一种支护总成用的环向连接装置的制作方法

1.本实用涉及隧道支护结构领域，具体来说是一种支护总成用的环向连接装置。


背景技术：

2.钢架支护作为隧道工程建设常用的初期支护结构，已经在各种特殊围岩隧道及海底隧道中得到了广泛应用。
3.现阶段隧道钢架喷混凝土支护主要分为型钢钢架和格栅钢架两种，其中格栅钢架由钢筋加工而成，承载力较低；型钢钢架由工字钢或h型钢等加工而成，承载力较高。
4.然而随着隧道工程等地下岩土体工程朝着超大深埋的趋势发展，特别是在高地应力等极端地质条件下施工时，现有钢架会产生严重的变形破坏，如钢架侧向失稳、压弯、扭曲和接头压溃等。
5.钢管混凝土复合结构能充分利用钢材的抗弯、抗拉性能和混凝土材料的抗压性能，在截面的各个方向上均有良好的受力性能，是一种用来替代钢架的支护结构。
6.目前隧道支护用钢管混凝土的研究热点及难点之一是两段钢管的接长连接方式。
7.通常隧道支护用钢管混凝土采用焊接、法兰连接、套筒连接等方法，而在装配式建筑等领域还存在螺纹连接、插接等方式，均存在不同的缺点。
8.焊接：(1)焊接易造成焊缝处存在应力集中、缺陷等，导致接头性能变差；(2)焊接质量受隧道内温度、湿度、粉尘等环境条件及工人的技术水平、体能等影响，导致接头精度不佳；(3)隧道内焊接工作量大、耗费工时久，当存在高空作业时还具备施工安全性问题。
9.法兰连接：(1)法兰与钢管管端的连接通常采用焊接，焊缝处常存在咬边等焊接缺陷并产生焊接残余应力，因此焊缝为法兰的薄弱环节，严重影响接头的疲劳寿命；(2)法兰外径明显大于钢管外径，导致安装后钢管不能密贴围岩，不仅影响钢架及时承载力，也对隧道开挖轮廓造成了浪费；(3)隧道支护钢管混凝土长期处于压弯状态，钢管受力通过法兰来传递，法兰受力状态复杂且长期处于高应力状态。当相邻钢管有相对扭转、弯曲和错动趋势时，法兰螺栓预紧力不能满足变形控制需求，导致钢管混凝土结构发生较大变形；(4)需内部灌注混凝土的钢管的法兰为中空环形法兰，截面积小，难以承受较大荷载。
10.所以为了解决上述技术问题，同时为了方便相邻对接钢管之间的连接，就需要一种新型的连接结构来保证相邻对接钢管的连接。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方便相邻对接钢管之间稳定连接的连接装置。
12.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
13.一种支护总成用的环向连接装置，包括连接套，所述连接套通过螺栓与相邻钢管端部相连接。
14.所述连接套包括外套体。
15.所述连接套还包括设置在外套体内壁上分隔板；所述分隔板处于套接通孔的中部区域。
16.所述连接套还包括内套体，所述内套体与外套体同轴分布，所述内套体与外套体通过分隔板相连接。
17.所述内套体端部为弧形。
18.所述内套体、分隔板以及外套体为一体化结构。
19.所述外套体的板厚不小于内套体的板厚。
20.本实用新型的优点在于：
21.本实用新型公开了一种支护总成用的环向连接装置，本实用新型使用环向连接装置连接相邻钢管，克服传统相邻对接钢管采用焊接、套筒和法兰等传统连接方式具有安装耗时长、安装精度低、接头性能差等缺点；
22.本实用新型所用连接套及高强螺栓均在工厂内预制完成，现场仅需要拧紧螺栓即可完成连接，操作方便，同时因为上述结构自身强度足够，所以可以使得支护总成接头处具有较大的刚度和强度；
23.另外，本实用新型公开的环向连接装置具有结构简单、施工快捷方便、连接可靠，可显著提高钢管混凝土连接的施工效率和连接质量。
附图说明
24.下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
25.图1为本实用新型的立体图。
26.图2为本实用新型的俯视图。
27.图3为本实用新型的局部剖视图。
28.图4为本实用新型中使用时的结构示意图。
29.上述图中的标记均为：
30.1、连接套，11、外套体，12、分隔板，13、内套体，14、贯穿螺栓孔；2、待连接钢管。
具体实施方式
31.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
32.一种支护总成用的环向连接装置，包括连接套1，所述连接套1通过螺栓与相邻钢管端部相连接；本实用新型使用环向连接装置连接相邻钢管，克服传统相邻对接钢管采用焊接、套筒和法兰等传统连接方式具有安装耗时长、安装精度低、接头性能差等缺点；本实用新型所用连接套1及高强螺栓均在工厂内预制完成，现场仅需要拧紧螺栓即可完成连接，可以保证相邻对接钢管连接的稳定性；同时保证对接钢管连接处具有较大的刚度和强度；另外，本实用新型公开的环向连接装置具有结构简单、施工快捷方便、连接可靠，可显著提高钢管混凝土连接的施工效率和连接质量。
33.具体，本实用新型公开的环向连接装置主要包括连接套1，连接套1用于相对对接的钢管桥接，方便实现对接钢管的桥接；继而方便相邻对接钢管间的连接，最终方便了支护钢管机构以及支护总成在隧道中的装配连接。
34.进一步的，在本实用新型中所述环向连接装置包括连接套1，所述连接套1通过螺栓与相邻待连接钢管相连接；连接套1套接在两个对接待连接钢管的连接处，再配合螺栓，可以实现两个对接待连接钢管2之间的连接，另外，在本实用新型中两个对接的待连接钢管2插接在连接套1内，从而可以避免对接待连接钢管2发生错位问题。
35.进一步的，在本实用新型中所述连接套1包括外套体11；外套体11为外部支撑限位结构，方便了待安装钢管的插接限位，避免两个待连接钢管2对接时发生错位，同时也避免了连接套1与相邻待连接钢管2之间发生错位脱离问题；所述外套体11上设有套接通孔；套接通孔为相邻待连接钢管2的插接提供了场所，同时也方便了后续内套体13以及分隔板12在外套体11内的设置。
36.进一步的，在本实用新型中所述连接套1还包括设置在外套体11内壁上分隔板12；分隔板12的设置，起到了很好的轴向限位功能；避免了连接套1沿相邻待连接钢管2发生滑动，继而避免连接套1滑动而不能实现相邻待连接钢管2间稳定连接的问题；另外，在本实用新型中所述分隔板12处于套接通孔的中部区域；这样的布置方式，可以使得连接套1上部和下部都形成了沉槽结构，该沉槽结构可以用于插接对应待连接钢管2，从而可以很好的保证连接套1与相邻待连接钢管2间连接的稳定性。
37.进一步的，在本实用新型中所述连接套1还包括内套体13，所述内套体13与外套体11同轴分布，所述内套体13与外套体11通过分隔板12相连接；内套体13起到一个内部支撑和限位作用，内套体13插接在待连接钢管2端部的内部，这里内套体13充当的是一个插接件结构，基于这样的设置，可以更好的保证连接套1与相邻待连接钢管2之间连接的稳定性。
38.进一步的，在本实用新型中所述内套体13端部为弧形；内套体13端部为弧形，也就是内套体13端部平面为弧形面，这样设置起到了很好的导向作用，方便待连接钢管2插接在连接套1筒，也方便了内套体13插接在待连接钢管2端部的通孔内；换言之，就是，本实用新型通过内套体13端部结构的优化设计，可以方便连接套1与待连接钢管2之间的连接装配。
39.进一步的，在本实用新型中所述内套体13、分隔板12以及外套体11为一体化结构；这样的设计方式，很好的保证了连接套1的整体性，同时也方便了连接套1的实际加工生产。
40.进一步的，在本实用新型中，所述外套体11的板厚不小于内套体13的板厚；这样的设计方式，可以保证连接套1与相邻钢管连接稳定性同时，还能降低材料的使用量，有利于产品生产成本的降低。
41.具体实施例如下：
42.在实际生产过程中，支护总成包括多个支护钢管机构；每个支护钢管机构都包括环向钢管和支护混凝土；并且所述环向钢管包括多个待连接钢管2；在实际生产使用时，相互对接的待连接钢管2通过环向连接装置相连接。
43.另外，为了方便待连接钢管2与相邻环向连接装置之间的连接，在每个待连接钢管2两端侧壁上分布有贯穿螺栓孔14，用于相邻待连接钢管2间的连接。
44.所述环向连接装置包括连接套1和螺栓。
45.所述连接套1包括分隔板12(为环向板件结构)、内套体13和外套体11；可视为h型断面绕其中性轴旋转一周而成。
46.内套体13与外套体11上分布有间隔排列的贯穿螺栓孔14。
47.将待连接钢管2插入连接套1中，旋转连接套1使连接套1与对应待连接钢管2上的
螺栓孔对齐，然后通过螺栓进行连接。
48.另外，在本实用新型中连接套1可以呈直线、曲线状，即连接套1可为直筒或弧形筒，根据其连接的两段待连接钢管2的形状确定。
49.另外，在本实用新型中支护混凝土(也就是灌注混凝土)，所述灌注混凝土为高流动性、微膨胀的细骨料混凝土。
50.所述各榀支护钢管机构之间还存在纵向连接(横梁总成)，使得各榀钢管混凝土形成一个空间框架结构，协同变形，整体受力，提高钢管混凝土支护在隧道纵向及径向均具有良好的承载性能。
51.所述纵向连接(横梁总成)采用细待连接钢管2，通过焊接将细待连接钢管2两端分别与两榀钢管混凝土相连。
52.相对于其他钢管混凝土支护，本实用新型使用环向连接装置连接，克服了焊接、连接套1和法兰等传统连接方式具有安装耗时长、安装精度低、接头性能差等缺点。
53.本实用新型所用连接套1及高强螺栓均在工厂内预制完成，现场仅需要拧紧螺栓即可完成连接，并使得接头具有较大的刚度和强度。本环向连接装置具有结构简单、施工快捷方便、连接可靠，可显著提高钢管混凝土连接的施工效率和连接质量的特点。
54.显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本实用新型的保护范围之内。