采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构和方法 |
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| 申请号 | CN201511030586.7 | 申请日 | 2015-12-31 | 公开(公告)号 | CN105484172A | 公开(公告)日 | 2016-04-13 |
| 申请人 | 长安大学; | 发明人 | 原喜忠; 王立鹏; 欧阳煜; 房建宏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种采用扩张式环形 钢 带修复波纹钢管涵管的结构，包括环形 钢带 ，环形钢带两端相互搭接，环形钢带上安装第一 角 钢和第二角钢，第一角钢设置在环形钢带搭接部位的内侧端头处，第二角钢设置在第一角钢远离环形钢带搭接部位外侧端头的一侧，第一角钢和第二角钢通过扩张驱动装置相连接。该修复结构可有效地实现对波纹钢管涵管脱节及破损部位的修复与修复，提高涵洞的承载 力 和耐久性。本发明还公开了一种波纹钢管涵管的修复方法，其包括以下步骤：将环形钢带安装在波纹钢管涵管内；将扩张驱动装置安装在环形钢带上；调整扩张驱动装置以使环形钢带紧贴在波纹钢管涵管的内壁。该方法工序简单，施工方便，适合于在涵洞内部狭小空间内作业。 | ||||||
| 权利要求 | 1.采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：包括设置在波纹钢管涵管(6)内部的内撑式环形钢带(1)，所述环形钢带(1)的两端相互搭接，所述环形钢带(1)上安装有相对设置且相互平行的第一角钢(3)和第二角钢(4)，所述第一角钢(3)设置在所述环形钢带(1)搭接部位的内侧端头(1-1)处，所述第二角钢(4)设置在所述第一角钢(3)远离环形钢带(1)搭接部位外侧端头(1-2)的一侧，所述第一角钢(3)和第二角钢(4)通过用于扩大其间距进而使环形钢带(1)紧贴在波纹钢管涵管(6)内壁的扩张驱动装置(5)相连接，所述环形钢带(1)的曲率和波纹钢管涵管(6)的曲率相一致。 |
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| 说明书全文 | 采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构和方法技术领域背景技术[0002] 波纹钢管涵管作为一种新的涵洞形式，在我国公路工程建设中批量使用已有十余年历史。由于具有径向受力条件好、纵向适应地基变形能力强、施工方便等优点，波纹钢管涵管在公路建设领域，特别是在冻土和软土等不良地质地段公路建设中得到了普遍欢迎。 [0003] 随着涵洞使用年限的增加，由于荷载作用、地基不均匀变形、钢管(钢板)构件存在局部缺陷以及填土压实工艺不当等原因，个别波纹钢管涵管的管节处出现法兰止水垫圈及螺栓连接失效、管节脱开以及管节内焊缝开裂等病害；片状波纹钢板组装涵洞的螺栓连接处出现钢板撕裂等病害。这些病害现象如果进一步发展，将会导致涵洞渗漏、冲刷和脱节等问题，影响涵洞的径向刚度、整体性和承载力性能，甚至影响到路基的承载力及路面的使用性能。 [0004] 上述病害在波纹钢管涵管中虽然不是普遍现象，但是，由于涵洞内部空间狭小(大多数涵洞直径为1.5m以下)，修复难度较大。如果采用混凝土内衬修复方法，则需要在原有波纹钢管涵管上焊接钢筋，在混凝土中布设钢筋(网)，或者采用纤维混凝土，工序较为繁琐。采用混凝土内衬修复方法，还会改变原有波纹钢管作为柔性涵洞的受力特性，在混凝土刚性内衬中形成较大的拉应力；并且，会显著减小涵洞泄洪能力。采用钢板进行修复需要解决钢板与既有涵洞的连接问题。 发明内容[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种波纹钢管涵管的修复结构。该修复结构有效实现了对波纹钢管涵管待修复部位的修复，起到了良好的修复作用。 [0006] 为实现上述目的，本发明一种波纹钢管涵管的修复结构采用的技术方案是：一种波纹钢管涵管的修复结构，其特征在于：包括设置在波纹钢管涵管内部的内撑式环形钢带，所述环形钢带的两端相互搭接，所述环形钢带上安装有相对设置的第一角钢和第二角钢，所述第一角钢设置在所述环形钢带搭接部位的内侧端头处，所述第二角钢设置在所述第一角钢远离环形钢带搭接部位外侧端头的一侧，所述第一角钢和第二角钢通过用于扩大其间距进而使环形钢带紧贴在波纹钢管涵管内壁的扩张驱动装置相连接，所述环形钢带的曲率和波纹钢管涵管的曲率相一致。 [0007] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述扩张驱动装置包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述第一角钢上的光孔和第二角钢上的光孔，所述螺栓上套有与第一角钢接触配合的锁紧螺母，所述第一角钢卡在所述锁紧螺母与螺栓的头部之间，所述螺栓上套有用于挤压所述第二角钢以使第一角钢和第二角钢相互远离的驱动螺母。 [0008] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述扩张驱动装置设置在波纹钢管涵管的顶部。 [0009] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述环形钢带采用波纹钢板制成，所述环形钢带上波纹的波峰嵌入波纹钢管涵管上波纹的波谷，所述波纹钢管涵管上波纹的波峰嵌入所述环形钢带上波纹的波谷。 [0010] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述环形钢带与波纹钢管涵管之间设置有防渗密封结构。 [0011] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述防渗密封层包括两个止水圈，两个所述止水圈一一对应设置在波纹钢管涵管内壁表面拟修复部位的两侧。 [0012] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述防渗密封层包括粘贴在波纹钢管涵管内壁表面拟修复部位的止水带。 [0013] 上述的采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的结构，其特征在于：所述第一角钢和第二角钢均焊接在所述环形钢带上。 [0014] 本发明还提供了一种工序简单，施工方便，适合于在涵洞内部狭小空间作业的一种采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的方法。本发明一种采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的方法采用的技术方案是：一种波纹钢管涵管的修复方法，其特征在于，包括以下步骤： [0015] 步骤一、将环形钢带安装在波纹钢管涵管内：将环形钢带卷绕设置在波纹钢管涵管内的待修复部位，并将环形钢带的两端相互搭接； [0016] 步骤二、将扩张驱动装置安装在环形钢带上，其包括以下步骤： [0017] 步骤201、将第一角钢和第二角钢均焊接在环形钢带内侧，并且将所述第一角钢设置在所述环形钢带搭接部位的内侧端头处，将第二角钢设置在所述第一角钢远离环形钢带搭接部位外侧端头的一侧； [0018] 步骤202、选取螺栓，先将螺栓穿过第一角钢上的光孔，然后将锁紧螺母和驱动螺母依次套在所述螺栓上，再使螺栓穿过第二角钢上的光孔； [0019] 步骤三、调整扩张驱动装置以使环形钢带紧贴在波纹钢管涵管的内壁，其包括以下步骤： [0020] 步骤301、旋紧锁紧螺母，使其挤压第一角钢，从而使第一角钢卡在所述锁紧螺母与螺栓的头部之间； [0021] 步骤302、旋紧驱动螺母以推动第二角钢，从而使第一角钢和第二角钢相互远离，相互远离的第一角钢和第二角钢推动环形钢带，以使环形钢带的搭接长度减小，进而使环形钢带紧贴在所述波纹钢管涵管的内壁。 [0022] 上述的修复方法，其特征在于：步骤二之前，在波纹钢管涵管内壁的待修复部位设置防渗密封结构。 [0023] 本发明与现有技术相比具有以下优点： [0024] 1、本发明修复结构通过调整扩张驱动装置来推动环形钢带，进而使环形钢带的搭接长度减小、圆周周长增大、直径增大，并对波纹钢管涵管的内壁施加压力，使环形钢带和波纹钢管涵管紧密贴合，有效实现了对波纹钢管涵管待修复部位的修复，起到了良好的修复作用；同时，环形钢带增加了既有波纹钢管涵的径向刚度，并对其有起到一定的支撑作用。 [0025] 2、本发明修复结构的扩张驱动装置设置在波纹钢管涵管的顶部。这样能够避免涵洞内堆积的淤泥对扩张驱动装置造成损坏。 [0026] 3、本发明修复结构采用波纹钢板制成的环形钢带具有一定的径向刚度和纵向适应结构变形能力，作为修复和修复构件，与拟修复的波纹钢管涵管组合在一起形成的新结构，在涵洞纵向仍然保持了原有波纹钢管涵管较好的适应地基变形的特性，并增强了原有波纹钢管的径向刚度。 [0027] 4、本发明修复结构通过设置防渗密封结构，能够进一步提高了波纹钢管涵管的抗渗效果。 [0028] 5、本发明修复结构环形波纹钢带嵌入波纹钢管结构的波纹中与其紧密结合在一起，涵洞内径仅减小波纹钢板加上止水圈的厚度，相对于刚性内衬等其他修复和修复方法，对涵洞泄洪能力不会带来显著的不利影响。 [0029] 6、本发明修复方法利用了环形钢带和用于对环形钢带施力以使环形钢带扩张撑开的扩张驱动装置，从而实现了对波纹钢管涵管的有效修复。该修复方法的工序简单，施工方便，适合于在涵洞内部狭小空间作业。并且在修复过程不需开挖路基，对正常交通无不利影响。 附图说明[0031] 图1为本发明修复结构的结构示意图。 [0032] 图2为图1中A处的放大图。 [0033] 图3为本发明修复方法的方法流程图。 [0034] 附图标记说明: [0035] 1—环形钢带； 1-1—内侧端头； 1-2—外侧端头； [0036] 2—防渗密封结构； 3—第一角钢； 4—第二角钢； [0037] 5—扩张驱动装置； 5-1—螺栓； 5-2—锁紧螺母； [0038] 5-3—驱动螺母； 6—波纹钢管涵管。 具体实施方式[0039] 如图1和图2所示的一种波纹钢管涵管的修复结构，包括设置在波纹钢管涵管6内部的内撑式环形钢带1，所述环形钢带1的两端相互搭接，所述环形钢带1上安装有相对设置且相互平行的第一角钢3和第二角钢4，所述第一角钢3设置在所述环形钢带1搭接部位的内侧端头1-1处，所述第二角钢4设置在所述第一角钢3远离环形钢带1搭接部位外侧端头1-2的一侧，所述第一角钢3和第二角钢4通过用于扩大其间距进而使环形钢带1紧贴在波纹钢管涵管6内壁的扩张驱动装置5相连接，所述环形钢带1的曲率和波纹钢管涵管6的曲率相一致。 [0040] 本实施例中，该修复结构在使用时，通过调整扩张驱动装置5来推动环形钢带1，进而使环形钢带1的搭接长度减小、圆周周长增大、直径增大，并对波纹钢管涵管6的内壁施加压力，使环形钢带1和波纹钢管涵管6紧密贴合，有效实现了对波纹钢管涵管6待修复部位的修复，起到了良好的修复作用；同时，环形钢带1增加了既有波纹钢管涵管6的径向刚度，并对其有起到一定的支撑作用。 [0041] 如图2所示，所述扩张驱动装置5包括螺栓5-1，所述螺栓5-1依次穿过所述第一角钢3上的光孔和第二角钢4上的光孔，所述螺栓5-1上套有与第一角钢3接触配合的锁紧螺母5-2，所述第一角钢3卡在所述锁紧螺母5-2与螺栓5-1的头部之间，所述螺栓5-1上套有用于挤压所述第二角钢4以使第一角钢3和第二角钢4相互远离的驱动螺母5-3。 [0042] 本实施例中，所述扩张驱动装置5在使用时，通过旋转驱动螺母5-3，所述驱动螺母5-3挤压所述第二角钢4进而使第一角钢3和第二角钢4相互远离，相互远离的第一角钢3和第二角钢4给环形钢带1施力，从而使环形钢带1的搭接长度减小、圆周周长增大、直径增大。 [0043] 本实施例中，所述扩张驱动装置5设置在波纹钢管涵管6的顶部。这样能够避免涵洞内堆积的淤泥对扩张驱动装置5造成损坏。 [0044] 本实施例中，所述环形钢带1采用波纹钢板制成，所述环形钢带1上波纹的波峰嵌入波纹钢管涵管6上波纹的波谷，所述波纹钢管涵管6上波纹的波峰嵌入所述环形钢带1上波纹的波谷。 [0045] 由于采用波纹钢板制成的环形钢带1具有一定的径向刚度和纵向适应结构变形能力，作为修复和修复构件，与拟修复的波纹钢管涵管6组合在一起形成的新结构，在涵洞纵向仍然保持了原有波纹钢管涵管6较好的适应地基变形的特性，并增强了原有波纹钢管的径向刚度。 [0046] 本实施例中，所述环形钢带1与波纹钢管涵管6之间设置有防渗密封结构2。通过设置防渗密封结构2，能够进一步提高波纹钢管涵管6的抗渗效果。所述防渗密封结构2优选的做法是有两种，一种是所述防渗密封结构2包括两个止水圈，两个所述止水圈一一对应设置在波纹钢管涵管6内壁表面拟修复部位的两侧。另一种是所述防渗密封结构2包括粘贴在波纹钢管涵管6内壁表面拟修复部位的止水带。 [0047] 本实施例中，所述第一角钢3和第二角钢4均焊接在所述环形钢带1上。 [0048] 如图3所示的一种采用扩张式环形钢带修复波纹钢管涵管的方法，包括以下步骤： [0049] 步骤一、将环形钢带1安装在波纹钢管涵管6内：将环形钢带1卷绕设置在波纹钢管涵管6内的待修复部位，并将环形钢带1的两端相互搭接； [0050] 步骤二、将扩张驱动装置5安装在环形钢带1上，其包括以下步骤： [0051] 步骤201、将第一角钢3和第二角钢4均焊接在环形钢带1内侧，并且将所述第一角钢3设置在所述环形钢带1搭接部位的内侧端头1-1处，将第二角钢4设置在所述第一角钢3远离环形钢带1搭接部位外侧端头1-2的一侧； [0052] 步骤202、选取螺栓5-1，先将螺栓5-1穿过第一角钢3上的光孔，然后将锁紧螺母5-2和驱动螺母5-3依次套在所述螺栓5-1上，再使螺栓5-1穿过第二角钢4上的光孔； [0053] 步骤三、调整扩张驱动装置5以使环形钢带1紧贴在波纹钢管涵管6的内壁，其包括以下步骤： [0054] 步骤301、旋紧锁紧螺母5-2，使其挤压第一角钢3，从而使第一角钢3卡在所述锁紧螺母5-2与螺栓5-1的头部之间； [0055] 步骤302、旋紧驱动螺母5-3以推动第二角钢4，从而使第一角钢3和第二角钢4相互远离，相互远离的第一角钢3和第二角钢4推动环形钢带1，以使环形钢带1的搭接长度减小，进而使环形钢带1紧贴在所述波纹钢管涵管6的内壁。 [0056] 本实施例中，该修复方法利用了环形钢带1和用于对环形钢带1施力以使环形钢带1扩张撑开的扩张驱动装置5，从而有效完成了对波纹钢管涵管6的有效修复。该修复方法的工序简单，施工方便，适合于在涵洞内部狭小空间作业。并且在修复过程不需开挖路基，对正常交通无不利影响。 [0057] 本实施例中，步骤二之前，在波纹钢管涵管6内壁的待修复部位设置防渗密封结构2。 |
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