CN107081535B - 一种提高结构强度的钢管插接接头 - Google Patents
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Abstract
一种提高结构强度的钢管插接接头，所述上部钢管为锥台形状，由两块上部壳体焊接连接，上部钢管的每条上部焊缝的内壁设有支撑条；下部钢管为锥台形状，由两块下部壳体焊接连接，下部钢管的每条下部焊缝的上端设有U型凹槽；U型凹槽处的下部钢管内壁设有加强板，该加强板大小与形状足以完全覆盖U型凹槽；加强板外边缘与下部钢管内壁、加强板外壁与U型凹槽内边缘均由角焊固定连接；下部钢管的顶部设有挡板，挡板完全封闭下部钢管的顶部；上部钢管与下部钢板相插接，紧密贴合。本发明减少了施工工程的难度，以施工过程的危险性，方便操作。本发明除了可以提高节点强度之外，还可以保证其滑动位移不会超过设计值。
Description
技术领域
本发明属于一种钢管接头，具体涉及一种提高结构强度的钢管插接接头。
背景技术
在电气传输及照明设备等公共工程中，工业制造的钢管通常不只是单一截面。这取决于最大运输长度或由于镀锌限制或其他专业需求。钢管接头采用插接接头，插接接头是上部钢管套在下部钢管上，利用两个接触面直接的摩擦力来连接在一起。两个钢管的锥度相等，使得它们将相对滑动一定的距离，然后停止滑动，在理论上将沿着接头的整个长度紧密的连接在一起。插接长度通常是插接支座处截面直径的1.5倍。
钢管有两个壳体沿着纵向焊缝焊接而成。焊接连接的两条焊缝必须达到全焊并且严格按照规定来检验，这是非常重要的。正是因为当钢管受弯时，在上面钢管的截面上将产生环向应力，导致钢管焊缝开裂。裂缝将沿着钢管纵向扩展，从而使得插接接头破坏，结构发生倒塌。
在保证两条焊缝达到全焊的一种方法是使用垫板。这样可以使得焊接金属在焊接时焊缝底部也能完全融合。然而，当用于插接接头时，这种方法是不切实际的，因此垫板会阻止上下钢管之间的滑动接触。所以，必须在不使用垫板的情况下进行焊接，或者在使用垫板焊接之后可将垫板移除，然而这两个方法都不能令人满意。第一种情况下，在不使用垫板的情况下很难获得良好的焊缝，需要进行大量后期处理。第二种情况下，拆除垫板是一项繁重的任务，必须在密闭区域内进行，对工人的健康和安全不利，并且还要在不损害原始焊缝的情况下进行拆除垫板，这非常困难。
发明内容
为了克服现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种提高结构强度的钢管插接接头。本发明通过钢管的锥度套在一起，增加量装置的安全性、方便操作、减少了施工工程的难度，以及对工人的危害性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种提高结构强度的钢管插接接头，所述上部钢管为锥台形状，由两块上部壳体焊接连接，上部钢管的每条上部焊缝的内壁设有支撑条；下部钢管为锥台形状，由两块下部壳体焊接连接，下部钢管的每条下部焊缝的上端设有U型凹槽；U型凹槽处的下部钢管内壁设有加强板，该加强板大小与形状足以完全覆盖U型凹槽；加强板外边缘与下部钢管内壁、加强板外壁与U型凹槽内边缘均由角焊固定连接；下部钢管的顶部设有挡板，挡板完全封闭下部钢管的顶部；组合状态，上部钢管的支撑条与下部钢板的U型凹槽对齐后相插接，上部钢管与下部钢板的锥度相同，使上部钢管的内壁与下部钢板的外壁紧密贴合。
所述U型凹槽的纵向长度为上部钢管与下部钢板接合部位长度的1.1倍。
所述加强板的长度为U型凹槽的纵向长度的1.3倍。
所述支撑条与上部钢板相焊接。
与现有技术相比，本发明的优势体现在：
1）本发明通过钢管的锥度套在一起，增加量装置的安全性；
2）本发明通过钢管的插接接头连接，方便操作；
3）与以往的施工过程相比，减少了施工工程的难度，以及对工人的危害性。
附图说明
图1是本发明的插接接头的正视示意图；
图2是图1沿A-A线截取的截面示意图；
图3是图1的下部分钢管的立体示意图；
图4是图3的俯视示意图；
图5是图1的上部分钢管的立体示意图；
图6是图5的俯视示意图。
图7是图1沿B-B线截取的截面示意图；
图中，1为挡板；2为上部钢管；3为垫板；4为上部壳体；5为加强板；6为对接焊缝；7为下部壳体；8为下部缝焊；9为下部钢管；10为上部缝焊；11为U形凹槽；12为角焊缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细叙述，但是本发明不局限于以下实施例。
本发明允许垫板在插接接头焊接后继续保留。下部钢管在其截面上沿着原纵向焊接预留两个凹槽，在其截面内部，沿着凹槽焊接一个约等于开槽宽度两倍的钢板。
一种用于钢管的插接接头结构，由在纵向缝焊接合的两对壳体构成的第一锥形钢管和第二锥形钢管。第一锥形管在上部部分，第二锥形管在下部部分。所述上部部分适于以紧密的方式装配，所述的下部部分适用于内插接接头连接，改进钢管下部分纵向缝焊的垫板焊接到钢管内侧，在钢管上部的端部形成的纵向狭槽与纵向缝焊相对准，以及下部钢管焊接横跨并沿着狭槽的纵向延伸在钢管上部，以与之相协作的钢管下部共同形成插接接头。
设置一个支撑条焊接在钢管内侧，使纵向缝焊以延伸到钢管下部，纵向槽与纵向接缝相连在上部钢管的端部，焊缝在上部钢管的内侧并且横跨整个钢管沿着凹槽纵向延伸直到垫板。
其中垫板延伸超过纵向槽的内端的纵向距离，钢管上部的纵向焊缝焊接到下部钢管段端部延伸超过凹槽。
其中垫板通过沿着每个凹槽的边缘延伸的角焊而固定到上部钢管，所述焊角与钢管上部的纵向焊缝接合。
其中每个垫板通过连接每个垫板周边延伸的第二角焊而固定到钢管上部。
其中上部钢管的垫板的厚度不小于上部钢管壁厚的1.3倍。
其中凹槽的纵向长度等于上部钢管2与下部钢管9接合部位长度1.1倍。
本发明构造包括插接接头结构部分，如图1所示，上部钢管2和下部钢管9是由两个钢管插接在一起。由于上部钢管2和下部钢管9都具有完全相同的锥度，所以它们一起滑动一定距离，然后沿着接头的整个长度紧密接触进行摩擦接合。插接后如图1所示。并且插接的长度通常为插接点处钢管直径的1％。从图1和图2可以看出，在组装上下端钢管时，支撑条3延伸至接收支撑条的U型凹槽11中。因此，根据本发明的接合结构中，上部钢管2中的垫板3不必移除来接纳下部钢管9。相反，垫板3保持完整，以便保持下部施工的强度。
根据本发明的附图所示，提供了一个常见的12面钢管结构的上部钢管2和下部钢管9。上部钢管2是由在上部缝焊10处焊接一对上部壳体4而制成的。下部钢管9由在下部缝焊8处焊接的一对下部壳体7而制成。对接焊缝6连接加强板5，增加刚度。
本发明的工作原理为：
本发明除了可以提高节点强度之外，还可以保证插接位移不会超过设计值。这种类型的插接节点的插接位移通常是最大插接量的10%。因为钢管上需要放置附属设备，以防钢管之间相互影响，所以插接位移不能超过设计标准。本发明通过下部钢管的凹槽底端限制住了上部钢管的焊接垫板后向下滑动，从而限制钢管间的插接量超过最大插接量。而且，由于插接接头处于受压状态，下部钢管截面上应力不大，因此这种设计使得构件强度损失的很少甚至不会损失构件强度，钢管截面处应力很小。此外，下部钢管端部通过在其顶端***隔板来防止截面发生腐蚀，同时还可提高下部钢管的截面刚度。
在图1和图2中，设置有一对延伸其整个长度的垫板3。每个垫板3通过在纵向缝焊10处焊接在一起从而固定在上部钢管2的内部。这确保了完全的焊接穿透，如图2所示，和高热输入的釉面焊接，以确保在焊缝的基部存在良好的熔合。
如图1和图2所示的下部钢管9的上端部形成插接接头的主体部分。U型凹槽11在下部钢管9的上端纵向一直延伸到下端处，D的距离比插接接头的设计重叠量大10%，因此，图5所示的距离D是设计插接接头长度的1.1倍。
如图1，图2和图5所示，为了使上部钢管2和U型凹槽11相互重合，并形做成凹槽11以接收垫板3，因此加强板5固定在下部钢管9的内侧。如图5所示，每个加强板5从下部钢管9的上端沿钢管长度延伸到U型凹槽11的下方。加强板5通过多个焊接件固定到下部钢管9，使得加强板5完全遮挡U型凹槽11及其边缘，并且一起延伸到角焊缝12。每个角焊缝12与对接焊缝6连接，该焊缝从U型凹槽11的上部向下延伸并与下部焊缝8连接。
此外，每个加强板5通过连接板的两边延伸至角焊缝13并固定在下部钢管9的内部。通过这种连接方式，每个加强板5延伸的长度比上部钢管2与下部钢管9接合部位长度大，而且成为纵向下部缝焊8的一部分，从而将应力向下传递到下部钢管9。因此，如果将插接接头连接在一起，就可能会发生下面这种接触方式，凹槽14的底端处的每个角焊缝12提供自然斜面以接合上部壳体4；为加强版5，确保通过垫板3向外延伸，使上部钢管2的壁厚得以延伸。所以，垫板3的下端可以是倾斜的。每个加强板5的长度大约等于U型凹槽11纵向长度1.3倍。
挡板1封闭下部钢管9的端部，并在图5中示出。为了清楚起见，已经从其他图中省略了挡板1。挡板1封闭下部钢管9上端，以增加刚度。
Claims (6)
1.一种提高结构强度的钢管插接接头，包括上部钢管（2）和下部钢管（9），其特征在于，所述上部钢管（2）为锥台形状，由两块上部壳体（4）焊接连接，上部钢管（2）的每条上部焊缝（10）的内壁设有垫板（3）；下部钢管（9）为锥台形状，由两块下部壳体（7）焊接连接，下部钢管（9）的每条下部焊缝（8）的上端设有U型凹槽（11）；U型凹槽（11）处的下部钢管（9）内壁设有加强板（5），该加强板（5）大小与形状足以完全覆盖U型凹槽（11）；加强板（5）外边缘与下部钢管（9）内壁、加强板（5）外壁与U型凹槽（11）内边缘分别由角焊缝（12）固定连接；下部钢管（9）的顶部设有挡板（1），挡板（1）完全封闭下部钢管（9）的顶部；
组合状态，上部钢管（2）的垫板（3）与下部钢管（9）的U型凹槽（11）对齐后相插接，上部钢管（2）与下部钢管（9）的锥度相同，使上部钢管（2）的内壁与下部钢管（9）的外壁紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种提高结构强度的钢管插接接头，其特征在于，所述U型凹槽（11）的纵向长度为上部钢管（2）与下部钢管（9）接合部位长度的1.1倍。
3.根据权利要求1所述的一种提高结构强度的钢管插接接头，其特征在于，所述加强板（5）的长度为U型凹槽（11）的纵向长度的1.3倍。
4.根据权利要求1所述的一种提高结构强度的钢管插接接头，其特征在于，所述垫板（3）与上部钢管（2）相焊接。
5.根据权利要求1所述的一种提高结构强度的钢管插接接头，其特征在于，角焊缝（12）将加强板（5）和下部壳体（7）相焊接。
6.根据权利要求1所述的一种提高结构强度的钢管插接接头，其特征在于，对接焊缝（6）链接加强板（5）和下部钢管（9）。
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