CN1323254C - 超大口径向心应力高压输水管及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超大口径向心应力高压输水管及其制备工艺，所述的管体内设置有由纵筋和环筋制成圆筒形骨架，圆筒形骨架上均匀固定有呈纵向扭旋状设置的且扭旋方向相反的斜向筒管，斜向筒管内设置有在管体两端由锚具固定的经张拉产生了预应力的钢绞线，本发明所述的制备工艺包括承重定位台的制作、骨架及骨架上筒管的制作和固定、混凝土的浇筑、钢绞线的张拉与锚固以及管段间钢绞线的连接，本发明输水管可承受内外荷载产生的拉应力，保证向心应力管体不出现拉应力作用下的开裂，有效提高抗剪、抗弯的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种超大口径向心应力高压输水管及其制备工艺。
背景技术
目前用传统工艺生产的预应力混凝土输水管，因受工艺、制备条件的限制不能生产内径超过3米的耐高压输水管道。引进国外技术生产的PCCP预应力钢筒输水管，受工艺、制备条件的限制只能生产内径4米的管道，因管口采用承插式接口方式达不到全封闭标准，会造成接口漏水，且深埋会出现轴向裂缝，还因造价特别高不适合大流量、大规模、大区域的调水工程的使用。本专利申请人(原衡水泰昌预应力有限公司现变更为衡水长江预应力有限公司)于2001年4月13日申请“一种大口径预应力混凝土管及其制备工艺”已获得专利权，专利号01110638.7。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可承受内外荷载产生的拉应力，保证向心应力管体不出现拉应力作用下的开裂，有效提高抗剪、抗弯的性能的超大口径向心应力高压输水管。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括混凝土管体和设置在管体内的由纵筋和环筋制成的圆筒形骨架，其特征在于圆筒形骨架上均匀固定有和圆筒形骨架的中轴线呈纵向扭旋状设置的且扭旋方向相反的斜向筒管，扭旋方向相反的斜向筒管在圆筒形骨架上构成筒管网，斜向筒管内设置有在管体两端由锚具固定的经张拉产生了预应力的钢绞线。
本发明在混凝土管体内的圆筒形骨架内设置有由纵筋和环筋制成的里层圆筒形骨架，里层圆筒形骨架上固定有纵向筒管，纵向筒管内设置有在管体两端由锚具固定的经张拉产生了预应力的钢绞线。
本发明在混凝土管体内的圆筒形骨架外设置有由纵筋和环筋制成的外层圆筒形骨架，外层圆筒形骨架上固定绕置有环状筒管，环状筒管内设置有在管体上由锚具固定的经张拉产生了预应力的钢绞线。
本发明在里层圆筒形骨架上固定有和圆筒形骨架的中轴线呈平行设置的纵向筒管。
本发明在外层圆筒形骨架上固定设置有呈相互间平行或交叉设置的环向筒管。
本发明在外层圆筒形骨架上固定有和外层圆筒形骨架的中轴线呈垂直设置的相互间平行的环向筒管。
本发明所述的斜向筒管可呈均匀排列固定设置在圆筒形骨架的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在圆筒形骨架的内外侧。
本发明所述的纵向筒管可呈均匀排列固定设置在里层圆筒形骨架的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在里层圆筒形骨架的内外侧。
本发明所述的环状筒管可呈均匀排列固定设置在外层筒形圆骨架的内侧或外侧，也可呈均匀交叉间隔排列固定设置在外层圆筒形骨架的内外侧。
本发明高压输水管的制备工艺包括下列步骤：
第一步 承重定位台的制作：打地基垫层，再用混凝土浇筑；
第二步 骨架制作：即利用非预应力的钢筋作为纵筋和环筋分别制作成里、中、外三层环型骨架；
第三步 固定筒管(波纹管)：将预应力钢绞线分别穿入斜向、纵向和环向筒管中；将穿有斜向、纵向预应力钢绞线的筒管分别均匀地固定于环形骨架上；将穿有环向预应力钢绞线的波纹管或塑料管均匀固定于圆形骨架上，其两端交叉固定于管体底座的锚孔中；
第四步 支架模板：将外模板用螺栓固定在承重定位台上，再将内模板固定在外模板的两端。
第五步 混凝土浇筑：将搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中；
第六步 震捣成型：将混凝土按工艺技术要求震捣成型；
第七步 张拉钢绞线并用锚具锚固：当浇筑于管体模板中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时，将穿入斜向、纵向和环向波纹管内的两端套入锚具孔中的钢绞线，按工艺要求张拉使之产生向心力或纵向预应力；
第八步 灌浆凝固：当张拉钢绞线产生的力值达到要求后，用高标号水泥注入筒管内凝固；
第九步 拆模养护：当注入波纹管内的高标号水泥强度达到95％时，拆掉模板并养护；
第十步 钢绞线连接：制作出一个管段后再将构成圆形骨架上的斜向筒管和纵向筒管中的钢绞线与另一个预制管段的斜向或纵向钢绞线连接；
第十一步 非预应力筋连接：将两个管段的纵向非预应力筋即纵筋连接；
第十二步 第二段管的制作：重复上述步骤制作第二管段；
第十三步 当由管段构成的管体达到设计长度时，把橡胶止水带一端浇移筑于管体端部，重复制作另一管体时，再把橡胶止水带的另一端浇筑于另一管体端部，这样由重复制作的若干管体形成输水管线。
本发明的积极效果如下：本发明可按工况要求优化管体结构。采用“环型网状结构”的新模式，在承受外荷载前先对混凝土管壁预加压力，使整体结构形成“向心应力状态”，从而可以抵消由于“内外荷载”产生的全部或部分拉应力，保证向心应力管体不出现拉应力和拉应力作用下的开裂。采用预应力“纵向连接”的新技术，结合“柔性基础理论”，利用“承座隔震装置”在管道的施工过程中，接工况要求把相邻的管体连成达百米的“超长管体”，增强了抗剪、抗弯的性能，具备了整体抗位移、抗震的条件。
附图说明
附图1为本发明结构示意图
附图2为本发明附图1A-A处和管体中轴线垂直的横截面剖视图
附图3为本发明附图1的B部放大图
附图4为本发明附图2的C部放大图
附图5为本发明使用状态外观图
附图6为本发明设置在外层骨架上的环向筒管呈交叉设置示意图
附图7为本发明输水管连续施工整体结构示意图
在附图中：1管体、2环筋、3纵筋、4外层圆筒形骨架、5圆筒形骨架、6里层圆筒形骨架、7钢绞线、8纵向筒管、9斜向筒管、10环状筒管、11锚具、12管段连接处、13管体连接处、14止水带、15承重定位台
具体实施方式
如附图1、2所示，本发明包括混凝土管体1和设置在管体1内的由纵筋3和环筋2制成的圆筒形骨架5，圆筒形骨架5上均匀固定有和圆筒形骨架5的中轴线呈纵向扭旋状设置的且扭旋方向相反的斜向筒管9，扭旋方向相反的斜向筒管9在圆筒形骨架5上构成筒管网，斜向筒管9内设置有在管体1两端由锚具11固定的经张拉产生了预应力的钢绞线7。
如附图1、2所示，本发明在混凝土管体1内的圆筒形骨架5内设置有由纵筋3和环筋2制成的里层圆筒形骨架6，里层圆筒形骨架6上固定有纵向筒管8，纵向筒管8内设置有在管体两端由锚具11固定的经张拉产生了预应力的钢绞线7。
如附图1、2所示，发明在混凝土管体1内的圆筒形骨架5外设置有由纵筋3和环筋2制成的外层圆筒形骨架4，外层圆筒形骨架4上固定绕置有环状筒管10，环状筒管10内设置有在管体上由锚具11固定的经张拉产生了预应力的钢绞线7。
本发明在里层圆筒形骨架6上固定有和圆筒形骨架的中轴线呈平行设置的纵向筒管8。如附图1、6所示，本发明在外层圆筒形骨架4上固定设置有呈相互间平行或交叉设置的环向筒管10。
本发明在外层圆筒形骨架4上固定有和外层圆筒形骨架4的中轴线呈垂直设置的相互间平行的环向筒管10。
本发明所述的斜向筒管9可呈均匀排列固定设置在圆筒形骨架5的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在圆筒形骨架5的内外侧。如附图1、2所示，斜向筒管9设置在圆筒形骨架5的外侧。
本发明所述的纵向筒管8可呈均匀排列固定设置在里层圆筒形骨架6的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在里层圆筒形骨架6的内外侧。如附图1、2所示，纵向筒管8设置在里层圆筒形骨架6的外侧。
本发明所述的环状筒管10可呈均匀排列固定设置在外层筒形圆骨架4的内侧或外侧，也可呈均匀交叉间隔排列固定设置在外层圆筒形骨架4的内外侧。如附图1、2所示，环状筒管10设置在外层圆筒形骨架4的外侧。
本发明所述的钢绞线是由多根钢丝合股相绞而成的钢绞线，所述的筒管为金属波纹管或内部灌有润滑油的塑料管，钢绞线彩用Φ13或Φ15系列。所述的波纹管是厚度为0.38mm、宽度为35mm的钢带用卷管机卷制而成
本发明管体1的内径为5-10米，以制备内径为8000mm、壁厚为450mm的混凝土输水管为例，本发明采用如下步骤：
第一步 承重定位台的制作：打地基垫层，再用混凝土浇筑；
第二步 骨架制作：即利用非预应力的钢筋作为纵筋和环筋分别制作成里、中、外三层环型骨架，即采用Φ35mm钢筋作为纵筋，采用Φ40mm钢筋作为环筋编制圆筒形骨架；
第三步 固定筒管(波纹管)：将预应力钢绞线分别穿入斜向、纵向和环向筒管中；将穿有斜向、纵向预应力钢绞线的两端带有锚垫板的筒管分别均匀地固定于环形骨架上；将穿有环向预应力钢绞线的波纹管或塑料管均匀固定于圆形骨架上，其两端交叉固定于管体底座的锚孔中；
第四步 支架模板：将外模板用螺栓固定在承重定位台上，再将内模板固定在外模板的两端；
第五步 混凝土浇筑：将搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中；
第六步 震捣成型：将混凝土按工艺技术要求震捣成型；
第七步 张拉钢绞线并用锚具锚固：当浇筑于管体模板中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时，将穿入斜向、纵向和环向波纹管内的两端套入锚具孔中的钢绞线，按工艺要求张拉使之产生向心力或纵向预应力；
第八步 灌浆凝固：当张拉钢绞线产生了足够的预应力后用锚具将其夹紧，再用高压泵将500#以上的水泥浆通过设置在锚具上的孔眼打入筒管(波纹管)中，使筒管、钢绞线和混凝土输水管芯凝固为一体；
第九步 拆模养护：当注入波纹管内的高标号水泥强度达到95％时，拆掉模板并养护；
第十步 钢绞线连接：制作出一个管段后再将构成圆形骨架上的斜向筒管和纵向筒管中的钢绞线与另一个预制管段的斜向或纵向钢绞线连接；
第十一步 非预应力筋连接：将两个管段的纵向非预应力筋即纵筋连接；
第十二步 第二段管的制作：重复上述步骤制作第二管段；
第十三步 当由管段构成的管体达到设计长度时，把橡胶止水带一端浇移筑于管体端部，重复制作另一管体时，再把橡胶止水带的另一端浇筑于另一管体端部，这样由重复制作的若干管体形成输水管线。
Claims (10)
1、一种超大口径向心应力高压输水管，包括混凝土管体(1)和设置在管体(1)内的由纵筋(3)和环筋(2)制成的圆筒形骨架(5)，其特征在于圆筒形骨架(5)上均匀固定有和圆筒形骨架(5)的中轴线呈纵向扭旋状设置的且扭旋方向相反的斜向筒管(9)，扭旋方向相反的斜向筒管(9)在圆筒形骨架(5)上构成筒管网，斜向筒管(9)内设置有在管体(1)两端由锚具(11)固定的经张拉产生了预应力的钢绞线(7)。
2、根据权利要求1所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于在混凝土管体(1)内的圆筒形骨架(5)内设置有由纵筋(3)和环筋(2)制成的里层圆筒形骨架(6)，里层圆筒形骨架(6)上固定有纵向筒管(8)，纵向筒管(8)内设置有在管体两端由锚具(11)固定的经张拉产生了预应力的钢绞线(7)。
3、根据权利要求1或2所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于在混凝土管体(1)内的圆筒形骨架(5)外设置有由纵筋(3)和环筋(2)制成的外层圆筒形骨架(4)，外层圆筒形骨架(4)上固定绕置有环状筒管(10)，环状筒管(10)内设置有在管体上由锚具(11)固定的经张拉产生了预应力的钢绞线(7)。
4、根据权利要求2所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于在里层圆筒形骨架(6)上固定有和圆筒形骨架的中轴线呈平行设置的纵向筒管(8)。
5、根据权利要求3所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于在外层圆筒形骨架(4)上固定设置有呈相互间平行或交叉设置的环向筒管(10)。
6、根据权利要求3所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于在外层圆筒形骨架(4)上固定有和外层圆筒形骨架(4)的中轴线呈垂直设置的相互间平行的环向筒管(10)。
7、根据权利要求1或2所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于所述的斜向筒管(9)可呈均匀排列固定设置在圆筒形骨架(5)的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在圆筒形骨架(5)的内外侧。
8、根据权利要求2所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于所述的纵向筒管(8)可呈均匀排列固定设置在里层圆筒形骨架(6)的内侧或外侧，也可呈均匀内外交叉间隔排列固定设置在里层圆筒形骨架(6)的内外侧。
9、根据权利要求3所述的一种超大口径向心应力高压输水管，其特征在于所述的环状筒管(10)可呈均匀排列固定设置在外层筒形圆骨架(4)的内侧或外侧，也可呈均匀交叉间隔排列固定设置在外层圆筒形骨架(4)的内外侧。
10、根据权利要求1所述的一种超大口径向心应力高压输水管的制备工艺，其特征在于包括下列步骤：
第一步承重定位台(15)的制作：打地基垫层，再用混凝土浇筑；
第二步骨架制作：即利用非预应力的钢筋作为纵筋(3)和环筋(2)分别制作成里、中、外三层环型骨架(6、5、4)；
第三步固定筒管：将预应力钢绞线分别穿入斜向、纵向和环状筒管(9、8、10)中；将穿有斜向、纵向预应力钢绞线(7)的筒管分别均匀地固定于环形骨架上；将穿有环向预应力钢绞线的波纹管或塑料管均匀固定于圆形骨架上，其两端交叉固定于管体底座的锚孔中；
第四步支架模板：将外模板用螺栓固定在承重定位台(15)上，再将内模板固定在外模板的两端；
第五步混凝土浇筑：将搅拌好的混凝土浇筑于管体模板中；
第六步震捣成型：将混凝土按工艺技术要求震捣成型；
第七步张拉钢绞线并用锚具(11)锚固：当浇筑于管体模板中的混凝土的凝固强度达到其标准的70％时，将穿入斜向、纵向和环向波纹管内的两端套入锚具孔中的钢绞线，按工艺要求张拉使之产生向心力或纵向预应力；
第八步灌浆凝固：当张拉钢绞线产生的力值达到要求后，用高标号水泥注入筒管内凝固；
第九步拆模养护：当注入波纹管内的高标号水泥强度达到95％时，拆掉模板并养护；
第十步钢绞线连接：制作出一个管段后再将构成圆形骨架上的斜向筒管(9)和纵向筒管(8)中的钢绞线与另一个预制管段的斜向或纵向钢绞线连接；
第十一步非预应力筋连接：将两个管段的纵向非预应力筋即纵筋连接；
第十二步第二段管的制作：重复上述步骤制作第二管段；
第十三步当由管段构成的管体达到设计长度时，把橡胶止水带一端浇筑于管体端部，重复制作另一管体时，再把橡胶止水带的另一端浇筑于另一管体端部，这样由重复制作的若干管体形成输水管线。
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