專利名稱：超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管，因受工藝、制備條件的限制不能生產(chǎn)內(nèi)徑超過3米的耐高壓輸水管道。引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)的PCCP預(yù)應(yīng)力鋼筒輸水管，受工藝、制備條件的限制只能生產(chǎn)內(nèi)徑4米的管道，因管口采用承插式接口方式達(dá)不到全封閉標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)造成接口漏水，且深埋會(huì)出現(xiàn)軸向裂縫，還因造價(jià)特別高不適合大流量、大規(guī)模、大區(qū)域的調(diào)水工程的使用。本專利申請(qǐng)人(原衡水泰昌預(yù)應(yīng)力有限公司現(xiàn)變更為衡水長(zhǎng)江預(yù)應(yīng)力有限公司)于2001年4月13日申請(qǐng)“一種大口徑預(yù)應(yīng)力混凝土管及其制備工藝”已獲得專利權(quán)，專利號(hào)01110638.7。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可承受內(nèi)外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，保證向心應(yīng)力管體不出現(xiàn)拉應(yīng)力作用下的開裂，有效提高抗剪、抗彎的性能的超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明包括混凝土管體和設(shè)置在管體內(nèi)的由縱筋和環(huán)筋制成的圓筒形骨架，其特征在于圓筒形骨架上均勻固定有和圓筒形骨架的中軸線呈縱向扭旋狀設(shè)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圓筒形骨架上構(gòu)成筒管網(wǎng)，斜向筒管內(nèi)設(shè)置有在管體兩端由錨具固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。
本發(fā)明在混凝土管體內(nèi)的圓筒形骨架內(nèi)設(shè)置有由縱筋和環(huán)筋制成的里層圓筒形骨架，里層圓筒形骨架上固定有縱向筒管，縱向筒管內(nèi)設(shè)置有在管體兩端由錨具固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。
本發(fā)明在混凝土管體內(nèi)的圓筒形骨架外設(shè)置有由縱筋和環(huán)筋制成的外層圓筒形骨架，外層圓筒形骨架上固定繞置有環(huán)狀筒管，環(huán)狀筒管內(nèi)設(shè)置有在管體上由錨具固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。
本發(fā)明在里層圓筒形骨架上固定有和圓筒形骨架的中軸線呈平行設(shè)置的縱向筒管。
本發(fā)明在外層圓筒形骨架上固定設(shè)置有呈相互間平行或交叉設(shè)置的環(huán)向筒管。
本發(fā)明在外層圓筒形骨架上固定有和外層圓筒形骨架的中軸線呈垂直設(shè)置的相互間平行的環(huán)向筒管。
本發(fā)明所述的斜向筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在圓筒形骨架的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在圓筒形骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明所述的縱向筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明所述的環(huán)狀筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在外層筒形圓骨架的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻交叉間隔排列固定設(shè)置在外層圓筒形骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明高壓輸水管的制備工藝包括下列步驟第一步 承重定位臺(tái)的制作打地基墊層，再用混凝土澆筑；第二步 骨架制作即利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋和環(huán)筋分別制作成里、中、外三層環(huán)型骨架；第三步 固定筒管(波紋管)將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、縱向和環(huán)向筒管中；將穿有斜向、縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管分別均勻地固定于環(huán)形骨架上；將穿有環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的波紋管或塑料管均勻固定于圓形骨架上，其兩端交叉固定于管體底座的錨孔中；第四步 支架模板將外模板用螺栓固定在承重定位臺(tái)上，再將內(nèi)模板固定在外模板的兩端。
第五步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模板中；
第六步 震搗成型將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第七步 張拉鋼絞線并用錨具錨固當(dāng)澆筑于管體模板中的混凝土的凝固強(qiáng)度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時(shí)，將穿入斜向、縱向和環(huán)向波紋管內(nèi)的兩端套入錨具孔中的鋼絞線，按工藝要求張拉使之產(chǎn)生向心力或縱向預(yù)應(yīng)力；第八步 灌漿凝固當(dāng)張拉鋼絞線產(chǎn)生的力值達(dá)到要求后，用高標(biāo)號(hào)水泥注入筒管內(nèi)凝固；第九步 拆模養(yǎng)護(hù)當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號(hào)水泥強(qiáng)度達(dá)到95％時(shí)，拆掉模板并養(yǎng)護(hù)；第十步 鋼絞線連接制作出一個(gè)管段后再將構(gòu)成圓形骨架上的斜向筒管和縱向筒管中的鋼絞線與另一個(gè)預(yù)制管段的斜向或縱向鋼絞線連接；第十一步 非預(yù)應(yīng)力筋連接將兩個(gè)管段的縱向非預(yù)應(yīng)力筋即縱筋連接；第十二步 第二段管的制作重復(fù)上述步驟制作第二管段；第十三步 當(dāng)由管段構(gòu)成的管體達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，把橡膠止水帶一端澆移筑于管體端部，重復(fù)制作另一管體時(shí)，再把橡膠止水帶的另一端澆筑于另一管體端部，這樣由重復(fù)制作的若干管體形成輸水管線。
本發(fā)明的積極效果如下本發(fā)明可按工況要求優(yōu)化管體結(jié)構(gòu)。采用“環(huán)型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”的新模式，在承受外荷載前先對(duì)混凝土管壁預(yù)加壓力，使整體結(jié)構(gòu)形成“向心應(yīng)力狀態(tài)”，從而可以抵消由于“內(nèi)外荷載”產(chǎn)生的全部或部分拉應(yīng)力，保證向心應(yīng)力管體不出現(xiàn)拉應(yīng)力和拉應(yīng)力作用下的開裂。采用預(yù)應(yīng)力“縱向連接”的新技術(shù)，結(jié)合“柔性基礎(chǔ)理論”，利用“承座隔震裝置”在管道的施工過程中，接工況要求把相鄰的管體連成達(dá)百米的“超長(zhǎng)管體”，增強(qiáng)了抗剪、抗彎的性能，具備了整體抗位移、抗震的條件。


附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為本發(fā)明附圖1A-A處和管體中軸線垂直的橫截面剖視圖附圖3為本發(fā)明附圖1的B部放大圖附圖4為本發(fā)明附圖2的C部放大圖附圖5為本發(fā)明使用狀態(tài)外觀圖附圖6為本發(fā)明設(shè)置在外層骨架上的環(huán)向筒管呈交叉設(shè)置示意圖附圖7為本發(fā)明輸水管連續(xù)施工整體結(jié)構(gòu)示意圖在附圖中1管體、2環(huán)筋、3縱筋、4外層圓筒形骨架、5圓筒形骨架、6里層圓筒形骨架、7鋼絞線、8縱向筒管、9斜向筒管、10環(huán)狀筒管、11錨具、12管段連接處、13管體連接處、14止水帶、15承重定位臺(tái)具體實(shí)施方式
如附圖1、2所示，本發(fā)明包括混凝土管體1和設(shè)置在管體1內(nèi)的由縱筋3和環(huán)筋2制成的圓筒形骨架5，圓筒形骨架5上均勻固定有和圓筒形骨架5的中軸線呈縱向扭旋狀設(shè)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在圓筒形骨架5上構(gòu)成筒管網(wǎng)，斜向筒管9內(nèi)設(shè)置有在管體1兩端由錨具11固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線7。
如附圖1、2所示，本發(fā)明在混凝土管體1內(nèi)的圓筒形骨架5內(nèi)設(shè)置有由縱筋3和環(huán)筋2制成的里層圓筒形骨架6，里層圓筒形骨架6上固定有縱向筒管8，縱向筒管8內(nèi)設(shè)置有在管體兩端由錨具11固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線7。
如附圖1、2所示，發(fā)明在混凝土管體1內(nèi)的圓筒形骨架5外設(shè)置有由縱筋3和環(huán)筋2制成的外層圓筒形骨架4，外層圓筒形骨架4上固定繞置有環(huán)狀筒管10，環(huán)狀筒管10內(nèi)設(shè)置有在管體上由錨具11固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線7。
本發(fā)明在里層圓筒形骨架6上固定有和圓筒形骨架的中軸線呈平行設(shè)置的縱向筒管8。如附圖1、6所示，本發(fā)明在外層圓筒形骨架4上固定設(shè)置有呈相互間平行或交叉設(shè)置的環(huán)向筒管10。
本發(fā)明在外層圓筒形骨架4上固定有和外層圓筒形骨架4的中軸線呈垂直設(shè)置的相互間平行的環(huán)向筒管10。
本發(fā)明所述的斜向筒管9可呈均勻排列固定設(shè)置在圓筒形骨架5的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在圓筒形骨架5的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、2所示，斜向筒管9設(shè)置在圓筒形骨架5的外側(cè)。
本發(fā)明所述的縱向筒管8可呈均勻排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架6的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架6的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、2所示，縱向筒管8設(shè)置在里層圓筒形骨架6的外側(cè)。
本發(fā)明所述的環(huán)狀筒管10可呈均勻排列固定設(shè)置在外層筒形圓骨架4的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻交叉間隔排列固定設(shè)置在外層圓筒形骨架4的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、2所示，環(huán)狀筒管10設(shè)置在外層圓筒形骨架4的外側(cè)。
本發(fā)明所述的鋼絞線是由多根鋼絲合股相絞而成的鋼絞線，所述的筒管為金屬波紋管或內(nèi)部灌有潤(rùn)滑油的塑料管，鋼絞線彩用Φ13或Φ15系列。所述的波紋管是厚度為0.38mm、寬度為35mm的鋼帶用卷管機(jī)卷制而成本發(fā)明管體1的內(nèi)徑為5-10米，以制備內(nèi)徑為8000mm、壁厚為450mm的混凝土輸水管為例，本發(fā)明采用如下步驟第一步 承重定位臺(tái)的制作打地基墊層，再用混凝土澆筑；第二步 骨架制作即利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋和環(huán)筋分別制作成里、中、外三層環(huán)型骨架，即采用Φ35mm鋼筋作為縱筋，采用Φ40mm鋼筋作為環(huán)筋編制圓筒形骨架；第三步 固定筒管(波紋管)將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、縱向和環(huán)向筒管中；將穿有斜向、縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的兩端帶有錨墊板的筒管分別均勻地固定于環(huán)形骨架上；將穿有環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的波紋管或塑料管均勻固定于圓形骨架上，其兩端交叉固定于管體底座的錨孔中；
第四步 支架模板將外模板用螺栓固定在承重定位臺(tái)上，再將內(nèi)模板固定在外模板的兩端；第五步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模板中；第六步 震搗成型將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第七步 張拉鋼絞線并用錨具錨固當(dāng)澆筑于管體模板中的混凝土的凝固強(qiáng)度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時(shí)，將穿入斜向、縱向和環(huán)向波紋管內(nèi)的兩端套入錨具孔中的鋼絞線，按工藝要求張拉使之產(chǎn)生向心力或縱向預(yù)應(yīng)力；第八步 灌漿凝固當(dāng)張拉鋼絞線產(chǎn)生了足夠的預(yù)應(yīng)力后用錨具將其夾緊，再用高壓泵將500#以上的水泥漿通過設(shè)置在錨具上的孔眼打入筒管(波紋管)中，使筒管、鋼絞線和混凝土輸水管芯凝固為一體；第九步 拆模養(yǎng)護(hù)當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號(hào)水泥強(qiáng)度達(dá)到95％時(shí)，拆掉模板并養(yǎng)護(hù)；第十步 鋼絞線連接制作出一個(gè)管段后再將構(gòu)成圓形骨架上的斜向筒管和縱向筒管中的鋼絞線與另一個(gè)預(yù)制管段的斜向或縱向鋼絞線連接；第十一步 非預(yù)應(yīng)力筋連接將兩個(gè)管段的縱向非預(yù)應(yīng)力筋即縱筋連接；第十二步 第二段管的制作重復(fù)上述步驟制作第二管段；第十三步 當(dāng)由管段構(gòu)成的管體達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，把橡膠止水帶一端澆移筑于管體端部，重復(fù)制作另一管體時(shí)，再把橡膠止水帶的另一端澆筑于另一管體端部，這樣由重復(fù)制作的若干管體形成輸水管線。
權(quán)利要求
1.一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，包括混凝土管體(1)和設(shè)置在管體(1)內(nèi)的由縱筋(3)和環(huán)筋(2)制成的圓筒形骨架(5)，其特征在于圓筒形骨架(5)上均勻固定有和圓筒形骨架(5)的中軸線呈縱向扭旋狀設(shè)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)在圓筒形骨架(5)上構(gòu)成筒管網(wǎng)，斜向筒管(9)內(nèi)設(shè)置有在管體(1)兩端由錨具(11)固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于在混凝土管體(1)內(nèi)的圓筒形骨架(5)內(nèi)設(shè)置有由縱筋(3)和環(huán)筋(2)制成的里層圓筒形骨架(6)，里層圓筒形骨架(6)上固定有縱向筒管(8)，縱向筒管(8)內(nèi)設(shè)置有在管體兩端由錨具(11)固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于在混凝土管體(1)內(nèi)的圓筒形骨架(5)外設(shè)置有由縱筋(3)和環(huán)筋(2)制成的外層圓筒形骨架(4)，外層圓筒形骨架(4)上固定繞置有環(huán)狀筒管(10)，環(huán)狀筒管(10)內(nèi)設(shè)置有在管體上由錨具(11)固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于在里層圓筒形骨架(6)上固定有和圓筒形骨架的中軸線呈平行設(shè)置的縱向筒管(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于在外層圓筒形骨架(4)上固定設(shè)置有呈相互間平行或交叉設(shè)置的環(huán)向筒管(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于在外層圓筒形骨架(4)上固定有和外層圓筒形骨架(4)的中軸線呈垂直設(shè)置的相互間平行的環(huán)向筒管(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于所述的斜向筒管(9)可呈均勻排列固定設(shè)置在圓筒形骨架(5)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在圓筒形骨架(5)的內(nèi)外側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于所述的縱向筒管(8)可呈均勻排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架(6)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻內(nèi)外交叉間隔排列固定設(shè)置在里層圓筒形骨架(6)的內(nèi)外側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管，其特征在于所述的環(huán)狀筒管(10)可呈均勻排列固定設(shè)置在外層筒形圓骨架(4)的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻交叉間隔排列固定設(shè)置在外層圓筒形骨架(4)的內(nèi)外側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管的制備工藝，其特征在于包括下列步驟第一步 承重定位臺(tái)(15)的制作打地基墊層，再用混凝土澆筑；第二步 骨架制作即利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋(3)和環(huán)筋(2)分別制作成里、中、外三層環(huán)型骨架(6)、(5)、(4)；第三步 固定筒管(波紋管)將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、縱向和環(huán)狀筒管(9)、(8)、(10)中；將穿有斜向、縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線(7)的筒管分別均勻地固定于環(huán)形骨架上；將穿有環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的波紋管或塑料管均勻固定于圓形骨架上，其兩端交叉固定于管體底座的錨孔中；第四步 支架模板將外模板用螺栓固定在承重定位臺(tái)(15)上，再將內(nèi)模板固定在外模板的兩端；第五步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模板中；第六步 震搗成型將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第七步 張拉鋼絞線并用錨具(11)錨固當(dāng)澆筑于管體模板中的混凝土的凝固強(qiáng)度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時(shí)，將穿入斜向、縱向和環(huán)向波紋管內(nèi)的兩端套入錨具孔中的鋼絞線，按工藝要求張拉使之產(chǎn)生向心力或縱向預(yù)應(yīng)力；第八步 灌漿凝固當(dāng)張拉鋼絞線產(chǎn)生的力值達(dá)到要求后，用高標(biāo)號(hào)水泥注入筒管內(nèi)凝固；第九步 拆模養(yǎng)護(hù)當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號(hào)水泥強(qiáng)度達(dá)到95％時(shí)，拆掉模板并養(yǎng)護(hù)；第十步 鋼絞線連接制作出一個(gè)管段后再將構(gòu)成圓形骨架上的斜向筒管(9)和縱向筒管(8)中的鋼絞線與另一個(gè)預(yù)制管段的斜向或縱向鋼絞線連接；第十一步 非預(yù)應(yīng)力筋連接將兩個(gè)管段的縱向非預(yù)應(yīng)力筋即縱筋連接；第十二步 第二段管的制作重復(fù)上述步驟制作第二管段；第十三步 當(dāng)由管段構(gòu)成的管體達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，把橡膠止水帶一端澆移筑于管體端部，重復(fù)制作另一管體時(shí)，再把橡膠止水帶的另一端澆筑于另一管體端部，這樣由重復(fù)制作的若干管體形成輸水管線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超大口徑向心應(yīng)力高壓輸水管及其制備工藝，所述的管體內(nèi)設(shè)置有由縱筋和環(huán)筋制成圓筒形骨架，圓筒形骨架上均勻固定有呈縱向扭旋狀設(shè)置的且扭旋方向相反的斜向筒管，斜向筒管內(nèi)設(shè)置有在管體兩端由錨具固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線，本發(fā)明所述的制備工藝包括承重定位臺(tái)的制作、骨架及骨架上筒管的制作和固定、混凝土的澆筑、鋼絞線的張拉與錨固以及管段間鋼絞線的連接，本發(fā)明輸水管可承受內(nèi)外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，保證向心應(yīng)力管體不出現(xiàn)拉應(yīng)力作用下的開裂，有效提高抗剪、抗彎的性能。
文檔編號(hào)B28B21/00GK1648506SQ200510012338
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者張揪長(zhǎng), 孫忠連, 張雙久 申請(qǐng)人:衡水長(zhǎng)江預(yù)應(yīng)力有限公司