CN107012886A - 采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，所述装配式综合管廊包括由至少两块管片通过连接组件相互拼接而成的至少一个环，每块管片包括位于管片两端的拼装端区域和位于中间的非拼装端区域，拼装端区域采用高性能混凝土预制，非拼装端区域采用普通混凝土预制。本发明通过将两块管片的接头处的拼装端区域采用高性能混凝土进行预制，大幅提高综合管廊接头的承载能力，本发明的管片接头构造适用于以承受弯矩、剪力为主的分片式管廊结构。本发明的管片接头构造简单，简化了管片接头的设计与施工，可显著改善管片接头的承载能力，提高管片衬砌环的整体刚度。

Description

采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊
技术领域
本发明涉及综合管廊管片接头技术领域。更具体地说，本发明涉及一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊。
背景技术
分片预制装配式综合管廊是由若干预制管片通过纵向接头和环向接头拼装而成的结构。目前，管片之间的接头连接主要通过螺栓、钢套箱等结构进行连接，管片接头对管廊衬砌环的刚度有削弱作用，与管片主断面的刚度相比，管片接头为薄弱部位。对于非圆形的断面形式的管廊管片，诸如类矩形、马蹄形或其它异形管片，管片接头需要承受较大的弯矩与剪力作用，针对此类情况通常需要设置额外的构造措施，从而增加了综合管廊管片接头设计与施工的难度。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其通过将接头拼装端区域采用高性能混凝土进行预制，大幅提高综合管廊接头的承载能力。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，所述装配式综合管廊包括由至少两块管片通过连接组件相互拼接而成的至少一个环，每块管片包括位于管片两端的拼装端区域和位于中间的非拼装端区域，拼装端区域采用高性能混凝土预制，非拼装端区域采用普通混凝土预制。
优选的是，所述拼装端区域包括位于所述环内的拼装内壁面、位于所述环外的拼装外壁面、连接拼装内壁面和拼装外壁面的拼装端面，所述拼装内壁面上开设手孔，从所述手孔的底部穿过所述拼装端区域的内部至所述拼装端面设有弧形的螺栓孔，在所述拼装端面上、位于所述螺栓孔上方、靠近所述拼装外壁面处设有止水凹槽，以在相邻两块管片的拼装端区域形成对合的止水槽。
优选的是，相邻两块管片的相邻的拼装端区域的所述拼装端面上分别设有凸榫或凹槽，以形成相互吻合的凹凸榫。
优选的是，所述连接组件为可插入所述螺栓孔的弯螺栓和与之相配合的螺母。
优选的是，所述管片为盾构管片，其厚度为300～450mm；所述螺栓孔的弧度半径为300～400mm。
优选的是，所述高性能混凝土的干粉料成分包括水泥、河砂、纳米金刚砂、钢纤维、碳纤维、麻丝、海泡石纤维、岩浆岩微粉、玄武岩微粉、镀铜微丝、防锈剂、聚羧酸减水剂、磷酸镁、三聚磷酸钠、硝酸钙、氯化钴。
优选的是，一块管片的所述非拼装端区域与所述拼装端区域之间均由凸部和凹部共同形成相互吻合的榫卯结构，其中，所述非拼装端区域在用普通混凝土预制时，其凸部内部设置预应力钢筋，所述预应力钢筋伸出于所述非拼装端区域的凸部；所述拼装端区域在用高性能混凝土预制时，其凹部内部设置预应力钢筋孔，以使所述预应力钢筋插入所述预应力钢筋孔内，所述非拼装端区域和所述拼装端区域各自的凹部和凸部相接触的面上均浇筑混凝土粘合剂，所述非拼装端区域和所述拼装端区域对合后的接缝处再次浇筑混凝土粘合剂，从而将所述非拼装端区域和所述拼装端区域连接。
优选的是，一块管片的所述拼装端区域的凸部与所述非拼装端区域的凹部相对的面上设置多个三棱柱凸起，所述三棱柱凸起的棱长方向与所述管片的厚度方向垂直，一块管片的所述非拼装端区域的凹部与所述拼装端区域的凸部相对的面上对应设置多个V形凹槽，所述V形凹槽与所述三棱柱凸起相匹配，以容纳所述三棱柱凸起，其中，所述三棱柱凸起和所述V形凹槽内均涂有混凝土粘合剂。
优选的是，所述混凝土粘合剂包括以下重量份的原料：火山灰10～20份，硅酸盐水泥8～12份，纳米金刚砂7～9份，胶粉12～19份，环氧树脂15～22份，丙烯酸树脂6～10份，邻苯二甲酸二丁酯3～4份，松香树脂5～11份，阿拉伯胶14～20份，黄砂10～13份，海泥6～9份，纳米纤维素8～11份，纤维蛋白胶2～5份，环烷酸钴2～3份，防冻剂2～4份，消泡剂3～4份。
优选的是，每块管片位于管片的两端的一个所述拼装端区域和位于管片中间的非拼装端区域的面积比为1:3～5。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的管片接头构造简单，简化了管片接头的设计与施工，可显著改善管片接头的承载能力，提高管片衬砌环的整体刚度，且本发明的管片接头构造适用于以承受弯矩、剪力为主的分片式管廊结构。
本发明的拼装端区域采用高性能混凝土预制，非拼装端区域采用普通混凝土预制，大幅提高综合管廊接头的承载能力，且非拼装端区域与拼装端区域之间均由凸部和凹部共同形成相互吻合的榫卯结构，通过预应力钢筋连接，并浇筑混凝土粘合剂，增强拼装端区域与非拼装端区域之间的连接，加强管片整体的承载能力，提高管片衬砌环的整体刚度。
本发明的拼装端区域针对管片接头处易破易裂等缺陷，采用高性能混凝土预制，所用的高性能混凝土由多种成分混合，其均匀性及致密性良好，预制后的管片的抗冲击能力是使用普通混凝土的4～5倍，承载能力是使用普通混凝土的5～6倍，此外，耐热性、耐寒性也有很大提高，尤其对于接头处的承载能力大幅度提升，延长管片的使用寿命。
本发明所使用的混凝土粘合剂将多种成分复配，提升混凝土粘合剂的粘结性、耐疲劳性、抗裂口增长等性能，混凝土粘合剂不仅具有一般混凝土的坚实的性能，更具有极强的粘结性，也可使混凝土粘合剂与预应力钢筋牢固的粘结。本发明所使用的混凝土粘合剂将拼装端区域与非拼装端区域密切的粘合，提高管片整体的强度及力学性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的管片的部分结构示意图；
图2为本发明所述的相邻两块管片的接头结构示意图；
图3为本发明所述的拼装端区域与非拼装端区域的连接结构示意图；
图4为本发明所述的凸部与凹部的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，本发明提供了一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，所述装配式综合管廊包括由至少两块管片通过连接组件相互拼接而成的至少一个环，每块管片包括位于管片两端的拼装端区域1和位于中间的非拼装端区域2，拼装端区域1采用高性能混凝土预制，非拼装端区域2采用普通混凝土预制。
本发明通过将两块管片的接头处的拼装端区域1采用高性能混凝土进行预制，大幅提高综合管廊接头的承载能力，本发明的管片接头构造适用于以承受弯矩、剪力为主的分片式管廊结构。
在另一技术方案中，所述拼装端区域1包括位于所述环内的拼装内壁面11、位于所述环外的拼装外壁面12、连接拼装内壁面11和拼装外壁面12的拼装端面13，所述拼装内壁面11上开设手孔14，从所述手孔14的底部穿过所述拼装端区域1的内部至所述拼装端面13设有弧形的螺栓孔15，在所述拼装端面13上、位于所述螺栓孔15上方、靠近所述拼装外壁面12处设有止水凹槽16，以在相邻两块管片的拼装端区域1形成对合的止水槽。
本发明在拼装综合管廊的过程中，将一个管片的位于一端的拼装端区域1的拼装端面13与另一个管片的位于一端的拼装端区域1的拼装端面13对齐接触，此时，一个管片的螺栓孔15与另一个管片的螺栓孔15对准，从其中一个管片的手孔14将螺栓插入其螺栓孔15，螺栓从相邻的两个管片内部穿过，在另一个管片的手孔14处用螺母螺接，螺接后，一个管片的止水凹槽16与另一个管片的止水凹槽16对合形成止水槽。
本发明的管片接头构造简单，简化了管片接头的设计与施工，可显著改善管片接头的承载能力，提高管片衬砌环的整体刚度，防水性能及密封性能极佳。
在另一技术方案中，相邻两块管片的相邻的拼装端区域1的所述拼装端面13上分别设有凸榫17或凹槽18，以形成相互吻合的凹凸榫。
本发明在相邻两块管片的其中一个管片上的拼装端区域1的所述拼装端面13上设置凸榫17或凹槽18，则另一个管片上的拼装端区域1的所述拼装端面13上对应设置凹槽18或凸榫17，以形成相互吻合的凹凸榫。
本发明的相邻两块管片相邻的拼装端区域1通过凹凸榫的结构密切对合，提高相邻管片的密封性能。
在另一技术方案中，所述连接组件为可插入所述螺栓孔15的弯螺栓和与之相配合的螺母，采用弯螺栓将相邻两块管片连接，简单实用，操作方便。
在另一技术方案中，所述管片为盾构管片，其厚度为300～450mm；所述螺栓孔15的弧度半径为300～400mm，根据管片的厚度确定螺栓孔15的弧度半径，精确设计，节约资源，降低综合管廊的成本。
在另一技术方案中，所述高性能混凝土的干粉料成分包括水泥、河砂、纳米金刚砂、钢纤维、碳纤维、麻丝、海泡石纤维、岩浆岩微粉、玄武岩微粉、镀铜微丝、防锈剂、聚羧酸减水剂、磷酸镁、三聚磷酸钠、硝酸钙、氯化钴。
本发明的拼装端区域1针对管片接头处易破易裂等缺陷，采用高性能混凝土预制，所用的高性能混凝土由多种成分混合，其均匀性及致密性良好，预制后的管片的抗冲击能力是使用普通混凝土的4～5倍，承载能力是使用普通混凝土的5～6倍，此外，耐热性、耐寒性也有很大提高，尤其对于接头处的承载能力大幅度提升，延长管片的使用寿命。
在另一技术方案中，一块管片的所述非拼装端区域2与所述拼装端区域1之间均由凸部3和凹部4共同形成相互吻合的榫卯结构，其中，所述非拼装端区域2在用普通混凝土预制时，其凸部3内部设置预应力钢筋31，所述预应力钢筋31伸出于所述非拼装端区域2的凸部3；所述拼装端区域1在用高性能混凝土预制时，其凹部4内部设置预应力钢筋孔41，以使所述预应力钢筋31插入所述预应力钢筋孔41内，所述非拼装端区域2和所述拼装端区域1各自的凹部4和凸部3相接触的面上均浇筑混凝土粘合剂，所述非拼装端区域2和所述拼装端区域1对合后的接缝处再次浇筑混凝土粘合剂，从而将所述非拼装端区域2和所述拼装端区域1连接。
本发明的拼装端区域1采用高性能混凝土预制，非拼装端区域2采用普通混凝土预制，大幅提高综合管廊接头的承载能力，且非拼装端区域2与拼装端区域1之间均由凸部3和凹部4共同形成相互吻合的榫卯结构，通过预应力钢筋31连接，并浇筑混凝土粘合剂，增强拼装端区域1与非拼装端区域2之间的连接，加强管片整体的承载能力，提高管片衬砌环的整体刚度。
在另一技术方案中，一块管片的所述拼装端区域1的凸部3与所述非拼装端区域2的凹部4相对的面上设置多个三棱柱凸起32，所述三棱柱凸起32的棱长方向与所述管片的厚度方向垂直，一块管片的所述非拼装端区域2的凹部4与所述拼装端区域1的凸部3相对的面上对应设置多个V形凹槽42，所述V形凹槽42与所述三棱柱凸起32相匹配，以容纳所述三棱柱凸起32，其中，所述三棱柱凸起32和所述V形凹槽42内均涂有混凝土粘合剂。
本发明在非拼装端区域2与拼装端区域1相对的面上设置互相匹配的三棱柱凸起32与V形凹槽42，增大非拼装端区域2与拼装端区域1的接触面积、分散应力，并涂有混凝土粘合剂，提高非拼装端区域2与拼装端区域1的粘结性。
在另一技术方案中，所述混凝土粘合剂包括以下重量份的原料：火山灰10～20份，硅酸盐水泥8～12份，纳米金刚砂7～9份，胶粉12～19份，环氧树脂15～22份，丙烯酸树脂6～10份，邻苯二甲酸二丁酯3～4份，松香树脂5～11份，阿拉伯胶14～20份，黄砂10～13份，海泥6～9份，纳米纤维素8～11份，纤维蛋白胶2～5份，环烷酸钴2～3份，防冻剂2～4份，消泡剂3～4份。
本发明所使用的混凝土粘合剂将多种成分复配，提升混凝土粘合剂的粘结性、耐疲劳性、抗裂口增长等性能，混凝土粘合剂不仅具有一般混凝土的坚实的性能，更具有极强的粘结性，也可使混凝土粘合剂与预应力钢筋31牢固的粘结。本发明所使用的混凝土粘合剂将拼装端区域1与非拼装端区域2密切的粘合，提高管片整体的强度及力学性能。
在另一技术方案中，每块管片位于管片的两端的一个所述拼装端区域1和位于管片中间的非拼装端区域2的面积比为1:3～5。本发明的拼装端区域1采用高性能混凝土预制，非拼装端区域2采用普通混凝土预制，合理的面积比不仅能够提升管片接头处的承载能力，同时可以适当降低综合管廊的整体成本。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，综合管廊包括由至少两块管片通过连接组件相互拼接而成的至少一个环，每块管片包括位于管片两端的拼装端区域和位于中间的非拼装端区域，拼装端区域采用高性能混凝土预制，非拼装端区域采用普通混凝土预制。
2.如权利要求1所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，所述拼装端区域包括位于所述环内的拼装内壁面、位于所述环外的拼装外壁面、连接拼装内壁面和拼装外壁面的拼装端面，所述拼装内壁面上开设手孔，从所述手孔的底部穿过所述拼装端区域的内部至所述拼装端面设有弧形的螺栓孔，在所述拼装端面上、位于所述螺栓孔上方、靠近所述拼装外壁面处设有止水凹槽，以在相邻两块管片的拼装端区域形成对合的止水槽。
3.如权利要求2所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，相邻两块管片的相邻的拼装端区域的所述拼装端面上分别设有凸榫或凹槽，以形成相互吻合的凹凸榫。
4.如权利要求2所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，所述连接组件为可插入所述螺栓孔的弯螺栓和与之相配合的螺母。
5.如权利要求2所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，所述管片为盾构管片，其厚度为300～450mm；所述螺栓孔的弧度半径为300～400mm。
6.如权利要求1所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，所述高性能混凝土的干粉料成分包括水泥、河砂、纳米金刚砂、钢纤维、碳纤维、麻丝、海泡石纤维、岩浆岩微粉、玄武岩微粉、镀铜微丝、防锈剂、聚羧酸减水剂、磷酸镁、三聚磷酸钠、硝酸钙、氯化钴。
7.如权利要求1所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，一块管片的所述非拼装端区域与所述拼装端区域之间均由凸部和凹部共同形成相互吻合的榫卯结构，其中，所述非拼装端区域在用普通混凝土预制时，其凸部内部设置预应力钢筋，所述预应力钢筋伸出于所述非拼装端区域的凸部；所述拼装端区域在用高性能混凝土预制时，其凹部内部设置预应力钢筋孔，以使所述预应力钢筋插入所述预应力钢筋孔内，所述非拼装端区域和所述拼装端区域各自的凹部和凸部相接触的面上均浇筑混凝土粘合剂，所述非拼装端区域和所述拼装端区域对合后的接缝处再次浇筑混凝土粘合剂，从而将所述非拼装端区域和所述拼装端区域连接。
8.如权利要求7所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，一块管片的所述拼装端区域的凸部与所述非拼装端区域的凹部相对的面上设置多个三棱柱凸起，所述三棱柱凸起的棱长方向与所述管片的厚度方向垂直，一块管片的所述非拼装端区域的凹部与所述拼装端区域的凸部相对的面上对应设置多个V形凹槽，所述V形凹槽与所述三棱柱凸起相匹配，以容纳所述三棱柱凸起，其中，所述三棱柱凸起和所述V形凹槽内均涂有混凝土粘合剂。
9.如权利要求7或8所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，所述混凝土粘合剂包括以下重量份的原料：火山灰10～20份，硅酸盐水泥8～12份，纳米金刚砂7～9份，胶粉12～19份，环氧树脂15～22份，丙烯酸树脂6～10份，邻苯二甲酸二丁酯3～4份，松香树脂5～11份，阿拉伯胶14～20份，黄砂10～13份，海泥6～9份，纳米纤维素8～11份，纤维蛋白胶2～5份，环烷酸钴2～3份，防冻剂2～4份，消泡剂3～4份。
10.如权利要求1所述的采用梯度混凝土的分片预制的装配式综合管廊，其特征在于，每块管片位于管片的两端的一个所述拼装端区域和位于管片中间的非拼装端区域的面积比为1:3～5。
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