采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构及施工方法，包括若干排架柱、箱型截面钢梁结构和预制输调水钢筋混凝土箱型结构；箱型截面钢梁结构上表面沿输水方向设有翼缘板，翼缘板上设有倒梯形剪力键齿；预制输调水钢筋混凝土箱型结构底部设有凹陷剪力键齿，倒梯形剪力键齿和凹陷剪力键齿上设有锁键结构，预制输调水钢筋混凝土箱型结构与翼缘板的接触面设有弹性封条，预制输调水钢筋混凝土箱型结构内设有与凹陷剪力键齿连通的灌浆口；在倒梯形剪力键齿、凹陷剪力键齿与弹性封条等结构形成封闭通道内填入高强自密实混凝土填料形成互锁连接件。本发明专利技术通过双重互锁连接结构改善剪力键连接效果，使结构整体组合力学性能更佳优越。更佳优越。更佳优越。

【技术实现步骤摘要】
采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及水利工程
，属于新型输调水结构构造及施工工艺，具体适用于长距离、大流量、大跨度输调水工程。

技术介绍

[0002][0003]中国专利CN112593529A中公开了一种薄壁预应力混凝土渡槽施工方法。混凝土渡槽的制作原料为混凝土中加入膨胀剂，添加膨胀剂的混凝土作为大体积混凝土结构的堵头、后浇带和二期混凝土使用，水工建筑物全断面采用补偿收缩混凝土结构，添加膨胀剂的混凝土用于大跨度薄壁预应力渡槽结构。该专利技术使得大跨度薄壁预应力渡槽结构具有薄壁、高强、大跨度等优点，且费用低、节约工期，具有较好的实际应用价值。该技术存在的不足在于混凝土需现场调制与浇筑，施工工序复杂、施工强度大，工程质量难以控制。
[0004]中国专利CN110725282A中公开了一种钢
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混凝土组合结构渡槽的构造及施工方法。钢
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混凝土组合结构渡槽包括上部混凝土槽身、槽身顶部钢拉杆和下部钢梁。该专利技术的钢
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混凝土组合结构渡槽的构造，改变了传统混凝土渡槽的受力状态和构造细节，令渡槽不必依赖大量的预应力筋来控制混凝土开裂，大大提高渡槽的输水安全性，构造简单，施工便利，经济实用。该技术存在的不足在于混凝土需现场浇筑，钢梁及剪力连接件需现场焊接拼装，加大了施工难度，且为顶部开敞式，不能承担有压及高压输调水。
[0005]为满足水利工程输调水能力向大流量、高要求、高标准的新时代需要，急需开发一种施工工艺简便、承载能力高、跨越能力大、调水能力强、环境适应性好的新型输调水结构构造及施工工艺。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术存在的不完善之处，本专利技术提供了一种构造简洁、工艺简单、节能环保、施工便捷的采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构构造及施工工艺，具有高效装配、易于结合、承载能力高、结构性能好、能承担有压流等诸多优点。预制装配式钢
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混凝土组合梁是一种新型的组合模式，通过剪力连接件将混凝土与钢梁连接成为一个整体达到共同受力的功效。该种新型结构有效规避了混凝土自重大、养护周期长，钢梁抗弯刚度低等性能的不足之处，充分发挥其优良组合力学特性，体现出显著的经济效益和环保效应，非常适用于长距离、大流量水利输调水工程。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构，包括若干排架柱、安装于排架柱上的箱型截面钢梁结构和固定于箱型截面钢梁结构上的预制输调水钢筋混凝土箱型结构；所述箱型截面钢梁结构横断面呈倒梯形，箱型截面钢梁结构上表面沿输水方向设有翼缘板，所述翼缘板上平行于翼缘板长边设有凸起的倒梯形剪力键齿，所述倒梯形剪力键齿下部设有键芯轴；
所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构底部设有横断面呈倒梯形的凹陷剪力键齿，所述凹陷剪力键齿的凹槽覆盖剪力键齿，凹陷剪力键齿上设有锁键，与键芯轴形成锁键结构；所述锁键呈弯折形，由锁键上臂、锁键下臂和固定于锁键上臂、锁键下臂之间的键芯轴组成，所述锁键可以键芯轴为转轴旋转；所述锁键上臂、锁键下臂的长度和形成的角度使得将凹陷剪力键齿向下套设于倒梯形剪力键齿上时，锁键的锁键上臂先与倒梯形剪力键齿的上表面接触并受力转动，使锁键下臂旋转并抵于锁销轴承上；所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构与翼缘板的接触面设有弹性封条，使凹陷剪力键齿与剪力键齿、翼缘板间留有空隙；所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构内设有与凹陷剪力键齿连通的灌浆口；所述翼缘板、倒梯形剪力键齿、预制输调水钢筋混凝土箱型结构底部、灌浆口、凹陷剪力键齿与弹性封条形成封闭通道；所述空隙内填入高强自密实混凝土填料形成连接件。
[0008]作为一种优选的实施方式，所述倒梯形剪力键齿两侧翼缘板上设有第一凹槽，对应的预制输调水钢筋混凝土箱型结构底部设有第二凹槽，所述弹性封条固定于第一凹槽和第二凹槽之间。
[0009]作为一种优选的实施方式，所述箱型截面钢梁结构的主体结构由底板即梯形短边、腹板即梯形腰部及沿输水方向设置于箱型截面钢梁结构内的中腹板构成；所述翼缘板分别设置于边腹板和中腹板顶端。
[0010]作为一种优选的实施方式，所述中腹板与两侧的边腹板间设有多个等距布置的横肋板。
[0011]作为一种优选的实施方式，所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构由若干相同结构的预制输调水钢筋混凝土箱型单元组装而成；所述预制输调水钢筋混凝土箱型单元前、后分别设有凸榫口和凹榫口，预制输调水钢筋混凝土箱型单元通过凸榫口和凹榫口对接形成所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构。优选使用环氧树脂胶合凸榫口和凹榫口。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述预制输调水钢筋混凝土箱型单元对接处使用止水带胶合。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述倒梯形剪力键齿通过焊接的方式固定在翼缘板上。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述弹性封条为橡胶材质。
[0015]本专利技术的另一目的在于提供上述简支箱型输调水组合结构的施工方法，包括：在工地现场进行排架柱的浇筑与布置，在工厂内预制箱型截面钢梁结构和预制输调水钢筋混凝土箱型结构；将弹性封条固定于预制完成的箱型截面钢梁结构的翼缘板上；将预制完成的预制输调水钢筋混凝土箱型结构吊装于箱型截面钢梁结构上；通过预制输调水钢筋混凝土箱型结构的自重压缩弹性封条；通过灌浆口灌注高强自密实混凝土填料，形成互锁。
[0016]作为一种优选的实施方式，所述弹性封条固定于翼缘板上的第一凹槽内；吊装时将第二凹槽与第一凹槽对应安装，使弹性封条固定于与第一凹槽和第二凹槽之间。
[0017]所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构进行抗裂设计：（1）在侧墙内部、顶板内部及底板内部均设置非预应力钢筋及构造钢筋；（2）在侧墙与底板连接处和侧墙与顶板连接处
均增加截面厚度，内部设置斜向拉筋。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）采用本专利技术的构造，结构沿纵向受弯时充分利用混凝土结构承压和钢结构受拉各自的优良性能，结构受力更加合理，两种材料均得到充分发挥，大大提高了整体结构的刚度和跨越能力。
[0019]（2）本专利技术通过高强自密实混凝土填料灌浆通道形成互锁连接，改善了剪力键连接效果，使得结构整体组合力学性能更佳优越；此外设计了锁键结构，在增加结构刚度的同时，通过锁键和高强自密实混凝土填料达到双重互锁效果。
[0020]（3）较传统水工隧洞、箱涵TBM掘进等施工工艺而言，本专利技术采用全装配技术，所有核心构件通过加工完成，运输至施工现场，通过高压灌浆技术进行衔接，减少了钢结构现场焊接工作，减少了混凝土现场浇筑流程，保证了现场施工质量，提高了装配效率，施工工艺更显便捷。
[0021]（4）本专利技术的构造措施能承担有压或高压输调水，流速更大，调水效率更高。
[0022]（5）采用本专利技术，可在相同材料用量的情况下，使得结构跨度更大，宽度更宽，钢梁高度更小，大大降低了材料用量的同时，提高了承载水平和使用性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构，其特征在于，包括若干排架柱（0）、安装于排架柱（0）上的箱型截面钢梁结构（1）和固定于箱型截面钢梁结构（1）上的预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）；所述箱型截面钢梁结构（1）横断面呈倒梯形，箱型截面钢梁结构（1）上表面沿输水方向设有翼缘板（1a），所述翼缘板（1a）上平行于翼缘板（1a）长边设有凸起的倒梯形剪力键齿（5），所述倒梯形剪力键齿（5）下部设有键芯轴（8）；所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）底部设有横断面呈倒梯形的凹陷剪力键齿（2a），所述凹陷剪力键齿（2a）的凹槽覆盖倒梯形剪力键齿（5），凹陷剪力键齿（2a）上设有锁键（7），与键芯轴（8）形成锁键结构；所述锁键（7）呈弯折形，由锁键上臂（7a）、锁键下臂（7b）和固定于锁键上臂（7a）、锁键下臂（7b）之间的键芯轴（8）组成，所述锁键（7）可以键芯轴（8）为转轴旋转；所述锁键上臂（7a）、锁键下臂（7b）的长度和形成的角度使得将凹陷剪力键齿（2a）向下套设于倒梯形剪力键齿（5）上时，锁键（7）的锁键上臂（7a）先与倒梯形剪力键齿（5）的上表面接触并受力转动，使锁键下臂（7b）旋转并抵于锁销轴承（5a）上；所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）与翼缘板（1a）的接触面设有弹性封条（6），使凹陷剪力键齿（2a）与倒梯形剪力键齿（5）、翼缘板（1a）间留有空隙；所述预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）内设有与凹陷剪力键齿（2a）连通的灌浆口（2e）；所述翼缘板（1a）、倒梯形剪力键齿（5）、预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）底部、灌浆口（2e）、凹陷剪力键齿（2a）与弹性封条（6）形成封闭通道；所述空隙内填入高强自密实混凝土填料形成连接件。2.根据权利要求1所述的采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构，其特征在于，所述倒梯形剪力键齿（5）两侧翼缘板（1a）上设有第一凹槽（1f），对应的预制输调水钢筋混凝土箱型结构（2）底部设有第二凹槽（2b），所述弹性封条（6）固定于第一凹槽（1f）和第二凹槽（2b）之间。3.根据权利要求1所述的采用互锁连接的简支箱型输调水组合结构，其特征在于，所述箱型截面钢梁结构（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻江，徐海峰，徐菲，汤雷，明攀，陆俊，范向前，贾宇，张盛行，董茂干，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：