CN103240802B - 一种预应力钢管混凝土的生产方法 - Google Patents

一种预应力钢管混凝土的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种预应力钢管混凝土的生产方法，钢管的一端设置有排气孔，钢管的另一端设置有灌注加压接口；通过灌注加压接口向钢管内浇筑混凝土，直至混凝土从排气孔冒出，浇筑完毕，关闭排气孔阀门，混凝土泵停止；通过加压设备继续向钢管内注入浆料，直至钢管内的压力达到目标预压应力的1~1.2倍后，停止加注，并稳定半小时后，完成预应力施加过程；待钢管内的混凝土强度大于目标预压应力1.5倍后，拆除加压设备，并立即封闭灌注加压接口，形成径向预应力的钢管混凝土。本发明方便施加定量预应力、预压应力的大小便于控制、提高施加预应力的均匀性，提高混凝土的轴向抗压强度，继而提高钢管混凝土的抗压强度和其他性能。

Description

一种预应力钢管混凝土的生产方法
技术领域
本发明涉及一种建筑工程中的结构构件的制造技术，特别是一种预应力钢管混凝土的生产方法。
背景技术
钢管混凝土综合利用钢材和混凝土的材料特性，使它们共同作用，具有强度高、抗屈服、弹性模量大、塑性好的特点，抗压强度可达钢管和混凝土分别抗压时的2倍左右，因此在建设工程应用日渐增多。若在钢管混凝土中施加预应力，使钢管处于环向受拉状态，混凝土处于径向受压状态，其强度和其他性能就会得到进一步的提升。
预应力钢管混凝土构件的预应力施加方法通常有两种：（1）方法一是在钢管内壁涂刷隔离剂；浇筑混凝土；待混凝土硬化达到设计强度；对混凝土预加压力；利用混凝土轴向受压后横向膨胀的性能，造成钢管壁环向受拉的产生预应力；混凝土受到钢管壁的反作用力，处于三向围压应力状态。（2）方法二是在钢管内浇筑添加膨胀剂后的混凝土；利用混凝土硬化时的微膨胀效应，造成钢管壁环向受拉的预应力。
方法一采用传统的后张法混凝土施工工艺，在混凝土完全硬化后施加预加压力，由于混凝土自身强度和变形能力的限制，造成钢管壁环向受拉的预应力也是有限的，并且硬化后的混凝土表面和钢管壁内侧并非完全贴合，造成钢管壁环向受拉的预应力不均匀。另外，当构件较长或有一定曲线弧度时，方法一施工过程中造成的预应力摩擦损失较大，施工操作也不方便。
方法二利用混凝土硬化过程的体积膨胀，实现和方法一同样的效果，但是混凝土的微膨胀造成钢管壁环向受拉的预应力是非常有限的，并且由于混凝土材料的膨胀在各个方向也是非均匀的，从而造成钢管壁环向受拉的预应力也不均匀。
更重要的是这两种生产方法不能够直接确定施加预应力的大小，不能方便施加定量的预应力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种方便的施加定量预应力、并提高施加预应力的均匀性的预应力钢管混凝土的生产方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种预应力钢管混凝土的生产方法，其特点是：在钢管两端焊接封口板，钢管的其中一端设置有排气孔，排气孔上安装排气孔阀门，钢管的另一端设置有灌注加压接口；
开动混凝土泵，通过灌注加压接口向钢管内浇筑混凝土，直至混凝土从排气孔冒出，浇筑完毕，关闭排气孔阀门，混凝土泵停止；
通过加压设备继续向钢管内注入浆料，直至钢管内的压力达到目标预压应力的1~1.2倍后，停止加注，并稳定半小时后，完成预应力施加过程；
待钢管内的混凝土强度大于目标预压应力1.5倍后，拆除加压设备，并立即封闭灌注加压接口，形成径向预应力的钢管混凝土。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述浆料为水或沙浆。
本发明与现有技术相比，利用加压设备对钢管内混凝土拌合物施加定量预压应力。此时，钢管产生定量环向预拉应力，混凝土受到定量径向预压应力。在混凝土拌合物达到一定强度后，卸载预压应力，钢管中的环向预拉应力和混凝土的径向预压应力保留下来，从而在钢管壁上引起较大的环向和径向的预拉力，以避免钢管壁过早产生局部屈曲破坏，而混凝土受到钢管壁的反作用力，处于三向围压应力状态，从而提高钢管混凝土构件的极限承载能力。本发明的优点是：1、定量施加预压应力；2、预压应力的大小便于控制，施加和卸载较方便，预压应力均匀，可提供的预压应力值较大；3、预应力不存摩擦损失问题。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
具体实施方式
一种预应力钢管混凝土的生产方法，在钢管1两端焊接封口板，钢管的其中一端设置有排气孔2，排气孔2上安装排气孔阀门，钢管的另一端设置有灌注加压接口5；
开动混凝土泵，通过灌注加压接口5向钢管内浇筑混凝土，直至混凝土从排气孔2冒出，浇筑完毕，关闭排气孔阀门，混凝土泵停止；
通过加压设备继续向钢管内注入浆料，直至钢管内的压力达到目标预压应力的1~1.2倍后，停止加注，并稳定半小时后，完成预应力施加过程；
待钢管内的混凝土强度大于目标预压应力1.5倍后，拆除加压设备，并立即封闭灌注加压接口，形成径向预应力的钢管混凝土。
所述浆料为水或沙浆。
最好采用立式浇筑，排气口设置在钢管的顶部，可以设在封口板上，也可以设在靠近封口板的侧壁上。灌注加压接口设置在钢管的底部。也可以采用水平式或排气端上倾的方式，此时排气口要在端部向上设置。
灌注与加压专用设备，如图，包括灌注管4、加注口6和加注阀门，灌注管的后部为加压阀门7和加压室3，加压室3内设有加压活塞，加压活塞与液压设备相接，加压室要有足够的空间V 1，加压阀门至灌注加压接口之间的空间V 2宜略大于V 1，其中V 1按下式计算确定：
式中：r为钢管的内径半径，
L为钢管的长度，
P 为预压压力，
E为钢管用钢的弹性模量，
 K为泵送混凝土浆液的体积模量。
所述浆料可事先预装在加压室内。

Claims (2)

1.一种预应力钢管混凝土的生产方法，其特征在于：在钢管两端焊接封口板，钢管的其中一端设置有排气孔，排气孔上安装排气孔阀门，钢管的另一端设置有灌注加压接口；
开动混凝土泵，通过灌注加压接口向钢管内浇筑混凝土，直至混凝土从排气孔冒出，浇筑完毕，关闭排气孔阀门，混凝土泵停止；
通过加压设备继续向钢管内注入浆料，直至钢管内的压力达到目标预压应力的1~1.2倍后，停止加注，并稳定半小时后，完成预应力施加过程；
待钢管内的混凝土强度大于目标预压应力1.5倍后，拆除加压设备，并立即封闭灌注加压接口，形成径向预应力的钢管混凝土，
灌注与加压专用设备包括灌注管、加注口和加注阀门，灌注管的后部为加压阀门和加压室，加压室内设有加压活塞，加压活塞与液压设备相接，加压室要有足够的空间V 1，加压阀门至灌注加压接口之间的空间V 2略大于V 1，其中V 1按下式计算确定：
式中：r为钢管的内径半径，
L为钢管的长度，
P 为预压压力，
E为钢管用钢的弹性模量，
 K为泵送混凝土浆液的体积模量， 
所述浆料事先预装在加压室内。
2.根据权利要求1所述的预应力钢管混凝土的生产方法，其特征在于：所述浆料为水或沙浆。
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