CN110630028A - 一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置 - Google Patents
一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,包括:反力环和弹性管;反力环布置在需施加预应力结构的内侧或外侧,弹性管布置与反力环与需施加预应力结构之间,弹性管具有进浆口和出浆(气)口,弹性管内能够灌注固结浆料并使弹性管膨胀;弹性管压紧反力环与需施加预应力结构;弹性管内灌注固结浆料并固结后,反力环提供反力,并通过弹性管及其内部的已固结的固结浆料传递至需施加预应力结构。本发明能够对原有结构不产生损伤,可以工厂化制作产品,应对结构物不平整等不利因素,有效的恢复或提高柱、环(管)构件的承载能力,提高工程质量,取消加工及埋设锚具施工量,减少施工时间,不受环境湿度等影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,属于柱、环、管、隧洞结构加固技术领域。
背景技术
预应力结构,是通过对高强材料预先产生较大的变形,使其对结构产生预压应力或预拉应力,可以充分发挥钢绞线、碳纤维、碳纤维板等材料的抗拉性能和混凝土等材料抗压性能,避免混凝土等材料开裂。
一般预应力高强材料设有锚固端、张拉端,体外预应力时锚固端、张拉端装置需要通过化学锚栓、结构胶固定的结构上,易对原有结构造成损伤,且工作量较大。预应力施加过程中,材料与结构物间产生相对位移,存在摩阻力,且会对材料产生摩擦损伤。
发明内容
本发明要解决技术问题是:克服现有技术的缺点,提供一种高压弹性管内充填固化材料实现柱、环型等结构环向预应力加固的装置。
为了解决上述技术问题,本发明提出的技术方案是:一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,包括:反力环和弹性管;所述反力环布置在需施加预应力结构的内侧或外侧,所述弹性管布置与所述反力环与需施加预应力结构之间,所述弹性管具有进浆口和出浆口,所述弹性管内能够灌注固结浆料并使所述弹性管膨胀;所述弹性管压紧所述反力环与需施加预应力结构;所述弹性管内灌注所述固结浆料并固结后,所述反力环提供反力,并通过所述弹性管及其内部的已固结的固结浆料传递至所述需施加预应力结构。
上述方案进一步的改进在于:所述需施加预应力结构包括圆柱、圆环、管状、隧道、棱柱结构的构件。
上述方案进一步的改进在于:所述弹性管由气胀管和罩在其上的高强网罩组成。
上述方案进一步的改进在于:所述弹性管在布置在所述反力环与需施加预应力结构之间之前能够进行抽真空或排气处理。
上述方案进一步的改进在于:所述固结浆料包括有发泡材料。
上述方案进一步的改进在于:所述固结浆料由高压充填浆液设备灌入所述弹性管。
上述方案进一步的改进在于:所述反力环是钢环、碳纤维板环、钢筋混凝土环、生物纤维(环或其它高强材料环。
上述方案进一步的改进在于:所述弹性管可以采用内、外两层管,外层管作为二次补压,或克服预应力损失运用。
本发明提供的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,利用流塑状浆液可以在密闭的容器、管道中传递压强的原理。采用具有耐高压的弹性管约束,充填流塑状浆液时,弹性管有向圆形方向变化趋势,若这种趋势受到阻挡约束,则会对阻挡物产生压力,在一定范围压力大小等于管内压强。将耐高压弹性管内充填一定强度及模量的固结材料,避免耐高压管老化破坏;可以给管(环)、提供内、外部预应力;通过固结材料,可以对结构持续、安全地提供预应力;多层复合而成的套管,可以实现根据变化补充压浆,抵销应力损失;相较于现有的多种施工方式,本发明能够对原有结构不产生损伤,可以工厂化制作产品,应对结构物不平整等不利因素,有效的恢复或提高柱、环(管)构伯的承载能力,提高工程质量,取消加工及埋设锚具施工量,减少施工时间,不受环境湿度等影响。若作为止水措施,可以配合止水带、弹性嵌缝材料使用,或充填变形能力强的固结材料。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个优选的实施例1结构示意图。
图2是图1中侧视剖面结构示意图。
图3是图2加载状态结构示意图。
图4是本发明一个优选的实施例2结构示意图。
图5是本发明一个优选的实施例3结构示意图。
图6是本发明一个优选的实施例4结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,如图1和图2,包括:反力环3和弹性管2;反力环3布置在需施加预应力结构1的外侧,弹性管2布置与反力环3与需施加预应力结构1之间,弹性管2具有进浆口21和出浆口22,弹性管2内能够灌注固结浆料并使弹性管膨胀;弹性管2压紧反力环3与需施加预应力结构1;弹性管2内灌注固结浆料并固结后,反力环3提供反力,并通过弹性管2及其内部的已固结的固结浆料传递至需施加预应力结构1。弹性管2由气胀管和罩在其上的高强网罩组成。
本实施例1以管状结构为例,如图1;具体的,需施加预应力结构可以是圆柱、圆环、管状、隧道、棱柱等多种结构的构件。
具体,将弹性管2置于环向闭合反力环1与需施加预应力结构2之间,其中弹性管2的具有进浆口21和出浆口22,并具有阀门;然后,使用高压充填浆液设备给弹性管2内高压充填固结材料,使需施加预应力结构2承受压力;最后,压入的浆材固结后达到设计强度,可以持续给需施加预应力结构2提供预压应力。
如图3,提供环向约束力后,可以提高管道整体性,抵抗内压、外压能力,纵向抗压能力。该方法区别于传统环向预应力施加方法,可以避免锚固端、张拉端问题,没有摩阻力以及锚具锚口预应力损失。
当弹性管2为环形时,或一端封闭时,进浆口21和出浆口可以合二为一。
弹性管2可以通过抽真空使其体积变小,变扁平状 ,从而更易布置和填充。
固结浆料中能够添加发泡材料,进一步增加固结后的体积,从而更有效的施加压力。
本实施例中的反力环3是钢环,根据现成需求,也可使用混凝土环;或者钢丝、钢绞线、碳纤维布、碳纤维板、生物纤维(竹、麻等)等能够拉伸提供张力的材料。
实施例2
如图4,本实施例2是在管道内进行加固,在管道内预先架设反力环2,在反力环2与管道1之间布置耐高压具有一定约束的弹性管2;对弹性管2充灌固结材料,当灌注压力达到设计值,且排出内部所有空气,锁住阀门;在压力作用下,钢质反力环2支撑产生压应力,给被加固的内壁施加了径向力;固结材料固化后,可以通过自身的强度持续维持钢圈支撑内力,确保安全、持续地给管壁(隧道壁)施加预应力,可以提高或恢复管材承受外部压力荷载能力。
实施例3
如图5,通过弹性管内充填固结材料实现管接缝防渗漏。该种处理办法,可以使管节抵搞内、外水压。
首先,用弹性止水材料粘贴在两节管道结缝处,形成个封闭的圈;然后将有弹性管置于环向闭合高强抗拉预应材料与弹性止水材料间;再给弹性管内高压充填固结材料,使被弹性水止材料及管外壁承受压力;最后,压入的固结材料固结后达到设计强度,可以持续给管道壁提供预压应力。可以作为承插连接缝防渗及加固措施。
提供环向约束力后,可以提高管道连接部位整体性,抵抗内压、外压能力;采用弹性止水材料,可以提高接触面抗渗能力。该方法区别于传统套管节防渗方法,约束材料境外为柔性,由于预应力材料中持续有压力存在,抗渗性有较好的保障。
弹性管内充填压力确定,可以视管内水压力大小而定。
对于高寒、高温差地区,可以加厚弹性止水材料,以材料的剪切拉伸能力满足管节纵向相对位移;或者运用两个闭环约束弹性止水材料两边,达到满足相对位移的要求。也可以运用组合管,即2根弹性管组合在一起。
实施例4
如图6,通过弹性管2内充填弹性材料实现承插防渗漏,管A、B两节通过子母口连接,在子口安装弹性管,承插之后通过进浆口21灌注弹性固化材料,或微膨胀材料,最终达到抗渗性。其中弹性管2管壁可以具有一定的自粘性能,可以更好地起到防渗作用。
本发明提供的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,不局限于环状,在适应性改变弹性管形状后,还可以用于两平面、弧形面等多种结构之间施加预应力或密封之用,操作人员完全可以根据现场需要进行设计和生产各种形状的弹性管,以满足其需要。
弹性管可以采用内、外两层管,外层管作为二次补压,或克服预应力损失运用。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案,除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案,均为本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于,包括:反力环和弹性管;所述反力环布置在需施加预应力结构的内侧或外侧,所述弹性管布置与所述反力环与需施加预应力结构之间,所述弹性管具有进浆口和出浆口,所述弹性管内能够灌注固结浆料并使所述弹性管膨胀;所述弹性管压紧所述反力环与需施加预应力结构;所述弹性管内灌注所述固结浆料并固结后,所述反力环提供反力,并通过所述弹性管及其内部的已固结的固结浆料传递至所述需施加预应力结构。
2.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述需施加预应力结构包括圆柱、圆环、管状、隧道、棱柱结构的构件。
3.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述弹性管由气胀管和罩在其上的高强网罩组成。
4.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述弹性管在布置在所述反力环与需施加预应力结构之间之前能够进行抽真空处理。
5.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述固结浆料包括有发泡材料等自身体积可膨胀材料。
6.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述固结浆料由高压充填浆液设备灌入所述弹性管。
7.根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置,其特征在于:所述反力环是钢环、碳纤维板环、钢筋混凝土环、生物纤维环或其它高强材料环。
8. 根据权利要求1所述的高压弹性管内充填固化材料环向预应力加固的装置, 其特征在于:所述弹性管可以采用内、外两层管,外层管作为二次补压,或克服预应力损失运用。
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CN111535832A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-14 | 南京地铁集团有限公司 | 一种高强度盾构隧道加固结构的施工方法 |
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2019
- 2019-09-09 CN CN201910849747.7A patent/CN110630028A/zh active Pending
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