成任意片數(shù)，例如3片或4片不等；本實 用新型的加強環(huán)還可W為套設于管體外壁的環(huán)狀結構，每節(jié)管體上根據(jù)需要并列設置幾個 加強環(huán)。
[0008] 本實用新型預制拼裝鋼混復合式鋼管的一種制作方法，包括如下步驟：
[0009] A、準備用于制作管體的主鋼帶，將制作加強環(huán)的窄鋼帶，并將窄鋼帶彎曲成截面 為半閉合狀的加強環(huán)；
[0010] B、在主鋼帶的下表面貼合加強環(huán)形成復合型鋼帶，將該復合型鋼帶螺旋卷繞形成 外壁帶加強環(huán)的管體；
[0011] C、將管體切割成所需長度，并在其兩端設置端部法蘭；
[0012] D、縱向切割管體得到單元板片；
[0013] E、在單元板片的加強環(huán)內(nèi)填充混凝± ;
[0014] F、待混凝±凝固后，在單元板片兩側設置側邊法蘭，得到無金屬內(nèi)襯的單元板 片；
[0015] G、將單元板片沿周向拼裝得到預制拼裝鋼混復合式鋼管。
[0016] 其中，在步驟A中，還可W準備用于制作金屬內(nèi)襯的襯里鋼帶；步驟B中，在主鋼帶 的下表面貼合窄鋼帶，上表面貼合襯里鋼帶，形成復合型鋼帶，將該復合型鋼帶螺旋卷繞形 成內(nèi)壁帶金屬內(nèi)襯、外壁帶加強環(huán)的管體；按照步驟A-F制作得到帶金屬內(nèi)襯的單元板片； 將帶金屬內(nèi)襯的單元板片和無金屬內(nèi)襯的單元板片拼裝得到水位線W下管體內(nèi)壁上設有 金屬內(nèi)襯的預制拼裝鋼混復合式鋼管。
[0017] 本實用新型預制拼裝鋼混復合式鋼管的另一種制作方法包括如下步驟：
[0018]A、準備用于制作管體的主鋼帶，用于制作加強環(huán)的窄鋼帶；
[0019] B、將主鋼帶螺旋卷繞形成管體；
[0020] C、將窄鋼帶彎曲成截面為閉合狀的加強環(huán)，該加強環(huán)為環(huán)狀結構，其直徑略大于 管體口徑，且并列套設于管體外壁上；
[0021] D、將管體切割成所需長度，并在其兩端設置端部法蘭；
[0022] E、縱向切割管體得到單元板片；
[0023] F、在單元板片的加強環(huán)內(nèi)填充混凝± ;
[0024] G、待混凝±凝固后，在單元板片兩側設置側邊法蘭，得到無金屬內(nèi)襯的單元板 片；
[00巧]H、將單元板片沿周向拼裝得到預制拼裝鋼混復合式鋼管。
[00%] 其中在步驟A中，還準備用于制作金屬內(nèi)襯的襯里鋼帶；步驟B中，在主鋼帶的上 表面貼合襯里鋼帶，形成復合型鋼帶，將該復合型鋼帶螺旋卷繞形成內(nèi)壁帶金屬內(nèi)襯的管 體；按照步驟A-G制作得到帶金屬內(nèi)襯的單元板片；將帶金屬內(nèi)襯的單元板片和無金屬內(nèi) 襯的單元板片拼裝得到水位線W下管體內(nèi)壁上設有金屬內(nèi)襯的預制拼裝鋼混復合式鋼管。
[0027] 實用新型原理：本實用新型巧妙的利用了石拱橋工作原理、管±受力原理和混凝 ±鋼管工作原理。石拱橋原理是將塊狀的石材排列成圓弧狀的拱，拱圈與周圍的結構物或 ±石結合成穩(wěn)定的承重結構。管±共同受力原理是管道在埋置后，管道上部的荷載不是靠 管道的剛性來承受的，而是靠管道與四周±石相互之間受力，相互作用，就形成了管±共同 受力作用，垂直向下的荷載就會轉(zhuǎn)化為管體管壁子午向的內(nèi)壓力。而混凝±鋼管工作原理 是在空屯、的鋼管內(nèi)充填混凝±，利用混凝±的承壓能力和鋼管對混凝±的包圍作用，使鋼 管的豎向承壓能力增加的結構構件。另外，本實用新型將普通碳鋼、不誘鋼和混凝±立種材 料有機的結合在一起，并充分利用各自的特點優(yōu)勢，在結構中承擔不同的作用。在本實用 新型中，首先利用石拱橋原理，將數(shù)片單元板片組裝成圓管形或半圓管形。在管體周向回填 ±石之后，±石與管體之間相互受力，并將分片組裝的管體結構穩(wěn)定，管±共同受力效應形 成，此時，管體上部垂直向下的動荷載與靜荷載就轉(zhuǎn)化為管體管壁內(nèi)部周向內(nèi)壓力，即單元 板片接觸面的壓力。運就要求管體管壁有很強的抗周向內(nèi)壓的能力，縱向截面就必須有較 大的慣性矩，加強環(huán)的存在成幾何倍數(shù)的加大了運個慣性矩。而在加強環(huán)內(nèi)誘混凝±后，混 凝±與包圍它的鋼板形成了混凝±鋼管。根據(jù)混凝±鋼管理論，混凝±鋼管式組合結構，注 滿混凝±的鋼管中，混凝±代替管壁承受環(huán)向壓力，使該組合結構承受環(huán)向壓力的能力成 倍數(shù)提高。運個組合結構是對加強環(huán)承壓能力的再次加強和提高，確保管壁在承壓時不會 壁面失穩(wěn)和彎曲變形。同時，還可W將管壁和加強環(huán)的鋼板減薄使用，節(jié)省材料。在運Ξ個 原理的支持下預制拼裝鋼混復合式鋼管就具備了優(yōu)良的性能。
[0028] 本實用新型的優(yōu)勢在于不僅可W用于城市污水和工業(yè)污水管道W及城市綜合管 廊，還可W用作涵桐。此外，現(xiàn)有的鋼管通常是先在工廠制作完成，然后運輸至施工現(xiàn)場，由 于鋼管體積和質(zhì)量較大，運不僅對運輸?shù)慕煌üぞ咛岢隽溯^高的要求，而且運費非常昂貴， 同時還存在現(xiàn)場施工難度大、造價高、工期長、易受氣候等缺陷。同時，本實用新型的鋼管 可W解決一般管道存在的一些缺陷，并有如下優(yōu)越性：①方便運輸；②降低造價；③強度提 高；④管體不易開裂；⑥內(nèi)部平滑無流阻；⑧管內(nèi)底部?？谠O置有不誘鋼防沖刷層；⑦內(nèi)部 無螺栓孔及螺栓，密封性好；⑨舍棄抗剪螺栓，提高了安全性；⑨防腐性及耐磨性提高，使 用壽命提高；⑩施工周期大大縮短；⑩可W解決因地基不均勻沉降而導致的管道破壞。
[0029] 有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有W下顯著優(yōu)點：該鋼管時由單元板 片進行拼裝的，可先將單元板片可疊層運輸，運輸至施工場地后才進行