一种地下防护工程的支护结构

1.本发明属于地下防护工程领域，具体涉及一种装配式地下防护工程波纹钢-栓钉-混凝土支护结构。


背景技术：

[0002][0003]
当前国际军事斗争的形势及未来战争中攻防战略的发展，对国防地下工程的建设提出了新的挑战和要求。为适应核威慑及新型常规武器打击条件下信息化战争的需要，防护工程必须在提高结构抗力的同时加快施工能力。为了提高结构的抗力，现有设计往往采取加大防护结构的截面和厚度的方法，这会致使防护结构过于厚重构筑困难且构筑时间较长，无法机动和快速设置；虽然采用pozd、pu等高强度、高阻尼的新型材料可以提高结构的抗力，但会使造价大大提高。波纹钢内衬是一种典型的柔性结构，长期以来被公认为具有优异的结构强度，造价较低的同时具有施工快速的特点。但传统的波纹钢内衬存在结构节段使用时与外部填充混凝土结合效果差的问题。


技术实现要素：

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本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能够快速支护且具有一定结构抗力的地下防护工程支护结构。
[0005]
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种地下防护工程的支护结构，包括波纹钢板、抗剪栓钉和钢丝网，所述波纹钢板弯曲呈拱形，且位于地下防护工程内，多个所述抗剪栓钉呈阵列状均匀焊接在拱形波纹钢板的外壁上，所述钢丝网呈由多根纵横交错的钢丝编织而成的网格状，纵横钢丝的交点对应一抗剪栓钉，交点处的纵横钢丝均缠绕在抗剪栓钉上，所述波纹钢板外壁与地下防护工程内壁之间填充有混凝土层。
[0006]
对上述技术方案的进一步设计为：所述波纹钢板由多段拱形结构依次拼接而成，所述拱形结构由一圆弧状的波纹钢板和两竖直波纹钢板拼接而成。
[0007]
所述拱形结构端部设有若干通孔，相邻两拱形结构通过螺栓依次穿过两通孔后螺接螺母固定连接在一起。
[0008]
所述圆弧状波纹钢板和竖直波纹钢板在拼接处均设有通孔，圆弧状波纹钢板和竖直波纹钢板通过螺栓依次穿过两通孔后螺接螺母固定连接在一起。
[0009]
所述相邻两拱形结构拼接处，以及圆弧状波纹钢板和竖直波纹钢板的拼接处均粘贴有橡胶密封条。
[0010]
所述波纹钢板表面热浸镀锌，镀锌量不小于600 g/m。
[0011]
所述抗剪栓钉的直径小于波纹钢板厚度的1.5倍，长度大于直径的8倍。
[0012]
所述地下防护工程地板上设有两条沿地下防护工程长度方向设置的凹槽，两凹槽互相平行设置，所述波纹钢板底部两端分别设置于两凹槽内。
[0013]
所述地下防护工程顶部设有混凝土浇注口。
[0014]
所述混凝土层浇注时，波纹钢板内侧设置有支撑架，所述支撑架两端抵在两竖直波纹钢板内侧。
[0015]
本发明相较于现有技术，具有如下优点：相对于传统钢丝混凝土防护结构而言，本发明的支护结构无需搭建大量钢筋，结构简单，且波纹钢板由拼接而成，具有施工工序简单、工期短、安装机动性好、适应性强等优点，结构自重轻的同时具备强度高、抗变形能力强的特点，不仅可以大幅提高结构的抗爆炸震塌能力，还可以降低动荷段处混凝土结构厚度。
[0016]
本发明中波纹钢板与混凝土采用栓钉及一层钢丝网连接，相比传统波纹钢支护，增强了波纹钢与混凝土间的连接，进一步加强了组合结构抗震塌能力；且钢丝与栓钉采用缠绕的方式连接，施工简单。
附图说明
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图1为本发明实施例一中波纹钢-栓钉-混凝土支护结构形式截面示意图；图2为图1中栓钉及钢丝网布置方式；图3为图1中农波纹钢板片搭接方式；图4为图1中相邻拱形结构连接方式；图5为本发明实施例一中波纹钢支护结构注浆方式示意图；图6为图5为本发明实施例二中波纹钢支护结构注浆方式示意图。
[0018]
图中：1-波纹钢板；11-橡胶密封条；2-混凝土层；3抗剪栓钉；4-钢丝网；5-螺栓；6-预留注浆口；7-支撑架，8-凹槽。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
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如图1所示，本实施例的地下防护工程的支护结构，包括波纹钢板1、混凝土层2、抗剪栓钉3及由纵横交错的钢丝编织而成的钢丝网4，如图2所示。
[0021]
结合图3所示，所述波纹钢板1弯曲呈拱形，并由多个拱形结构沿地下防护工程的长度方向依次拼接而成，拱形结构由一圆弧状的波纹钢板和两竖直波纹钢板拼接而成；圆弧状波纹钢板和竖直波纹钢板在拼接处均设有通孔（图中未标出），波纹钢板在开设完通孔后，对通孔位置喷涂冷镀锌或无机富锌防锈防滑移涂料，进行防腐蚀处理，圆弧状波纹钢板和竖直波纹钢板通过镀锌螺栓5依次穿过两通孔后螺接螺母固定连接在一起，拼接处粘贴橡胶密封条11，保证各板片之间密封良好。拱形结构端部沿拱形边缘设有多个通孔，相邻拱形结构端部进行搭接，使二者的通孔重叠，并通过镀锌螺栓依次穿过两通孔后螺接螺母固定连接在一起，同样的拼接处粘贴橡胶密封条，保证各板片之间密封良好。
[0022]
波纹钢板1为增强抗锈蚀能力，波纹钢板表面热浸镀锌，镀锌量不小于600 g/m。波纹钢板厚度为1mm-10mm，随着钢板厚度越大，组合结构承载能力越强、抗弯性能越好，但厚度过大会导致防护结构自重过大且成本增加。因此随着地下防护工程结构跨径的增大或埋深增加，根据承载需求对厚度进行适量的增加，以加强波纹钢板结构的强度与刚度。
[0023]
波纹钢板1拼接完成后在波纹钢板1的外壁呈点阵状均匀焊接多个抗剪栓钉3，为避免受作业环境的限制，便于现场焊接和质量监控，本实施例采用半自动拉弧焊机进行施工，将细钢丝沿横向和纵向将抗剪栓钉3进行连接，并在经过每个抗剪栓钉3时在抗剪栓钉3上进行缠绕一圈或多圈，纵横设置的钢丝形成钢丝网4。
[0024]
安装时首先在施工现场外将波形钢板1拼装成一个个节段，即拱形结构，拼接完成后在波纹钢内壁焊接抗剪栓钉以增强与混凝土连接，最后在施工现场将各节段拼接成整体，通过直角连接板将波形钢板1底部两端固定在地下防护工程的地板上，直角连接板的两边上均设有通孔，直角连接板通过锚栓穿过通孔后锚固在波纹钢板1和地板上实现固定连接；其中抗剪栓钉3的直径小于钢板厚度的1.5倍，抗剪栓钉长度大于8倍的抗剪栓钉直径，抗剪栓钉3间距由波纹钢板厚度及材质决定，符合钢板剪力墙技术规程结构规范。为进一步增强混凝土层抗拉能力，抗剪栓钉3焊接完成后，通过多根钢丝将纵横每列的若干抗剪栓钉3进行连接，多根钢丝形成网格状的钢丝网4，如图3所示，钢丝网4的纵横钢丝的交点处对应一抗剪栓钉3，本实施例通过钢丝连接各个抗剪栓钉3；完成后将波形钢板1运输至地下防护工程内。使用螺栓5将拼接好的波纹钢节段与相邻波纹钢节段进行拼接，拼接时粘贴橡胶密封条11，如图4所示。通过地下防护工程顶部预留的注浆孔6浇筑混凝土，使混凝土填充在波纹钢板1外壁和地下防护工程内壁之间，形成混凝土层2，混凝土通过输送泵从下至上分层灌注，浇筑完成进行充分振捣，振捣密实至顶处挡头模板最高处混凝土浆液外涌判定浇筑饱满后停止混凝土灌注，为了防止浇筑过程中结构产生较大变形，可以在结构内部，即波纹钢板1内侧用脚手架钢管架设简单支撑架7，支撑架7两端抵在两竖直波纹钢板内侧，如图5所示。
[0025]
当爆炸应力波通过混凝土层2到达内部波纹钢板1时，若未达到波纹钢板1的动态抗拉强度，钢板不会发生破坏，抗剪栓钉3在波纹钢板1与混凝土层2之间传递剪力，钢丝网4的存在大大增强了波纹钢板1与混凝土层2之间的连接，使两种材料共同承担外部荷载，同时由于钢丝缠绕在抗剪栓钉3上，抗剪栓钉3的拴帽能防止钢丝与抗剪栓钉3脱离。当拉伸应力波到达一定程度时，底部混凝土层2发生破碎，波纹钢板1发生一定塑性变形，此时由于钢丝具有一定拉伸能力，同时缠绕在抗剪栓钉3上，未形成刚性连接，使得相邻抗剪栓钉3之间的钢丝能够随着混凝土层2的破碎和波纹钢板1的变形而进行一定程度的拉伸，不会对抗剪栓钉3造成过大的拉力，不易拉断抗剪栓钉3或使抗剪栓钉3与波纹钢板1分离，保证波纹钢板-抗剪栓钉支护结构的稳定，并可以有效防护混凝土震塌碎块；当钢丝达到拉伸极限时，由于钢丝强度低于抗剪栓钉3，因此钢丝先于抗剪栓钉3断裂，仍可优先保证波纹钢板-抗剪栓钉支护结构的稳定。应力波在混凝土-波纹钢-空气界面的来回入射与透射，有效延缓了底部混凝土层应力峰值到达时间，同时底部波纹型钢板1的曲界面有效避免了应力集中现象，波纹钢板1及钢丝网4的存在能有效增加混凝土层2的动态抗拉强度。
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本发明所设计的波纹钢-混凝土组合结构经试验验证具有优秀的抗爆炸震塌能力，在结构厚度相同的情况下，波形为75mm*25mm，波纹钢板厚度为2mm，混凝土层2厚度为166mm的波纹钢-混凝土组合结构，所能承受的装药量是钢丝混凝土的2.5倍，是素混凝土的3.7倍。
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实施例二本实施例的地下防护工程的支护结构与实施例一基本相同，不同之处在于，如图6
所示，本实施例在地下防护工程地板上设有两条沿地下防护工程长度方向设置的凹槽8，两凹槽8互相平行设置，且二者之间的距离与波纹钢板1底部两端间距匹配，所述波纹钢板1底部两端分别设置于两凹槽8内，这样在安装时只需将波纹钢板1底部两端插入两凹槽8即可，由于采用顶部浇注，波纹钢板1底部被凹槽限位，不会出现偏移的现象，同时凹槽8可防止浇注时波纹钢板1底部受到混凝土的压力而向内侧移动，本实施例的设计操作简单，省去了将波纹钢板1固定在地板上的繁杂过程，工序简单、工期短、安装机动性好。
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本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。