一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，特别涉及一种稳固可靠、拆装便捷的内支撑构件连接形式，属于基坑内撑式支护技术领域。
【背景技术】
[0002]内撑式支护结构是基坑支护的一种常用支护形式，主要包括钢管支撑、型钢支撑、混凝土支撑和钢管混凝土支撑等类型。在低碳环保、绿色施工的理念指引下，钢支撑、预制混凝土支撑和钢管混凝土支撑等装配式支撑结构，愈加受到基坑支护工程的青睐。对于装配式内支撑结构，构件间的连接节点是影响结构体系可靠性和实用性的关键部位，连接部件的结构和受力形式影响整个支撑体系的性能，安装形式决定支撑体系拆装的可操作性。目前，随着超深、超大基坑工程的增多，内撑式基坑支护工程中对支撑和支撑构件连接节点的性能要求逐步提高，为保证构件连接处的安全可靠，常用的法兰、螺栓连接形式需要设置的螺栓个数较多，法兰板上螺栓位置布置困难，结构的拆装耗费时间长。
[0003]基坑内支撑属于压弯长杆结构。对于内支撑构件间法兰、螺栓的连接方式，连接节点处弯矩产生的拉力完全由螺栓承载，单个螺栓的截面面积较小，达到高承载力需要螺栓个数多;螺栓和法兰间的作用力集中于螺栓孔及周围的较小区域，容易产生应力集中。
[0004]本发明(用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置)可为基坑内撑式支护工程提供一种更安全、便捷的支撑构件连接装置。
【发明内容】
[0005]为了克服现有内撑式基坑支护工程中支撑拼装技术的不足，本发明提供了一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，可有效解决基坑内支撑构件间连接的可靠性和便捷性的问题。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
[0007]—种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，该装置位于两个基坑内支撑构件的连接部位，是由坡口法兰(I)、卡环式夹板(2)和紧固件(3)组成的钢结构组件;所述坡口法兰(I)由卡环式夹板(2)相连，紧固件(3)设置在卡环式夹板(2)周向；卡环式法兰连接装置的截面形状取决于基坑内的支撑截面形状，该支撑截面包括矩形截面内支撑构件连接装置或圆形截面内支撑构件连接装置等。
[0008]所述坡口法兰(I)的端部有局部凸起的翼缘，翼缘截面尺寸由边缘向中心平滑过度，翼缘外边缘(5)的厚度小于翼缘内边缘(6)厚度，在坡口法兰(I)的外沿表面上形成带过渡角度的坡口。
[0009]所述卡环式夹板(2)的截面呈沟槽型，沟槽内侧边(7)与沟槽底边(8)呈相应角度，且等于坡口法兰(I)坡口的角度;沟槽底边(8)长度略小于坡口法兰(I)翼缘外边缘(5)尺寸的两倍;沟槽深度(9)略小于坡口法兰翼缘的高度。
[0010]所述紧固件(3)包括刚性紧固件和弹性紧固件两种形式;其中，刚性紧固件采用螺栓组件;弹性紧固件包括顶头(11)、弹簧(12)、挂钩(13)和挂圈(14)，顶头(11)的截面尺寸大于卡环式夹板(2)的螺栓孔(10)尺寸，弹簧(12)、挂钩(13)和挂圈(14)的截面尺寸小于卡环式夹板(2)的螺栓孔(10)尺寸;紧固件(3)是能在两块卡环式夹板(2)间产生对向拉力的部件，其具体形式不限于此。
[0011]所述坡口法兰(I)与卡环式夹板(2)的接触面间垫有橡胶垫等柔性垫圈。
[0012]有益效果
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]I)本发明提出的卡环式法兰连接装置，对采用刚性紧固件的装置，只需要紧固2?4个螺栓即可，对于采用弹性紧固件的装置，无需螺栓的紧固作业，只需弹簧的张拉和挂钩即可；
[0015]2)本发明提出的卡环式法兰连接装置加快了基坑装配式内支撑结构的拼装速度，节省内支撑的架设时间，减小了内支撑架设期间支护不足造成的基坑变形。
[0016]3)本发明提出的卡环式法兰连接装置，连接节点处的弯矩作用在坡口法兰和卡环式夹板上产生剪力，剪切面连续，面积大，无应力集中，结构更加合理可靠。
【附图说明】
[0017]图1.1圆形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式I的装配前结构；
[0018]图1.2圆形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式I的装配后结构；
[0019]图2.1圆形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式2的装配前结构；
[0020]图2.2圆形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式2的装配后结构；
[0021]图3.1矩形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式I的装配前结构；
[0022]图3.2矩形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式I的装配后结构；
[0023]图4.1矩形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式2的装配前结构；
[0024]图4.2矩形截面内支撑卡环式法兰连接装置形式2的装配后结构；
[0025]图5、坡口法兰截面详图；
[0026]图6、卡环式夹板截面详图；
[0027]图7、刚性紧固件；
[0028]图8、弹性紧固件；
[0029]图9、卡环式夹板对坡口法兰的加持作用示意；
[0030]图中:1-坡口法兰;2-卡环式夹板;3-紧固件;4-支撑构件端部;5-翼缘外边缘;6_翼缘内边缘;7-沟槽内侧边;8-沟槽底边;9-沟槽深度;10-螺栓孔;11-顶头；12-弹簧；13-挂钩;14-挂圈。
【具体实施方式】
[0031]本发明的安装步骤及组件间的作用原理如下:
[0032]首先，将坡口法兰(I)的一个面固定于支撑构件端部(4)，另一个面与另一坡口法兰的(I)表面密贴顶紧。
[0033]然后，在坡口法兰(I)上箍上一片橡胶垫，避免坡口法兰(I)和卡环式夹板(2)接触面上的应力集中，防止由刚性接触造成的表面磨损。
[0034]然后，用卡环式夹板(2)将两块坡口法兰(I)沿环向扣住。坡口法兰(I)的坡口角度与卡环式夹板沟槽内角相等，二者在接触面上密贴、挤压，从而产生扣紧，加持的效果。
[0035]最后，由紧固件(3)穿入卡环式夹板(2)的螺栓孔(10)，对拉并锁死卡环式夹板
(2)，阻止卡环式夹板(2)向外松动，脱落，保证整个装置的稳固。紧固件(3)对卡环式夹板
(2)的紧固力(15)会增大卡环式夹板(2)沟槽内侧面(7)与坡口法兰(I)间的正压力，达到紧固件(3)施加的紧固力F越大，构件间连接越紧密的效果。
【主权项】
1.一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，其特征在于:该装置位于两个基坑内支撑构件的连接部位，是由坡口法兰(I)、卡环式夹板(2)和紧固件(3)组成的钢结构组件;所述坡口法兰(I)由卡环式夹板(2)相连，紧固件(3)设置在卡环式夹板(2)周向；卡环式法兰连接装置的截面形状取决于基坑内的支撑截面形状，该支撑截面包括矩形截面内支撑构件连接装置或圆形截面内支撑构件连接装置。2.根据权利要求1所述的一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，其特征在于:所述坡口法兰(I)的端部有局部凸起的翼缘，翼缘截面尺寸由边缘向中心平滑过度，翼缘外边缘(5)的厚度小于翼缘内边缘(6)厚度，在坡口法兰(I)的外沿表面上形成带过渡角度的坡口。3.根据权利要求1所述的一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，其特征在于:所述卡环式夹板(2)的截面呈沟槽型，沟槽内侧边(7)与沟槽底边(8)呈相应角度，且等于坡口法兰(I)坡口的角度;沟槽底边(8)长度略小于坡口法兰(I)翼缘外边缘(5)尺寸的两倍;沟槽深度(9)略小于坡口法兰翼缘的高度。4.根据权利要求1所述的一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，其特征在于:所述紧固件(3)包括刚性紧固件和弹性紧固件两种形式;其中，刚性紧固件采用螺栓组件;弹性紧固件包括顶头(11)、弹簧(12)、挂钩(13)和挂圈(14)，顶头(11)的截面尺寸大于卡环式夹板(2)的螺栓孔(10)尺寸，弹簧(12)、挂钩(13)和挂圈(14)的截面尺寸小于卡环式夹板(2)的螺栓孔(10)尺寸;紧固件(3)是能在两块卡环式夹板(2)间产生对向拉力的部件。5.根据权利要求1所述的一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，其特征在于:所述坡口法兰(I)与卡环式夹板(2)的接触面间垫有橡胶垫柔性垫圈。
【专利摘要】本发明涉及一种用于基坑装配式内支撑的卡环式法兰连接装置，属于基坑内撑式支护技术领域。该装置位于两个基坑内支撑构件的连接部位，是由坡口法兰、卡环式夹板和紧固件组成的钢结构组件；坡口法兰的一个面固定于支撑构件端部，另一个面与另一坡口法兰的表面密贴顶紧，通过卡环式夹板将两块坡口法兰扣紧，再由紧固件锁死两个卡环式夹板，阻止卡环式夹板向外松动、脱落，使该装置形成稳固的整体。本发明无需或仅需很少的螺栓紧固作业，提高了基坑装配式内支撑结构的拼装速度，减小了内支撑架设期间支护不足造成的基坑变形；连接节点处的弯矩作用在坡口法兰和卡环式夹板上产生剪力，剪切面连续，面积大，无应力集中，结构合理可靠。
【IPC分类】E02D17/04
【公开号】CN105604067
【申请号】CN201610028802
【发明人】张明聚, 郭雪源, 马栋, 黄立新, 王武现
【申请人】北京工业大学, 中铁十六局集团有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月15日