钢骨复合拱.pdf

钢骨复合拱，是特别适合埋深在60m以上的无内压的排水拱，它分为由上拱和下拱，上拱和下拱拱壁为“三明治”式复合型结构，即钢骨复合拱内、外层是钢衬，用连接板连接内、外钢衬为夹层状，钢衬之间填充砼，内外钢衬间连接定位钢筋，在上拱的钢衬与砼接触层布置有钉状结构锚筋。具有刚度、强度和延性好的特点，而且能很好的解决防腐问题。

1、  钢骨复合拱，其特征在于它分为由上拱和下拱，上拱和下拱拱壁为“三明治”式复合型结构，即钢骨复合拱内、外层是钢衬，用连接板连接内、外钢衬为夹层状，钢衬之间填充砼，内外钢衬间连接定位钢筋，在上拱的钢衬与砼接触层布置有钉状结构锚筋。

2、  如权利要求1所述的钢骨复合拱，其特征在于在内、外钢衬表面涂上一定厚度的环氧基底的防腐材料。

钢骨复合拱
技术领域
钢骨复合拱是一种全新的无内压的排水拱。本发明属于无内压，承受较高外压的深埋排水拱，特别是用于埋深在60m以上的无内压的排水拱。
技术背景
下埋式无内压的排水拱，在工程中大量使用。随着科学技术的发展和生产技术的提高，在许多沙状物料堆积的场所，要求无内压的排水拱越埋越深。排水拱的作用在工程中起着至关重要的作用。例如，作为许多工矿企业重要的生产设施之一的尾矿库、废渣库或渣场，其排水系统多为隧洞和排水管涵。排水隧洞受地形和地质条件的制约，因此、排水涵管是广泛采用的一种形式。尾矿库和渣库的排水系统使其安全运行的重要保障之一。随着生产技术的提高，尾矿库和废渣库的堆积高度越来越高，如黄麦岭磷化工集团公司的磷石膏渣场已超过60m，设计堆高超过100m；云南开远的红磷渣场拟堆高125m；贵州的瓮福磷石膏渣场堆高74m；因此，对无内压的排水拱的要求越来越高。
对渣库和尾矿库的深埋排水涵管的要求是既能承受很大的外压，又能承受废水的腐蚀作用，还要经济可靠。所以是许多工程技术人员一直致力研究的课题。
渣库和尾矿库现使用的深埋涵管有：
1)钢筋砼排水管：这类涵管能承受较大的外压，经济性好。但防腐问题难以解决。由于砼的延性较差，易开裂，所以一直存在安全质量隐患问题。
2)玻璃钢管：能很好地解决防腐问题，且有一定的延性。但刚度较差，难以承受较大的外压，在埋深较深时易失效。并且造价昂贵，不能很好地满足现代工程的实际要求。
对于埋深较深的无内压的排水涵管，存在刚度、强度和管材的延性问题。有腐蚀性废水存在时，排水涵管还存在防腐问题。
发明内容
针对这些问题，本发明提出了新型结构的钢骨复合拱，它具有刚度、强度和延性好的特点，而且能很好的解决防腐问题。
本发明的技术方案是，钢骨复合拱，其特征在于它分为由上拱和下拱，上拱和下拱拱壁为“三明治”式复合型结构，即钢骨复合拱内、外层是钢衬，用连接板连接内、外钢衬为夹层状，钢衬之间填充砼，内外钢衬间连接定位钢筋，在上拱的钢衬与砼接触层布置有钉状结构锚筋。
拱壁为“三明治”式复合型结构，这种结构既发挥了钢材的强度和延性，又发挥了砼的刚度，且经济适用；由于拱内无内压，要确保钢衬的稳定，在上拱的钢衬与砼接触层布置一定的“L”、“T”、“P”等钉状结构锚筋，以保证与砼共同作用，避免钢衬与砼的脱离从而造成钢衬的刚度破坏，保证钢骨复合拱的正常工作。
如上所述的钢骨复合拱，其特征在于在内、外钢衬表面涂上一定厚度的环氧基底的防腐材料。由于钢衬是主要受力构件，而环氧基底的防腐层相对钢材较为柔软，因此能保证防腐层与钢衬共同工作，不至于脱开，保证钢骨复合拱的正常工作。
由于钢骨复合管是针对埋深较深的无内压排水管的受力特性和防腐特性设计的，所以在埋深达60m以上的工作条件下，能够正常地工作。最主要的是能满足现代实际工程的需要，其次是造价上优于玻璃钢管，价格比玻璃钢管便宜20-30％，还有就是安装简便。因此，有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的钢骨复合拱上拱结构示意图。其中，1外防腐涂层，2外钢衬，3砼，4内钢衬，5内防腐涂层，6锚筋，7定位钢筋，8吊钩，9连接板。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明的钢骨复合拱上拱安装节点示意图。其中，10橡胶垫密封圈。
图4是本发明的钢骨复合拱下拱结构示意图。
图5是图4的B-B剖视图。
图6是本发明的钢骨复合拱下拱安装节点示意图。其中，11塑性密封胶，12密闭防腐层。
具体实施方式
如图1和图4所示，钢骨复合拱的上下拱主体是由外钢衬2、砼填充层3、内钢衬4组成，连接板9将外钢衬2和内钢衬4连接成夹层状。这种结构既发挥了内、外钢衬的钢的高强度及钢的延性，又发挥了价格低廉的砼的刚度，结构形式类似于“三明治”，因此、这种结构形式能保证本发明的钢骨复合管在理深60m以上、无内压的工作条件下正常工作。为了保证本发明地产品整体协调工作，防止局部稳定破坏，在上拱内钢衬外壁和外钢衬内壁布置一定的“L”、“T”、“P”等钉状结构锚筋6，亦可单独在内钢衬外壁布置一定的“L”、“T”、“P”等钉状结构锚筋6。图1和图5中的定位钢筋7是制作本发明时所需结构。对于下拱，因其下有支撑，所以可以不用钉状结构锚筋6，如图4、图5所示。
同时在内、外钢衬表面涂上外防腐涂层1和内防腐涂层5，以保证本发明在腐蚀环境中工作。
                           钢骨复合拱下拱
制作过程：
1)作相应尺寸的内、外钢衬4和2薄壁圆拱，制作时应将钢板做表面处理；
2)在内钢衬4外壁焊接定位筋7；
3)将内、外钢衬安装在捣振工作台上，按定位钢筋确定内外钢衬的相对位置，并焊接连接板9、定位钢筋7和内、外钢衬4、2为一体，使内、外钢衬4、2成夹层状；
4)将加有微膨胀剂的砼砂浆分批次灌入内外钢衬的夹层中，每一个灌注层应捣振均匀后再进行下一个灌注层；
5)在砼灌注完毕后，收光两端头；
6)待砼完全凝固后，对钢衬再做表面处理，及时涂上防腐层1和5。
安装过程：钢骨复合拱下拱安装节点见图6，将钢骨复合拱下拱端头对齐，在端头处灌入塑性密封胶11，然后在接头处内、外侧安装密闭防腐层12。
                       钢骨复合拱上拱
制作过程：
1)制作相应尺寸的内、外钢衬4和2薄壁圆拱，制作时应将钢板做表面处理；
2)在内钢衬4的外壁焊接“L”、“T”、“P”等钉状结构锚筋6；
3)在内钢衬4的外壁焊接定位筋7；
4)将内、外钢衬安装在捣振工作台上，按定位钢筋7确定内外钢衬的相对位置，并焊接连接板9、定位钢筋7和内、外钢衬4、2为一体，使内、外钢衬4、2成夹层状；
5)将加有微膨胀剂的砼砂浆分批次灌入内外钢衬的夹层中，每一个灌注层应捣振均匀后再进行下一个灌注层；
6)在砼灌注完毕后，收光两端头；
7)待砼完全凝固后，对钢衬再做表面处理，及时涂上防腐层1和5。
安装过程：钢骨复合拱上拱安装节点见图3，随着钢骨复合管上物料的堆高，由现场工作人员逐步安装钢骨复合拱上拱，安装时，将钢骨复合拱上拱端头对齐并与钢骨复合拱下拱对齐，在端头处安放橡胶垫密封圈10，并在端头及上下拱之间灌入塑性密封胶9。
为了便于现场安装在钢骨复合拱上拱设置安装吊钩8。