CN111272343A - 一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置及方法,试验装置包括地基、内侧钢护筒、外侧钢护筒、反压牛腿、进水结构和对充气胶囊止充气的进气结构,所述预制托盘吊装套设在所述内侧钢护筒外,所述反压牛腿将所述预制承台压在所述外侧钢护筒顶部,所述外侧钢护筒、所述内侧钢护筒、所述预制承台和所述预制托盘围成一个密闭的水压模拟注水区,所述进水结构设有水压表并经所述外侧钢护筒连通所述水压模拟注水区。本发明由于水压模拟注水区底部的密闭效果十分可靠,因此能有效检测不同水压条件下充气胶囊和GINA止水带两种止水设计的密水性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置及方法。
背景技术
随着装配式建筑理念的大力推广与发展,大型跨海桥梁建设的装配化水平日益提升,桥梁结构物预制装配化率大幅增加。预制构件之间的连接往往成为桥梁结构耐久性设计的关键环节,为有效解决之一突出问题,现已发明了不同形式的桥梁构件预制安装设计方案,其中最为典型的有“承台墩身一体化预制安装”和“带有‘金钟罩’构造的预制墩身安装”等设计方案,创新设计方案有效改善了海洋环境下,特别是浪溅区部位桥梁结构的耐久性问题,其止水方案主要为充气胶囊止水和GINA止水带等两种止水装置设计。但上述设计方案均涉及连接部位止水设计的水密性问题,现有技术缺少能够预先检测不同水压条件下上述各部分止水设计的密水性能的装置,需要针对上述止水设计进行改良以验证桥梁连接部位止水设计密水性能的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置及方法,以解决现有技术中无法通过同一装置检测不同水压条件下两种止水设计的水密性效果的问题。
所述的用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,所述预制构件包括预制承台和预制托盘,所述预制承台通过所述GINA止水带压接在所述预制托盘顶部,所述预制托盘中设有用于与管桩密封连接的充气胶囊,其特征在于:还包括地基、内侧钢护筒、外侧钢护筒、反压牛腿、进水结构和对充气胶囊止充气的进气结构,所述地基上固定设置有所述内侧钢护筒和外侧钢护筒,所述内侧钢护筒位于所述外侧钢护筒内,所述预制托盘吊装套设在所述内侧钢护筒外,所述反压牛腿将所述预制承台压在所述外侧钢护筒顶部,内侧钢护筒与所述预制托盘之间通过充气后的充气胶囊密封连接,所述外侧钢护筒、所述内侧钢护筒、所述预制承台和所述预制托盘围成一个密闭的水压模拟注水区,所述进水结构设有水压表并经所述外侧钢护筒连通所述水压模拟注水区。
优选的,所述地基为混凝土地基并在顶部铺设有地基上垫钢板,所述内侧钢护筒和所述外侧钢护筒均垂直焊接在所述地基上垫钢板上,所述外侧钢护筒顶部安装有环形密封结构。
优选的,所述反压牛腿可拆卸固定在所述内侧钢护筒外侧,所述预制承台内侧与所述内侧钢护筒之间形成用于观察渗水情况的渗水观察区。
优选的,所述进水结构包括连接水源的进水管和设在所述进水管上的进水口阀门,所述水压表设于所述进水口阀门和所述外侧钢护筒的进水口之间,实验时所述水压模拟注水区充满水。
优选的,所述进气结构包括连接气源的进气管,所述进气管从所述预制承台上面经所述渗水观察区进入所述预制托盘中并通过所述预制托盘中的预留通路连接到所述充气胶囊,所述进气管上设有进气口阀门和气压表。
优选的,所述内侧钢护筒顶部内侧焊接有支撑牛腿,所述支撑牛腿上设置有多个同步顶升千斤顶,所述同步顶升千斤顶支撑所述内侧钢护筒上方的吊具,所述吊具径向伸出所述内侧钢护筒的部分通过所述钢绞线连接所述预制托盘。
本发明还提供了一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,采用上述的用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,本方法具体步骤如下:
步骤一、浇筑混凝土方形地基,并在其顶面设置地基上垫钢板,在所述地基上垫钢板上焊接所述内侧钢护筒和所述外侧钢护筒,将所述进水管与所述外侧钢护筒的进水口连接;
步骤二、在所述预制托盘上设置好充气胶囊和进气结构,通过吊具将所述预制托盘吊装套设到所述内侧钢护筒外;
步骤三、在所述预制托盘顶面设置GINA止水带;
步骤四、吊装预制承台套在所述内侧钢护筒外,放于所述外侧钢护筒顶部,再通过可拆卸固定结构安装反压牛腿将预制承台压好;
步骤五、让同步顶升千斤顶向上顶升,向上吊起所述预制托盘压缩GINA止水带;
步骤六、对充气胶囊充气保持一定压力,向水压模拟注水区注水并控制水压在不同值的情况下分别保持一定时间,通过观察渗水观测区有无渗水现象验证对应水压下止水设计的密水性能。
优选的,所述内侧钢护筒外周向均匀设有可拆卸固定结构,所述可拆卸固定结构包括焊接接在所述内侧钢护筒上的矩形固定管和螺纹连接在所述矩形固定管顶部的螺纹压杆,所述螺纹压杆至少有一个,所述螺纹压杆上端固定有把手而下端固定有压板,安装所述反压牛腿时将所述反压牛腿一端插入所述矩形固定架内,然后转动把手将所述反压牛腿压紧固定。
优选的,所述环形密封结构包括横截面为C形的C型密封圈和M型压环,焊接所述外侧钢护筒前,将C型密封圈扣到所述外侧钢护筒顶端并将M型压环扣到所述C型密封圈顶部。
优选的,所述进气结构的充气压力控制为0.35MPa,所述进水口阀门采用可调式压力调节阀,所述进水结构结合水压表示数控制所述水压模拟注水区内水压,水压分别控制为0.1MPa、0.15MPa和0.2MPa,保持各水压条件72小时。
本发明具有如下优点:本发明通过内外两层钢护筒与地基上的钢板焊接形成了对预制托盘和预制承台的可靠支撑并保证了底部连接的密封性能,在外侧钢护筒顶部设置了环形密封结构,环形密封结构在反压牛腿和预制承台的压力作用下有效保证了密封性。因此当同步顶升千斤顶向上吊起预制托盘并对充气胶囊充气后形成了密闭性可靠的水压模拟注水区,并且环形密封结构和水压模拟注水区底部的密闭效果都十分可靠,因此能通过本试验装置有效检测不同水压条件下充气胶囊和GINA止水带两种止水设计的密水性能。
而且本装置和方法因为采用可拆卸的反压牛腿安装结构,因此能对多组预制构件的止水设计进行测量,并可以重复测量,保证测试结果的可靠性。这样能有效保证止水设计的密水性能,防止组件问题造成现场施工事故,大大提高了预制构件连接处密水性能的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图。
图2为本发明中试验装置的三维结构剖面图。
图3为本发明中试验装置的吊具与预制托盘连接结构的结构示意图。
图4为本发明中试验方法的操作步骤1的示意图。
图5为本发明中试验方法的操作步骤2与操作步骤3的示意图。
图6为本发明中试验方法的操作步骤4的示意图。
图7为图6中圆形区域的局部放大图。
图8为本发明中试验方法的操作步骤5的示意图。
图9为本发明中试验方法的操作步骤6对充气胶囊充气的示意图。
图10为本发明中试验方法的操作步骤6对水压模拟注水区注水的示意图。
图11为本发明中可拆卸固定结构的结构示意图。
图12为本发明中环形密封结构的结构示意图。
附图中的标记为:1、地基,2、地基上垫钢板,3、内侧钢护筒,4、支撑牛腿,5、同步顶升千斤顶,6、进水口阀门,7、水压表,8、外侧钢护筒,9、预制托盘,10、充气胶囊,11、进气口阀门,12、气压表,13、GINA止水带,14、钢绞线,15、吊具,16、吊具吊点,17、预制承台,18、承台吊点,19、反压牛腿,20、矩形固定管,21、螺纹压杆,22、压板,23、把手,24、C型密封圈,25、M型压环,A、水压模拟注水区,B、渗水观测区。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明具体实施方式作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1-12所示,本发明提供了一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,预制构件包括预制承台17和预制托盘9,所述预制承台17通过所述GINA止水带13压接在所述预制托盘9顶部,所述预制托盘9中设有用于与管桩密封连接的充气胶囊10。而本试验装置包括地基1、内侧钢护筒3、外侧钢护筒8、反压牛腿19、进水结构和对充气胶囊10止充气的进气结构,所述地基1上固定设置有所述内侧钢护筒3和外侧钢护筒8,所述内侧钢护筒3位于所述外侧钢护筒8中心处,所述预制托盘9吊装套设在所述内侧钢护筒3外,所述反压牛腿19将套在所述内侧钢护筒3外的预制承台17压在所述外侧钢护筒8顶部,内侧钢护筒3与所述预制托盘9之间通过充气后的充气胶囊10密封连接,所述外侧钢护筒8、所述内侧钢护筒3、所述预制承台17和所述预制托盘9围成一个密闭的水压模拟注水区A,所述进水结构设有水压表7并经所述外侧钢护筒8连通所述水压模拟注水区A。内侧钢护筒3的直径应与施工中采用的钢管桩直径相同。
所述地基1为混凝土地基1并在顶部铺设有地基上垫钢板2,所述内侧钢护筒3和所述外侧钢护筒8均垂直焊接在所述地基上垫钢板2上,所述外侧钢护筒8顶部安装有环形密封结构。这样通过焊接连接的水压模拟注水区A底部保证密闭效果,顶部的环形密封结构则能在预制承台17压力和反压牛腿19作用下确保与预制承台17的水密性。
所述环形密封结构包括横截面为C形的C型密封圈24和M型压环25,所述M型压环25的截面为M形,两侧为压在C型密封圈24内外侧的侧边部分,顶部为中心向下凹陷的弧形顶面,当弧形顶面被压平时促使侧边部分内收从而夹紧C型密封圈24确保水密性好。
所述反压牛腿19可拆卸固定在所述内侧钢护筒3外侧,所述预制承台17内侧与所述内侧钢护筒3之间形成用于观察渗水情况的渗水观察区。所述内侧钢护筒3外周向均匀设有可拆卸固定结构,所述可拆卸固定结构包括焊接接在所述内侧钢护筒3上的矩形固定管20和螺纹连接在所述矩形固定管20顶部的螺纹压杆21,所述螺纹压杆21上端固定有把手23而下端固定有压板22。所述螺纹压杆21通常沿矩形固定管20方向设置2-3个,可以更多但至少要有1个。
所述进水结构包括连接水源的进水管和设在所述进水管上的进水口阀门6,所述水压表7设于所述进水口阀门6和所述外侧钢护筒8的进水口之间,实验时所述水压模拟注水区A充满水。所述进水口阀门6采用可调式压力调节阀,所述进水结构结合水压表7示数控制所述水压模拟注水区A内水压
所述进气结构包括连接气源的进气管,所述进气管从所述预制承台17上面经所述渗水观察区进入所述预制托盘9中并通过所述预制托盘9中的预留通路连接到所述充气胶囊10,所述进气管上设有进气口阀门11和气压表12。
所述内侧钢护筒3顶部内侧焊接有支撑牛腿4,所述支撑牛腿4上设置有多个同步顶升千斤顶5,所述同步顶升千斤顶5支撑所述内侧钢护筒3上方的吊具15,所述吊具15径向伸出所述内侧钢护筒3的部分通过所述钢绞线14连接所述预制托盘9,所述同步顶升千斤顶5顶升所述吊具15吊起所述预制托盘9以压缩所述GINA止水带13。所述吊具15和所述预制承台17顶部分别设有吊具吊点16和承台吊点18。
本发明还提供一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,采用上述的试验装置,具体步骤如下:
步骤一、先浇筑混凝土方形地基1,并在其顶面设置地基上垫钢板2,在内侧钢护筒3上端内侧焊接支撑牛腿4并设置同步顶升千斤顶5,将C型密封圈24扣到所述外侧钢护筒8顶端并将M型压环25扣到所述C型密封圈24顶部。将C型密封圈24扣到所述外侧钢护筒8顶端并将M型压环25扣到所述C型密封圈24顶部。然后在所述地基上垫钢板2上焊接所述内侧钢护筒3和所述外侧钢护筒8,焊接前调整二者位置保证二者同心,焊接后将所述进水管与所述外侧钢护筒8的进水口连接。
步骤二、在所述预制托盘9的内侧凹槽布置好充气胶囊10后再设置进气结构实现副充气胶囊10的充气,进气管分为两段,一段连接所述充气胶囊10经预制托盘9中的预留通路穿出,另一段连接气源并设有进气口发明和气压表12。之后将所述预制托盘9与所述吊具15通过钢绞线14连接,再将所述预制托盘9吊装套设到所述内侧钢护筒3外,将吊具15放置在所述同步顶升千斤顶5上,注意保证预制托盘9的顶部低于所述外侧钢护筒8的顶部。此后将两段进气管连接在一起。
步骤三、在所述预制托盘9顶面设置GINA止水带13。GINA止水带1313与预制托盘9接触面需确保预制托盘9的表面平整度,接触区域水平度按3/1000控制。GINA止水带13压缩前高度为11cm。
步骤四、吊装预制承台17套在所述内侧钢护筒3外,将预制承台17放到所述外侧钢护筒8顶部,所述预制承台17压到所述M型压环25顶面挤压M型压环25侧边部分向内压紧所述C型密封圈24。将所述反压牛腿19一端插入所述矩形固定架内,然后转动把手23将各个压板22压下固定所述反压牛腿19压紧,固定后的各个反压牛腿19将预制承台17压好。所述预制承台17压到所述M型压环25顶面挤压M型压环25的侧边部分向内压紧所述C型密封圈24。
步骤五、让同步顶升千斤顶5同步向上顶升,通过吊具15向上吊起所述预制托盘9压缩GINA止水带13。GINA止水带13压缩前高度为11cm,压缩后高度为8cm,压缩高度为3cm,压缩应当达到适合的水密性能。
步骤六、通过进气结构对充气胶囊10充气,根据气压表12示数将气压控制在0.35MPa。然后通过进水结构向水压模拟注水区A注水,注水压力大于0.2MPa。当水注满后结合水压表7示数通过调节所述进水口阀门6控制所述水压模拟注水区A内水压,水压分别控制为0.1MPa、0.15MPa和0.2MPa三种条件,在不同水压条件下均保持上述气压和水压72小时,在此时间内试验人员通过观察渗水观测区B有无渗水现象验证不同水压条件下止水设计的密水性能。
而且本装置和方法因为采用可拆卸的反压牛腿19安装结构,因此能对多组预制构件的止水设计进行测量,并可以重复测量,保证测试结果的可靠性。而且水压模拟注水区A的底部和外侧连接处的水密性可靠,因此能保证进水结构有效控制水压变化,不会发生在充气胶囊10和GINA止水带13以外的部分发生渗水,从而令渗水观测区B的观测结果可靠准确,防止因其他部分渗水影响测试结果。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,所述预制构件包括预制承台(17)和预制托盘(9),所述预制承台(17)通过所述GINA止水带(13)压接在所述预制托盘(9)顶部,所述预制托盘(9)中设有用于与管桩密封连接的充气胶囊(10),其特征在于:还包括地基(1)、内侧钢护筒(3)、外侧钢护筒(8)、反压牛腿(19)、进水结构和对充气胶囊(10)止充气的进气结构,所述地基(1)上固定设置有所述内侧钢护筒(3)和外侧钢护筒(8),所述内侧钢护筒(3)位于所述外侧钢护筒(8)内,所述预制托盘(9)吊装套设在所述内侧钢护筒(3)外,所述反压牛腿(19)将所述预制承台(17)压在所述外侧钢护筒(8)顶部,内侧钢护筒(3)与所述预制托盘(9)之间通过充气后的充气胶囊(10)密封连接,所述外侧钢护筒(8)、所述内侧钢护筒(3)、所述预制承台(17)和所述预制托盘(9)围成一个密闭的水压模拟注水区(A),所述进水结构设有水压表(7)并经所述外侧钢护筒(8)连通所述水压模拟注水区(A)。
2.根据权利要求1所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,其特征在于:所述地基(1)为混凝土地基(1)并在顶部铺设有地基上垫钢板(2),所述内侧钢护筒(3)和所述外侧钢护筒(8)均垂直焊接在所述地基上垫钢板(2)上,所述外侧钢护筒(8)顶部安装有环形密封结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,其特征在于:所述反压牛腿(19)可拆卸固定在所述内侧钢护筒(3)外侧,所述预制承台(17)内侧与所述内侧钢护筒(3)之间形成用于观察渗水情况的渗水观察区。
4.根据权利要求1所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,其特征在于:所述进水结构包括连接水源的进水管和设在所述进水管上的进水口阀门(6),所述水压表(7)设于所述进水口阀门(6)和所述外侧钢护筒(8)的进水口之间,实验时所述水压模拟注水区(A)充满水。
5.根据权利要求3所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,其特征在于:所述进气结构包括连接气源的进气管,所述进气管从所述预制承台(17)上面经所述渗水观察区进入所述预制托盘(9)中并通过所述预制托盘(9)中的预留通路连接到所述充气胶囊(10),所述进气管上设有进气口阀门(11)和气压表(12)。
6.根据权利要求1-5中任一所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,其特征在于:所述内侧钢护筒(3)顶部内侧焊接有支撑牛腿(4),所述支撑牛腿(4)上设置有多个同步顶升千斤顶(5),所述同步顶升千斤顶(5)支撑所述内侧钢护筒(3)上方的吊具(15),所述吊具(15)径向伸出所述内侧钢护筒(3)的部分通过所述钢绞线(14)连接所述预制托盘(9)。
7.一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,其特征在于:采用根据权利要求1-6中任一所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的试验装置,具体步骤如下:
步骤一、浇筑混凝土方形地基(1),并在其顶面设置地基上垫钢板(2),在所述地基上垫钢板(2)上焊接所述内侧钢护筒(3)和所述外侧钢护筒(8),将所述进水管与所述外侧钢护筒(8)的进水口连接;
步骤二、在所述预制托盘(9)上设置好充气胶囊(10)和进气结构,通过吊具(15)将所述预制托盘(9)吊装套设到所述内侧钢护筒(3)外;
步骤三、在所述预制托盘(9)顶面设置GINA止水带(13);
步骤四、吊装预制承台(17)套在所述内侧钢护筒(3)外,放于所述外侧钢护筒(8)顶部,再通过可拆卸固定结构安装反压牛腿(19)将预制承台(17)压好;
步骤五、让同步顶升千斤顶(5)向上顶升,向上吊起所述预制托盘(9)压缩GINA止水带(13);
步骤六、对充气胶囊(10)充气保持一定压力,向水压模拟注水区(A)注水并控制水压在不同值的情况下分别保持一定时间,通过观察渗水观测区(B)有无渗水现象验证对应水压下止水设计的密水性能。
8.根据权利要求7所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,其特征在于:所述内侧钢护筒(3)外周向均匀设有可拆卸固定结构,所述可拆卸固定结构包括焊接接在所述内侧钢护筒(3)上的矩形固定管(20)和螺纹连接在所述矩形固定管(20)顶部的螺纹压杆(21),所述螺纹压杆(21)至少有一个,所述螺纹压杆(21)上端固定有把手(23)而下端固定有压板(22),安装所述反压牛腿(19)时将所述反压牛腿(19)一端插入所述矩形固定架内,然后转动把手(23)将所述反压牛腿(19)压紧固定。
9.根据权利要求8所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,其特征在于:所述环形密封结构包括横截面为C形的C型密封圈(24)和M型压环(25),焊接所述外侧钢护筒(8)前,将C型密封圈(24)扣到所述外侧钢护筒(8)顶端并将M型压环(25)扣到所述C型密封圈(24)顶部。
10.根据权利要求9所述的一种用于预制构件连接部位密水性检测的方法,其特征在于:所述进气结构的充气压力控制为0.35MPa,所述进水口阀门(6)采用可调式压力调节阀,所述进水结构结合水压表(7)示数控制所述水压模拟注水区(A)内水压,水压分别控制为0.1MPa、0.15MPa和0.2MPa,保持各水压条件72小时。
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