CN219568593U - 一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统 - Google Patents
一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，包括墩身、承台、桩基础以及热泵机组，墩身内部、承台内部和桩基础内部分别设置有相连通的换热管，且换热管与热泵机组连接，墩身内部的换热管位于墩身的背阳面处，换热管内灌注有换热介质；通过热泵机组和桩基础内部的换热管将桩基础周围的浅层地热能提取，并通过热泵机组和墩身换热管将浅层地热能释放到墩身的背阳面，补偿墩身向阳面和背阳面的温差。该系统利用浅层地热能有效解决高海拔地区大体积混凝土桥墩向阳面和背阳面温差过大而导致的桥墩混凝土开裂问题；利用太阳能来为热泵机组供能，不需要额外铺设管道和电缆；使用的能源均为清洁能源，没有额外的碳排放，不会污染环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统。
背景技术
地热能和太阳能作为清洁、可再生且分布广泛的新型能源，具有广阔的开发前景。
浅层地热能通常采用地源热泵的方式进行采集，通过将地源热泵技术与地下结构相结合，可以在降低地源热泵施工成本的同时有效提高地热能的利用率。
在高海拔地区缺少遮挡，太阳辐射更加强烈，太阳能也更加丰富，对于太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。近年来随着高海拔地区铁路和公路的建设，大体积混凝土桥墩的应用日益增多，而在高海拔地区，日常气温较低，太阳辐射强烈，对于该地区的桥墩，经常出现桥墩向阳面在太阳的曝晒下温度远高于背阳面，形成冷面和热面的区别，而大体积混凝土自身传热效果较差，容易形成较大的温差导致桥墩混凝土开裂，对桥墩的正常使用造成较大的威胁。
因此，有必要采取措施解决桥墩向阳面和背阳面温差过大而导致的桥墩混凝土开裂问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，包括墩身、承台、桩基础以及热泵机组，墩身内部、承台内部和桩基础内部分别设置有相连通的换热管，且换热管与热泵机组连接，墩身内部的换热管位于墩身的背阳面处，换热管内灌注有换热介质；
通过热泵机组和桩基础内部的换热管将桩基础周围的浅层地热能提取，并通过热泵机组和墩身换热管将浅层地热能释放到墩身的背阳面，补偿墩身向阳面和背阳面的温差。
进一步地，换热管包括依次连接的进水管段、换热管段和出水管段，进水管段连接在热泵机组的出口端，出水管段连接在热泵机组的进口端，换热管段分别位于墩身内部、承台内部和桩基础内部，形成循环回路。
进一步地，换热管呈U型结构且连续性分布在墩身、承台和桩基础内部。
进一步地，换热管为多组。
进一步地，还包括太阳能发电组件，太阳能发电组件与热泵机组通信连接，通过太阳能发电组件为热泵机组供电。
进一步地，换热介质采用换热液。
进一步地，热泵机组采用水泵。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型有效利用浅层地热能，将换热管合理地布置在桥墩之中，可以有效解决高海拔地区大体积混凝土桥墩向阳面和背阳面温差过大而导致的桥墩混凝土开裂问题。
(2)本实用新型通过利用太阳能来为热泵机组供能，不需要额外铺设电缆，节省时间和成本，且本实用新型使用的能源均为清洁能源，没有额外的碳排放，不会造成环境污染。
(3)热泵机组可以设计在承台内，解决了设备占据空间的问题，还可以对设备起到保护作用，太阳能发电板也可自由安置在承台表面或墩身向阳面下部，便于更换和维护。
(4)本实用新型无需人工进行操作，当桥墩开始产生温差时，太阳能发电板就会给设备供电，减小桥墩的温差，并且这一过程与产生温差的过程同时开始，同时结束。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型中墩身换热管及钢筋示意图；
图3为本实用新型中温度补偿防裂系统主视图；
图4为本实用新型中温度补偿防裂系统侧视图；
图5为本实用新型中温度补偿防裂系统俯视图；
图6为本实用新型实施例二中温度补偿防裂系统立体图；
图7为本实用新型实施例二中温度补偿防裂系统中墩身换热管及钢筋示意图；
图8为本实用新型实施例二中温度补偿防裂系统主视图；
图9为本实用新型实施例二中温度补偿防裂系统侧视图；
图10为本实用新型实施例二中温度补偿防裂系统俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图所示，一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，包括墩身1、承台2、桩基础3以及热泵机组5，墩身1内部、承台2内部和桩基础3内部分别设置有相连通的换热管4，且换热管4与热泵机组5连接，墩身1内部的换热管4位于墩身1的背阳面12处，换热管4内灌注有换热介质。承台2和桩基础3用于支承墩身1和上部结构换热介质采用换热液。当桥墩热交换量较小时，热泵机组5采用水泵，热泵机组5可以设计在承台2内，解决了设备占据空间的问题，还可以对设备起到保护作用。该热泵机组5可以通过太阳能发电组件6获得电能，该太阳能发电组件6包括有太阳能发电板，该太阳能发电板可自由安置在承台2表面或墩身1向阳面11下部，便于更换和维护，通过太阳能发电板的光电转换作用将太阳能转换为电能，通过电能驱动热泵机组5工作，不需要额外铺设电缆，节省时间和成本，且本实用新型使用的能源均为清洁能源，没有额外的碳排放，不会造成环境污染。
墩身1包括向阳面11和背阳面12，向阳面11由于位于向阳侧全天被太阳暴晒导致温度较高，背阳面12由于全天位于背阳侧导致温度较低。本实用新型中，通过热泵机组5和桩基础3内部的换热管4将桩基础3周围的浅层地热能提取，并通过热泵机组5和墩身换热管41将浅层地热能释放到墩身1的背阳面12，补偿墩身1向阳面11和背阳面12的温差。从而有效利用浅层地热能，防止高海拔地区大体积混凝土桥墩向阳面11和背阳面12温差过大而导致的桥墩混凝土开裂。
根据实际使用需要，换热管4可为多组，换热管4包括依次连接的进水管段、换热管段和出水管段，进水管段连接在热泵机组5的出口端，出水管段连接在热泵机组5的进口端，换热管段分别位于墩身1内部、承台2内部和桩基础3内部，形成循环回路。
为了提高换热效果，本实用新型中，换热管4呈U型结构且连续性分布在墩身1、承台2和桩基础3内部。通过呈U型结构的换热管4，延长了换热时间，有助于提高换热效果。
实施例一：
本实用新型还提供了一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统的施工方法，包括以下步骤：
S1：探测施工场地的工程地质条件，并根据工程概况设计墩身1的高度、桩基础3的类型和长度以及换热管4的长度及排布形式；
S2：确定墩身1位置之后，先进行桩基础3施工并对桩基础3进行养护；
在该步骤中，当采用现浇式能量桩施工方法或预制式能量桩施工方法，将桩基础换热管42绑扎在桩基础钢筋笼上。
当采用预制式能量桩施工，在预制节段内部埋设换热管4，并且保证预制式能量桩节段的密封拼接。
S3：桩基础3施工养护完成后，在桩基础3周围开挖基坑用于承台2施工，承台2施工时，将桩基础3的桩头凿开，并将桩基础换热管42的两端向上拼接至超出承台2顶面高度，然后绑扎承台2钢筋，随后即可立模浇筑承台2并养护；
S4：承台2施工养护完成后回填基坑，桥墩的地下部分施工完成；然后开始进行墩身1施工；墩身1施工时需现场绑扎加工成型的钢筋，按照先绑扎墩身1竖向主筋和箍筋，然后绑扎墩顶主筋和箍筋的顺序进行施工，在绑扎墩身1钢筋的过程中，将墩身换热管41固定在墩身钢筋笼71上的背阴面上；
S5：墩身钢筋笼71绑扎完成后进行墩身1模板安装作业，模板安装完成后进行墩身1浇筑；
S6：在桥墩施工完成后可将热泵机组5和太阳能发电组件6安装到预定位置，安装完成后分别将墩身换热管41和桩基础换热管42与热泵机组5连接，并通过电缆连接太阳能发电板和热泵机组5，使太阳能发电板可以为热泵机组5提供电能；
实施例二：
在实际工程中，由于太阳方位等外部环境变化的影响，一些桥墩可能会出现向阳面11和背阳面12的转换，这样类型的桥墩可以采用实施例二。
本实施例包括一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统的施工方法，本实施例有两组墩身换热管41，其余结构及施工方法同实施例1。
本实施例中，的两组墩身换热管41分别位于墩身1两面，的两组墩身换热管41可通过热泵机组5切换使用。
本实施例通过热泵机组5切换墩身换热管41可以实现对墩身1两面的温差控制，避免向阳面11和背阳面12转换造成的混凝土开裂。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，包括墩身(1)、承台(2)、桩基础(3)以及热泵机组(5)，所述墩身(1)内部、承台(2)内部和桩基础(3)内部分别设置有相连通的换热管(4)，且所述换热管(4)与热泵机组(5)连接，所述墩身(1)内部的换热管(4)位于墩身(1)的背阳面(12)处，所述换热管(4)内灌注有换热介质。
2.根据权利要求1所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，所述换热管(4)包括依次连接的进水管段、换热管段和出水管段，所述进水管段连接在热泵机组(5)的出口端，所述出水管段连接在热泵机组(5)的进口端，所述换热管段分别位于墩身(1)内部、承台(2)内部和桩基础(3)内部，形成循环回路。
3.根据权利要求1所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，所述换热管(4)呈U型结构且连续性分布在墩身(1)、承台(2)和桩基础(3)内部。
4.根据权利要求1所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，所述换热管(4)为多组。
5.根据权利要求1所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，还包括太阳能发电组件(6)，所述太阳能发电组件(6)与所述热泵机组(5)通信连接，通过所述太阳能发电组件(6)为热泵机组(5)供电。
6.根据权利要求1所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，所述换热介质采用换热液。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统，其特征在于，所述热泵机组(5)采用水泵。
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| CN202320253252.XU CN219568593U (zh) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | 一种高海拔地区桥墩混凝土温度补偿防裂系统 |
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2023
- 2023-02-17 CN CN202320253252.XU patent/CN219568593U/zh active Active
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