CN112211101B - 一种用于桥墩桥台的供水联调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桥墩桥台的供水联调系统，由通水控制设备、供水包、换向装置、供水主管、管道泄压阀、管道增压泵、安全阀、水箱、抽水泵、抽水泵引管、江水过滤阀、江水、排水管、混水控制阀、混水主管、回水主管、换向装置、回水包依次闭环连接构成，为控制桥墩桥台混凝土内部冷却进水温度同时满足外部蓄水保温需求，在供水与回水主管间通过混水主管来二次利用冷却用水回水，将回水引入水箱内，通过将较高温度的冷却水回水和较低温度的江水混合来提高水箱内水温，通过控制混水控制阀的开度可以调控水箱内水的温度，使其可同时用于混凝土外部蓄水保温或内部通水冷却。通过采用该方法，可降低桥墩桥台混凝土的开裂风险。

Description

一种用于桥墩桥台的供水联调系统

【技术领域】

本发明属于桥墩桥台混凝土温控防裂领域，尤其涉及一种用于桥墩桥台的供水联调系统。

【背景技术】

道桥工程建设过程中，桥墩桥台大体积混凝土结构由于内部水化热的影响，通常会引起较大的温度应力，为控制桥墩桥台混凝土的温度降低其开裂风险，通常需要采取内部通水冷却和外部蓄水保温等温控措施。

但现有技术中缺乏对于桥墩桥台混凝土内部通水冷却和外部蓄水保温用水的供水系统的相关研究，常常导致实际供水不满足温控需求，进而引起较大的内外温差导致开裂，影响结构的长期运行安全。为克服以上技术缺陷，本文提出了一种用于桥墩桥台的供水联调系统。

【发明内容】

本发明提供了一种用于桥墩桥台的供水联调系统，所述系统由通水控制设备、供水包、换向装置、供水主管、管道泄压阀、管道增压泵、安全阀、水箱、抽水泵、抽水泵引管、江水过滤阀、江水、排水管、混水控制阀、混水主管、回水主管、换向装置、回水包依次闭环连接构成；

其中，所述供水主管与回水主管间通过混水主管二次利用冷却用水回水，将回水引入水箱内，通过将高温度的冷却水回水和低温度的江水混合来提高水箱内水温，通过控制所述混水控制阀的开度调控水箱内水的温度，使其同时用于桥墩桥台混凝土的外部蓄水保温和内部通水冷却。

在一个实施例中，优选地，所述供水包与回水包用于向桥墩桥台混凝土仓内冷却回路提供冷却水和回收冷却水，由含分叉支管的主管构成，所述分叉支管上安装有检修阀门，换向装置将流向切换后，供水包与回水包对调。

在一个实施例中，优选地，所述换向装置用于切换混凝土冷却水流方向，所述换向装置由四个含换向阀门的主管构成，以降低因水流方向固定不变造成的混凝土温差。

在一个实施例中，优选地，所述管道泄压阀安装于供水主管上，用于放空管道内的冗余压力，当所述管道内压力增大到安全阈值时自动开启。

在一个实施例中，优选地，所述管道增压泵安装于供水主管上，用于调节管道内的水流压力，基于实际通水流量与压力需求可确定所述管道增压泵的运行状态参数。

在一个实施例中，优选地，所述安全阀是可关闭的开闭式阀门。

在一个实施例中，优选地，所述水箱为储水与供水箱体，所述水箱的进水侧接收抽水泵抽的江水或混水主管回收的冷却回水，所述水箱的供水侧提供用于混凝土内部冷却或外部蓄水保温的养护水。

在一个实施例中，优选地，所述抽水泵用于从江内或其他取水地向水箱供水。

在一个实施例中，优选地，所述抽水泵引管连接江水与抽水泵的输水管路。

在一个实施例中，优选地，所述江水过滤阀是用于过滤江水中杂质和砂石。

在一个实施例中，优选地，所述排水管是用于回收弃水的管道系统。

在一个实施例中，优选地，所述通水控制设备是能够调控冷却水流量的自动化或智能化设备。

本发明实施例中，可实现对通水冷却水温与流量的联调，同时实现对桥墩混凝土温度的“内通水外保温”联控，可显著提高温控质量和效率，降低桥墩混凝土的开裂风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于桥墩桥台的供水联调系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的供水包/回水包的主视图的示意图；

图3为本发明一实施例的供水包/回水包的俯视图的示意图；

图4为本发明一实施例的供水包/回水包的侧视图的示意图；

图5为本发明一实施例的水箱的主视图的示意图；

图6为本发明一实施例的水箱的俯视图的示意图；

图7为本发明一实施例的水箱的侧视图的示意图；

图8为本发明一实施例的供水包/回水包的实物图；

图9为本发明一实施例的换向装置的实物图。

图中标记示意为：

1-通水控制设备，2-供水包，3-换向装置，4-换向阀，5-供水主管，6-管道泄压阀，7-管道增压泵，8-安全阀，9-水箱，10-抽水泵，11-抽水泵引管，12-江水过滤阀，13-江水，14-排水管，15-混水控制阀，16-混水主管，17-回水主管，18-回水包

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例的一种用于桥墩桥台的供水联调系统的结构示意图，如图1所示，用于桥墩桥台的供水联调系统由通水控制设备1、供水包2、换向装置3、供水主管5、管道泄压阀6、管道增压泵7、安全阀8、水箱9、抽水泵10、抽水泵引管11、江水过滤阀12、江水13、排水管14、混水控制阀15、混水主管16、回水主管17、换向装置3、回水包18依次闭环连接构成；

其中，所述供水主管5与回水主管17间通过混水主管16二次利用冷却用水回水，将回水引入水箱9内，通过将高温度的冷却水回水和低温度的江水混合来提高水箱9内水温，通过控制所述混水控制阀15的开度调控水箱内水的温度，使其同时用于桥墩桥台混凝土的外部蓄水保温和内部通水冷却。

在一个实施例中，优选地，所述供水主管5与回水主管17用于向桥墩桥台混凝土仓内冷却回路提供冷却水和回收冷却水，如图2和图3所示，其由含分叉支管的主管构成，所述分叉支管上安装有检修阀门31，便于管路检修。

供水主管的设计：

DN40单管最大流量考虑为5m³/h，而单个桥墩冷却回路及所需流量计算如表1所示。

表1

桥墩(总高15m)	回路数	所需最大总流量m<sup>3</sup>/h
			6m实心段	4	20
3.5mX#桥墩-01	3*2	30
			3.5mX#桥墩-02	3*2	30
2.0mX#蹲座	2	10
			合计	18	90

仓浇筑间歇期考虑为7d，最大冷却时长考虑为30d，因此，同一桥墩同一时刻同时用的最大回路数为14，最大流量为90m³/h，考虑水头损失，取为100m³/h。

考虑管道承压，管内流速不宜过大，基于经验，主管内流速建议控制在2m/s～2.5m/s，由连续性方程计算得出供水主管内径应为119mm～133mm，同时考虑直接抽取河水的沉积物影响，建议供水主管最终选为内径150mm的铸铁管。

每个供水主管上设计18个分叉支管(外径为48mm)，分别向18个支路(3台小型一体化智能通水设备)进行供水，考虑支管间距为150mm，两端间距考虑预留300mm，因此单个支管总长度为48×18+150×17+300×2＝4014mm。

在一个实施例中，优选地，所述换向阀4用于切换混凝土冷却水流方向，所述换向阀4由四个含换向阀门的主管构成，以降低因水流方向固定不变造成的混凝土温差。

在一个实施例中，优选地，所述管道增压泵7用于调节管道内的水流压力，基于实际通水流量与压力需求可确定所述管道增压泵的运行状态参数。

为了促进仓内冷却均匀，参考相关规范要求，建议在通水冷却时定期切换管道流向，以避免造成进水侧温度显著低于回水测的现象，降低开裂风险。配合人工控制增压泵及换向阀的开闭定期换向，其中，管道增压泵和换向阀的数量和参数如表2所示。

表2

在一个实施例中，优选地，所述管道泄压阀14用于放空管道内的冗余压力，当所述管道内压力增大到安全阈值时自动开启。

在一个实施例中，优选地，所述安全阀16是可关闭的开闭式阀门。

在一个实施例中，优选地，所述水箱9为储水与供水箱体，所述水箱9的进水侧接收抽水泵10抽的江水13或混水主管16回收的冷却回水，所述水箱的供水侧提供用于混凝土内部冷却或外部蓄水保温的养护水。

其中，单个桥墩的最大供水流量为100m³/h，基于水利等同类工程类比经验，同时考虑一定的安全裕度，建议水箱体积建议选择为10m³，以形成抽水与用水的动态循环。

考虑河水内可能有沉淀物，为了从水箱中部取水，水箱高度不宜过低，建议水箱尺寸为2m×2m×2.5m(长×宽×高)，取水位置设计为底部以上0.5m高程，内径150mm。

在一个实施例中，优选地，所述抽水泵10用于从江内或其他取水地向水箱9供水。

抽水泵的设计需要考虑抽水点距离水箱顶部的高差，考虑8个桥墩的最大工作面高程为第1#和8#桥墩，最高为EL1140m，河床高程考虑为EL1060m，水深10m，取水点考虑为水下5m，因此最大高差为1140+2.5-1060-5＝77.5m。

取水位置建议选在河流中部水深较深、淤积较少的位置，建议选在河内两桥墩之间的位置，计算取水点至最大供水点(即两岸桥墩)之间的距离，水平距离为728m，总引水管道长度大概为730m，考虑水头损失为730×0.02＝14.6m。

综上，建议选择抽水泵扬程为77.5m+14.6m＝92.1m以上。

在一个实施例中，优选地，所述抽水泵引管11连接江水与抽水泵的输水管路。

在一个实施例中，优选地，所述江水过滤阀12是用于过滤江水中杂质和砂石。

在一个实施例中，优选地，所述排水管14是用于回收弃水的管道系统。

在一个实施例中，优选地，所述通水控制设备1是能够调控冷却水流量的自动化或智能化设备。

本发明实施例中，可实现对通水冷却水温与流量的联调，同时实现对桥墩混凝土温度的“内通水外保温”联控，可显著提高温控质量和效率，降低桥墩桥台混凝土的开裂风险。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述系统由通水控制设备、供水包、换向装置、供水主管、管道泄压阀、管道增压泵、安全阀、水箱、抽水泵、抽水泵引管、江水过滤阀、江水、排水管、混水控制阀、混水主管、回水主管、换向装置、回水包依次闭环连接构成；

其中，所述供水主管与回水主管间通过混水主管二次利用冷却用水回水，将回水引入水箱内，通过将高温度的冷却水回水和低温度的江水混合来提高水箱内水温，通过控制所述混水控制阀的开度调控水箱内水的温度，使其同时用于桥墩桥台混凝土的外部蓄水保温和内部通水冷却；

所述供水包与回水包用于向桥墩桥台混凝土仓内冷却回路提供冷却水和回收冷却水，由含分叉支管的主管构成，所述分叉支管上安装有检修阀门，换向装置将流向切换后，供水包与回水包对调；

所述换向装置用于切换混凝土冷却水流方向，所述换向装置由四个含换向阀门的主管构成，以降低因水流方向固定不变造成的混凝土温差；

所述管道泄压阀安装于供水主管上，用于放空管道内的冗余压力，当所述管道内压力增大到安全阈值时自动开启；

所述管道增压泵安装于供水主管上，用于调节管道内的水流压力，基于实际通水流量与压力需求可确定所述管道增压泵的运行状态参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述安全阀是可关闭的开闭式阀门，安装于供水主管上。

3.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述水箱为储水与供水箱体，所述水箱的进水侧接收抽水泵抽的江水或混水主管回收的冷却回水，所述水箱的供水侧提供用于混凝土内部冷却或外部蓄水保温的养护水。

4.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述抽水泵用于从江内或其他取水地向水箱供水。

5.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述抽水泵引管连接江水与抽水泵的输水管路。

6.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述江水过滤阀是用于过滤江水中杂质和砂石。

7.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述排水管是用于回收弃水的管道系统。

8.根据权利要求1所述的一种用于桥墩桥台的供水联调系统，其特征在于，所述通水控制设备是能够调控冷却水流量的自动化或智能化设备。

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