沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及沉管隧道用管节技术领域，尤其涉及一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内已建成的沉管隧道用管节主体结构的构造形式均是钢筋混凝土结构。
[0003]钢筋混凝土结构通过架设模板-绑扎钢筋骨架-浇筑混凝土，混凝土冷凝后与钢筋骨架形成整体受力结构。普通建设条件下混凝土结构沉管管节具有施工便利、技术成熟、工程经济性好等特点。
[0004]当沉管隧道遇到高水压、大埋深、大跨度、高防水、高耐久性及其他特殊要求时，钢筋混凝土结构由于所需配置的钢筋过多而导致浇筑混凝土极为困难、甚至无法浇筑;钢筋混凝土结构体量大、笨重、施工困难;钢筋混凝土结构表面开裂，导致防水及耐久性性能不足等问题。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，以满足高强度、大刚度、高防水性能、耐久性等要求。
[0006]为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种沉管隧道用钢壳混凝土组合结构，所述沉管隧道用钢壳混凝土组合结构包括钢壳结构和充填于所述钢壳结构中的混凝土。
[0007]其中，所述钢壳结构为节段形式，能够通过焊接拼装而形成沉管隧道用管节。
[0008]其中，所述钢壳结构为封闭式构造，所述钢壳结构外侧钢板预留浇筑孔和/或兼作排气孔的振捣孔，以便实现内部充填混凝土。
[0009]其中，所述钢壳结构包括内侧钢板、外侧钢板及连接所述内侧钢板和外侧钢板且以一定间距布置的横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架;所述内侧钢板和外侧钢板优选通过所述横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架焊接连接。
[0010]其中，所述横向钢隔板和纵向钢隔板上设置有若干流通孔，所述流通孔能够增强钢壳内部充填混凝土的整体性。
[0011]其中，所述内侧钢板和/或外侧钢板的腔内表面焊接有以一定间距布置的横向加强肋和/或纵向加强肋;所述横向加强肋和/或纵向加强肋优选采用角钢或扁钢形式。
[0012]作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种沉管隧道用钢壳混凝土组合结构的制造方法，包括以下步骤:
[0013]步骤SI:以节段为加工单元，下料完成每一个节段的内侧钢板和外侧钢板；
[0014]步骤S2:将横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架分别与所述内侧钢板和外侧钢板进行焊接，形成半封闭的腔室；
[0015]步骤S3:通过浇筑孔向所述半封闭腔室中充填自密实高流动混凝土。
[0016]其中，在步骤S2将横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架分别与所述内侧钢板和外侧钢板进行焊接之前还包括在所述内侧钢板和/或外侧钢板腔内表面焊接加强肋的步骤。
[0017]其中，在步骤S3充填自密实高流动混凝土的步骤之前还包括将多个所述钢壳节段进行拼装焊接，形成管节的步骤。
[0018]其中，步骤S2中所述的横向钢隔板和/或纵向钢隔板上设置有若干流通孔，所述流通孔能够增强钢壳内部充填混凝土的整体性。
[0019]基于上述技术方案可知，本发明提供了一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，该组合结构包括封闭外包钢壳(腔体形式)、横纵向加强肋板、横纵向钢隔板或钢桁架及充填于钢壳中的混凝土。本发明通过外包钢壳与充填于其中的混凝土形成组合结构，能够提高管节结构的强度、刚度、防水性、耐久性等多种性能，可用于高水压、大埋深、大跨度、高防水性、高耐久性或其他特殊要求下的沉管管节结构。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的沉管隧道管节的三维结构示意图；
[0021 ]图2是本发明的管节结构的横断面构造图；
[0022]图3是图2中A处放大视图；
[0023]图4是本发明的横纵向钢隔板的放大视图；
[0024]图5是本发明的横纵向钢桁架的放大视图。
[0025]图中:1、钢壳结构;2、充填混凝土;3-1、混凝土浇注孔;3-2、振捣孔(兼排气孔)；4_
1、外侧钢板;4-2、内侧钢板;5-1、横向钢隔板或钢桁架;5-2、纵向钢隔板或钢桁架;6-1、横向加强肋;6-2、纵向加强肋。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0027]本发明公开了一种沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，包括外侧钢板、内侧钢板、横向加强肋、纵向加强肋、横向钢隔板(钢桁架)、纵向钢隔板(钢桁架)、浇筑孔、振捣孔(兼排气孔)和混凝土。横纵向加强肋焊接于内外侧钢板的内腔表面，横纵向钢隔板或钢桁架与内外侧钢板焊接连接形成钢壳节段，数个钢壳节段焊接成整体管节钢壳，管节外侧钢板开设浇筑孔及振捣孔(兼排气孔)，向钢壳内浇筑混凝土，采用钢板补齐浇筑孔及振捣孔，混凝土凝固后形成完整管节结构。
[0028]更具体地，本发明的沉管隧道用管节钢壳混凝土组合结构，主体构造包括钢壳结构及充填于其中的混凝土;钢壳结构由节段焊接拼装而成;钢壳节段包括内、外侧钢板及连接内、外侧钢板的横向钢隔板或钢桁架、以及纵向钢隔板或钢桁架；内、外侧钢板的腔内表面焊接横、纵向加强肋。
[0029]作为优选，钢壳结构为封闭式构造，钢壳结构外侧钢板预留浇筑孔、排气孔实现内部充填混凝土；
[0030]作为优选，钢壳结构由钢壳节段焊接拼装而成；
[0031]作为优选，钢壳节段由内、外侧钢板组成，通过横向与纵向钢隔板或钢桁架焊接连接；
[0032]作为优选，钢桁架通过角钢和/或扁钢焊接形成；
[0033]作为优选，内、外侧钢板腔内表面焊接横、纵向加强肋进行加强；
[0034]作为优选，加强肋采用角钢或扁钢形式；
[0035]作为优选，所有钢材采用高性能钢材(Q345及以上)；
[0036]作为优选，内部充填混凝土采用高标号混凝土(Q40及以上)；
[0037]作为优选，内、外侧钢板厚度根据不同部位取20mm?40mm之间，包含预留5mm腐蚀厚度；
[0038]作为优选，横纵向钢隔板所开流通孔尺寸取0.3mX0.3m以上，实际开孔尺寸通过计算确定，不得影响结构受力；
[0039]作为优选，每个隔舱至少设置一个浇筑孔和数个振捣孔(兼排气孔)，浇筑孔在隔舱中心布置，振捣孔(兼排气孔)在四周均勾布置，饶筑孔直径0.3m?0.5m，排气孔0.1m?0.2m；
[0040]钢壳与内部充填的混凝土形成整体，共同受力。通过不