流体循环管道

本发明涉及截面很大的、尤其用于输送例如超过10巴压力的流体的管 道的制造。本发明特别适用于水电站、给水或卫生系统的输送管道，也可 适用于例如输送天然气或城市供暖系统的压力气体的输送管道。

一般来说，大截面管道是由可以用混凝土这样的浇铸材料或者用金属 制成的长管件构成的。如果管道要抗大的内压，那么最好用金属制造，可 以由若干略加叠置的易于装卸的板材构成，它们可以彼此焊接以形成一般 为圆截面的封闭壳体，特别能抗内压引起的张力。

水电站所使用的输送管道一般就是这样制成的。

但是，管道通常通过分隔的支承件安放在地上，承受内压时具有良好 的强度，相反，在没有压力时，在安装时，或者在降压的情况下，势必要 变形。这种使管道变成椭圆的变形使得各种不同板材的组装特别不方便， 为了避免所述变形，板材在焊接前，通常要装在一个具有所需截面的模板 上。

对于截面很大的管道，例如若干平方米，则变形的危险更大。可以使 用钢筋混凝土管件，这种管件安放在地上填土后具有不变形的优点，但是 这种管件笨重而且占地方。另外，直接安放在地上的圆截面管道对地面产 生较大的局部应力，由于冲压作用可造成局部凹陷，因而形成凸起和凹陷 现象。此外，相邻管件之间难以进行充分的密封连接以抗高压。

为了解决这些问题，发明人在专利FR-A-2,685,304中提出由金属壳体 制造的混合型管道，这种管道的正截面的一部分为圆形，还有基本平坦的 下表面，安放并固定在钢筋混凝土或预应力板上。这样，这种管道综合了 金属结构和混凝土结构的优点，因为金属圆形部分只承受张力，因此可以 由比较薄的壁构成，而下部安放在支承板上，可以抗弯曲应力，另外，负 载分布在大的表面上，这样，就减小了施加在地面上的应力和形成凹陷的 危险。

专利文献FR-A-2,685,304描述了若干特具优越性的实施例。

这种管道可很好地抵抗高压输送流体所施加的内应力，但是，当内压 减小或消除时，也可以承受例如由埋管道的填土或直接由大气压所施加的 外应力。

为了更好地抗外应力，文献FR-A-2,685,304提出使管道呈半圆截面。 不过，在等流量下，这种管道的直径显然是圆截面管道直径的一倍。管道 的占地面积和管坑的宽度就增大了。

如专利文献FR-A-2,685,304所述，在一定情况下，可以尽可能接近圆 截面，覆盖住大于180°的扇面，例如直至四分之三，这样，混凝土支承 板的宽度就减小了。

但是，如此增大由圆形部分覆盖的扇面，就增加了圆形部分特别是安 装时侧板变形的危险，这样，难以使板材对齐进行焊接，实际上，就需要 使用模板。

另一方面，所述管道要安放在挖出来的地基上，其水平调节不是很精 确的。工地上的搬运操作和各种构件的固定应尽可能简化。

此外，当管道使用时，仅仅一个内压降低或者一个空洞效应即可使金 属部分在填土的负载下塌陷。

本发明提出一种借助于弥补上述缺陷的新型实施例来解决此类问题的 方法，它完全保留了已有技术的优点。

本发明涉及一种内压流体输送管道的制造，所述管道一般包括由薄壁 限定并固定在用浇铸材料制成的刚性支承板上的壳体，所述壳体由若干叠 置的沿其相邻侧边组装的板材构成，从正截面上看，它包括一个置放并固 定在刚性支承板上的下部，以及一个沿支承板上的两个固定侧边同下部连 接的呈拱形的弯曲上部，所述支承板包括一个固定壳体的上表面、一个支 承在地上的下表面和两个侧面。

根据本发明，壳体的上部从正截面上看由至少三个薄壁部分构成，分 别是两个侧面部分和至少一个封闭壳体的上面部分，两个侧面部分各在一 个下侧边和一个上侧边之间延伸，所述上面部分与两个侧面部分的上侧边 相连接，每个薄壁侧面部分与一个用浇铸材料制成的刚性支承件连接，刚 性支承件在其底部固定在支承板的相应侧边上，并朝上延伸，每个支承件 包括一个侧面部分，侧面部分贴靠内表面，内表面具有与侧面部分的型面 相接合的型面，并从支承板的上表面的高度延伸至一个足以使所述侧面部 分在其整个高度上保持刚度的高度，即使在上面部分的重力下和没有内压 的情况下，侧面部分也无凹陷的危险。

薄壁的厚度最好根据其抵抗由施加的内压所引起的张力以及填土或大 气压的外应力的性质而定。两个侧面部分的上侧边的高度确定成在所述上 侧边之间延伸的上面部分能够由具有足够刚度的单个板材构成，以便当它 置于侧面部分上时，在其自身重量下没有沉陷的危险。

在一个优选的实施例中，每个支承件在支承板的上表面的高度下面以 及在其侧边由一个内侧面加以限定，内侧面至少一部分贴靠在支承板的相 对侧面的至少一部分相应部分上，所述侧面具有接合型面。

两个支承件最好各通过一个下面平坦的底部铺设在支承板两侧的地 上，底部的宽度足以使支承件在与支承板连接前竖直。

根据本发明另一种有利的布置，两个置于支承板两侧的支承件或者用 锚固螺栓或者用预应力钢索同支承板连接，钢索沿着与壳体相应部分的型 面基本平行的型面穿过浇铸时在支承件和支承板内的对齐的套管，预应力 钢索拉紧后在套管出口支承在浇铸在支承件上的支承面上。

为了进行金属板材之间的密封组装，每个侧面部分和薄壁下面部分相 对的侧边缘与连接面间隔一定距离，在其两侧保留一个置放压缝条的凹 槽，压缝条放置后焊接在侧面部分和下面部分上，以便获得壳体壁的连贯 性。

根据另一个有利的特征，向上封闭壳体的薄壁上面部分的宽度大于侧 面部分上端之间的距离，以便在一定距离上覆盖它们，布置好以后，两条 焊缝分别沿每个侧面部分和上面部分的端部分别焊接在薄壁的内外两个表 面上。

本发明通过参照附图对某些具体实施例的描述将得到更好的理解。

附图如下：

图1是一段本发明管道的立体总图。

图2是一个优选实施例中这种管道的横剖视图。

图3是横向组装接头的局部立体图

图4和图5是一个支承件和支承板之间接头的其它实施例的横剖视 图。

图6是管道的另一个实施例的横剖视图。

图1示出一段本发明管道，管道一般包括一个金属壳体1，壳体1固 定在一个钢筋混凝土刚性支承板2上，支承板2包括一个平整的下表面21、 两个侧面22、22′以及一个上表面23。

壳体铺设在整平夯实的地面上，地面可以是例如管坑C的底部B，施 工后，壳体由填土加以覆盖。

壳体1由正截面全封闭金属薄壁限定，包括一个下部11和一个上部 12，下部11贴靠在支承板2的上表面23上，上部12呈圆柱形，中心定在 纵向轴线10上。

在支承板2的两个侧边缘24、24′之间延伸的下部11是平的或略微弯 曲。上部12从正截面看弯曲成一个圆形扇面，在两个侧边缘24、24′之间 按大于180°的角度延伸。

金属壳体1由若干叠置的板材构成，板材沿其邻侧进行焊接，在正截 面上通常覆盖四部分壁，分别是一个沿支承板2在其两个侧边缘24、24′ 之间延伸的下面部分11，以及构成壳体上部12的三个部分13、13′、14， 这三个部分分别是两个侧面部分3、3′和一个上面部分4。

每个侧面部分3、3′在一个下边缘31和一个上边缘32之间竖直，下 边缘31沿下部11的相应侧边缘24延伸，上边缘32位于所述侧边缘24之 上的高度H1。

上构件4呈一定弧度，其弦略大于侧面部分3、3′上边缘32、32′之 间的距离，以便上构件4的端部41、41′在一定长度上盖住侧面部分3、 3′的端部32、32′。

这样，上面部分4形成一个支承在两个侧面部分3、3′上的金属罩， 可以通过装配在侧边缘41、41′上的夹具或通过装配在罩的锚固点上的挂 钩悬置到一个装卸横杆上。

但是，考虑到构成金属壁的金属的性质、罩4的厚度及其刚度，侧面 部分3上端32的高度H1确定成罩4的侧端41、41′之间的距离D足够小， 以避免罩4在自身重量下过分变形。

根据本发明的基本特征，每个侧面部分3、3′贴靠在一个支承件5、 5′上，支承件5、5′由一个钢筋混凝土和/或预应力延伸件构成，可置于支 承板2的侧面，包括一个曲面51，其型面同侧面部分3的型面相接合，这 样，侧面部分3可以沿曲面51贴靠并固定在支承件5上。延伸件在侧面部 分3最大部分的长度上从其下端31开始延伸。这样，只有侧面部分3的一 小部分长度33从支承件5上端52的高度开始向上延伸，直至构件3的上 端32。支承面51的高度H2确定成使侧面部分3在其整个高度上保持刚 度，悬臂端33的长度足够小，以便在上部罩4的重压下不变形。

另外，在需要的情况下，弯曲角钢形支承爪34可以用螺栓固定在支承 件5的上表面52上，以保持侧面部分3端部33的刚度。

在这种实施例中，支承板2如同支承件5、5′那样，由对接的预制件 构成。薄壁部分3、11可以浇铸连接在混凝土部分5、2上。每个金属面 3、11构成铸件的底部，配有若干浇铸时埋置在混凝土中的凸起锚固部分 17。脱模后，配有相应金属面的混凝土件用以构成支承板2或者支承件5、 5′。

这种管道可以根据工程进程由连续的一段段管子构成，其方法如下：

-将薄壁弯曲件切割成形，分别覆盖壳体1周边的至少四部分，分别 是两个侧面部分3、一个下面部分11和一个上面部分4，

-预先按照所需的数目制造两种钢筋混凝土预制件，每种钢筋混凝土 预制件在一面上配有一个薄壁部分，薄壁部分构成嵌入混凝土中的模板， 两种钢筋混凝土预制件分别是若干钢筋混凝土支承板构件2和若干支承件 5，支承板构件2由一个下面部分11所覆盖，支承件5具有一个曲面，由 一个侧面部分3所覆盖，

-根据所需的数目，将预制件搬运到工地上，用以构成一段新管道， 连接到已经铺设好的一部分上，在铺设地面B上置放一个支承板构件2和 两个支承件5、5′，使它们与已铺设部分的相应构件对齐，使面对着支承 件5和支承板2的侧面彼此贴靠，

-进行焊接，一方面，在刚置放好的一段的几个部分11、3、3′之间 沿着下侧31、31′和上侧32、32′进行焊接，另一方面，在连接的横向平 面P上，在新的一段的每个部分3、11和已铺设部分的相应部分3a、11a 之间沿其邻侧进行焊接，

-将壁的上面部分4置放在侧面部分3、3′的上端32、32′上，使上 面部分4纵向与侧面部分3、3′焊接，横向与已铺设部分的上面部分焊接。

每个支承件5最好由一个平整的表面53直接置放在地上，在侧面部分 3的贴靠面51之下配有一个支承面52，刚好贴靠在支承板2的相应侧面 22上。

例如，通过若干销6可以使支承件5贴靠在支承板2上，销6穿过开在 支承件5、5′下部上的孔60，其端部61拧在由浇铸嵌入在支承板2侧面 的嵌入件构成的螺纹孔62中。但是，也可以采用若干横杆横穿由支承板2 和两个支承件5所形成的组件。

在图1所示最简单的实施例中，支承板2的两个侧面22、22′同支承 件5、5′的支承面52、52′一样是平的。

图2示出一种比较完善的实施例，其中，支承板2的侧面22、22′和 支承件5的接合面52、52′具有阶梯式型面，在其中央部分包括斜面和水 平面，标号分别为25、55，形成一种避免支承件相对于支承板进行相对 移动的嵌入。

要注意的是，阶梯式表面22、52可以由作为罩的金属壁予以加固， 以便确保两个接合面彼此完全贴合，此外，避免搬运时损坏预制件的危险。

借助于这些布置，支承件5、5′完全嵌入保持在支承板2的侧面上， 没有同支承板2错开的危险，这样，便于在侧面部分3、3′和薄壁下面部 分11之间进行焊接连接。

为了改进这种连接，最好在支承板和支承件之间连接面Q的两侧以一 定距离固定每个侧面部分3、3′的下边缘31和下面部分11的相对边缘 11′，以便保留两个对齐的凹槽36、16，其厚度基本等于薄壁的厚度，其 中置放一根压缝条，压缝条由同样厚度的金属条构成，弯曲成具有两个翼 板71、72，分别与侧面部分3的下端和薄壁下面部分11的相应端部切向 连接。

如图2所示，凹槽的两侧36、37可以由沿薄壁部分3、11的相对端 部布置的咬合部分构成。

这样，每根压缝条7确保金属壁的连续性，除了焊缝73、73′之外没 有其它朝内的凸起，焊缝73、73′焊接在压缝条7的侧边缘和侧面部分3 与下面部分11的标号分别为36、16的咬合部分的内边缘之间。

沿着相邻构件之间的横向接头35，可以对接焊接金属部分。特别是， 如图1所示，混凝土支承件5不必覆盖相应金属壁30的整个长度，金属壁 可以超过端部以便对其进行焊接。

但是，如图3所示，也可以使咬合部分37、37a布置在相邻部分3、 3a、11、11a相对的端部上，以便限定一个安放压缝条77的凹槽。压缝 条77可以布置在便于置放的外部，如果要避免朝管内凸起的话，也可以象 纵向条71那样布置在内部。

为了避免交叉焊接，可以一方面错开侧面部分3、3a之间的横向连接 面，另一方面错开上面部分4、4a和下面部分11、11a之间的横向连接 面。

要注意的是，支承板和支承件的侧面22、52可通过它们的一部分 22a、52a进行贴合，在所述一部分22a、52a上开有若干销6的穿孔，围 绕销6间置有可压缩垫片64。

每个销6最好垂直于贴合面22a、52a，如图2所示。但是，在一定 情况下，最好使销6同贴合面22a、52a相倾斜，如图4所示。

为了减轻支承板2的负担，提高其抵抗内压引起的弯曲应力的强度， 最好对它施以横向预应力。

在这种情况下，销6主要用于暂时保持支承件5，支承件5最终由预 应力钢索8同支承板2相连接，预应力钢索8围绕管道的下部，穿过套管 80，套管80浇铸在支承板构件2和支承件5上，在连接面上进行切向连接。 每根预应力钢索8配有一个锚固头81，所述锚固头81在钢索引出时支承 在同钢索方向垂直的支承件5外侧的相应表面57上。

同样，平行于管道轴线10的若干套管83可以布置在支承板2中，也 可以布置在支承件5中，以便使钢索82穿过，钢索82拉紧后，确保相邻 管道段的连接，整个组件的纵向预应力可以较好地防止局部下沉。

如图所示，在上部，每个罩4的宽度大于侧面部分3、3′上端32、32′ 之间的距离，以便盖住它们，焊缝74、75沿侧面部分3、3′的边缘32、 32′焊在内部，沿罩4的边缘4、4′焊在外部。

为了提高支承件5的稳固性，最好在其底部配置若干呈制动块形状的 部分，这些部分朝外延伸，以扩大每个支承件5的下表面53。

另外，这些制动块在填土前朝外反向配置，提高了支承件5的稳固性。

显然，本发明不限于刚刚述及的两个实施例，在不超出权利要求书所 限定的范围的情况下，可以实施其它变型。

例如，在采用称为“邻接式混凝土板”技术的其它实施例中，每个支 承板构件2在其所有表面上由一个金属壁加以限定，所述金属壁不仅盖住 上表面11，而且也盖住下表面21和侧表面22，以便构成一个中空箱，灌 以混凝土，略加增压可以补偿混凝土收缩。这样，可以不用钢筋骨架，而 由箱壁予以取代。

但是，支承板2也可以根据工程进程在两个模板之间或者在保持件5、 5′的内表面52、52′之间就地浇铸。在这种情况下，金属壁的下部11可以 由若干在混凝土凝固之前贴靠在混凝土上的切割部分构成。预先浇铸的混 凝土支承板也可以配有若干灌注砂浆的凹槽，焊接在每个金属壁部分11下 表面上的若干锚固部分布置在所述凹槽中，水泥浆可以灌注在金属部分和 支承板的上表面23之间，以便确保连为一体和压力作用的传递。

例如，在这种情况下，在铺设好一定长度的管道和平整好管道延伸段 的铺设地面后，首先铺设分别具有侧面部分3、3′的保持件5、5′，使之 与已经铺设的部分对齐，沿相邻侧面部分的横向边缘35焊接所述相邻侧面 部分。进行支承板2的钢筋配置，必要时，配置若干预应力套管，使之与 侧面构件5、5′上相应的套管对齐。接着，浇铸混凝土支承板，在所述支 承板上嵌入下面部分11。然后，安装预应力钢索，使之拉紧，在各个构件 贴合好以后，使下面部分11沿其横向边缘15同已铺设部分的部分11a焊 接在一起，并且沿其侧边缘同侧面部分3、3′的边缘31焊接在一起。

这样，安装罩4，使之与已经安装好的罩4a以及与侧面部分3、3′ 焊接在一起。

另外，也可以颠倒支承板2和支承件5、5′的侧面22、52的阶梯式 型面，如图4所示，支承板2配有下凸缘26，所述下凸缘26位于支承件5 的上凸缘56之下。当铺设新一段管道时，这种布置可以先在已铺设部分的 延伸段铺设一个或若干支承板构件，用若干杆件使之与已铺设部分连接， 然后，根据所需数目，在构成基准线的支承板两侧铺设支承件5、5′。

如图5所示，每个支承件5、5′和支承板2的相对的侧边缘可以用保 护角钢57、27盖住，所述保护角钢构成永久性护面，壁部分3、11的端 部31、11′焊接在保护角钢上，距连接面Q一定的距离加以固定，以便形 成置放压缝条7的凹槽的两侧36、16。

另一方面，尤其是为了减小管沟C的宽度，最好从管内安装销6，如 图5和6所示。

在这种情况下，为了铺设一段新管道，先铺设两个支承件5、5′，使 之与已铺设部分相应的构件对齐。支承件5、5′配有下凸缘54，其中嵌入 内螺纹嵌入件62。

在每个嵌入件62的口部安好密封垫64以后，铺设支承板构件2，所 述支承板构件2嵌入支承件5、5′之间，并且在嵌入件62的基准线上配有 若干孔60。

此时安装销6，销6的头部可以由螺母构成，安装在支承板2上表面 上的凹槽27中。

将销6紧固后，置放压缝条7，使之焊接在角钢28、58上。

要注意的是，在凹陷危险较大的情况下，从铺设支承板构件2时起， 上面部分4可以铺设在侧面部分3、3′上，以便在安装销和焊接接头的操 作期间保护工人。

根据图6所示的另一个特征，销6的穿孔60完全穿过支承板2和支承 件5。安装好预制件后，可以在地上钻孔，长拉杆6′嵌入钻孔中。这种布 置可以使用在例如管道埋置在含水层以及支承件5、5′和支承板2的荷载 作用具有不充分补偿浮力的危险的情况。

如图6所示，也可以便支承板2的厚度小于支承件5、5′侧面52的厚 度，以便支承板2不铺设在地上，而是通过上凸缘26a只固定在支承件5、 5′上。支承板2的横截面型面只是用于使支承板2由于钢筋配置而可以抵抗 由承受管内压力的下面部分11所施加的弯曲应力。

权利要求书述及的技术特征的后面的标号只是为了便于理解，而不是 限制范围。