專利名稱：大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大口徑斜向應(yīng)力高強度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。引進國外技術(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)會造成接口漏水，且深埋會出現(xiàn)軸向裂縫，還因造價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。本專利申請人(原衡水泰昌預(yù)應(yīng)力有限公司現(xiàn)變更為衡水長江預(yù)應(yīng)力有限公司)于2001年4月13日申請“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、抗彎的性能的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明包括混凝土管體及設(shè)置在管體內(nèi)的由縱筋和環(huán)筋制成的筒形骨架，其特征在于所述的筒形骨架由里層骨架、中層骨架和外層骨架構(gòu)成，在里層骨架和中層骨架上分別均勻固定有和骨架中軸線呈縱向扭旋狀設(shè)置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，在外層骨架兩側(cè)呈均勻排列相間繞置有圓弧狀筒管，圓弧狀筒管內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。
本發(fā)明在外層骨架兩側(cè)對稱交叉繞置有圓弧狀筒管，圓弧狀筒管內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線。
本發(fā)明所述的斜向筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在里層骨架的內(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)置在里層骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明所述的斜向筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在中層骨架的內(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)置在中層骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明所述的圓弧狀筒管可呈均勻排列固定設(shè)置在外層骨架的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，也可呈均勻交叉間隔排列固定設(shè)置在外層骨架的內(nèi)外側(cè)。
本發(fā)明在管體上均勻設(shè)置有4-24個連接孔，連接孔內(nèi)設(shè)置有用于管體間連接的鋼絞線。
本發(fā)明所述的管體的一端為凸?fàn)畈蹇冢荏w的另一端為凹狀承口，插口和承口內(nèi)分別設(shè)置有帶有密封環(huán)的凹形環(huán)槽。所述的管體的內(nèi)徑為3-7米。
本發(fā)明斜向應(yīng)力高強度輸水管制備工藝采用如下步驟本發(fā)明管體采用立式制作成型工藝第一步 管體承口圓形平臺的制作用大型機床加工管體承口模板，將承口模板固定在圓形平臺上，將管體承口平臺分段布置在開槽后打好的地基墊層上；第二步 支架內(nèi)模板把管體內(nèi)模板固定在圓形平臺上；第三步 骨架制作利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋和環(huán)筋分別制作成里、中、外三層筒型骨架；第四步 固定筒管(波紋管)把里層骨架套在內(nèi)模板上，均勻分布斜向筒管；把中層骨架套在里層骨架的外面，均勻分布斜向筒管；把外層骨架套在中層骨架的外面在外層骨架上均勻分布圓弧狀筒管，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、圓弧狀筒管中；將穿有斜向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管分別均勻地固定于里層和中層筒形骨架上；將穿有圓弧狀預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管(由波紋管或塑料管構(gòu)成)均勻固定于外層圓筒形骨架上，其兩端分別固定于管體兩側(cè)的錨孔中；將三層骨架套在一起，并使直徑最小的骨架一端突出，使其形成管芯插口骨架，即管體的一端為插口，管體的另一端為承口。
第五步 支架外模板把管體外模板固定在管體承口平臺上面；第六步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模具中；第七步 震搗成型按順序震搗成型，將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第八步 張拉鋼絞線并用錨具錨固當(dāng)澆筑于管體模具中的混凝土的凝固強度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時，將穿入斜向和環(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)生向心應(yīng)力或縱向預(yù)應(yīng)力；第九步 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)號水泥注入筒管內(nèi)凝固；第十步 拆模養(yǎng)護當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號水泥強度達(dá)到95％時，拆掉模板并養(yǎng)護；第十一步 移位吊裝把養(yǎng)好的管體進行移位吊裝；第十二步 管體連接用管體間連接孔中的鋼絞線將管體連接起來；第十三步 錨固灌漿把連接管體的鋼絞線張拉錨固后再將連接孔內(nèi)注入高標(biāo)號水泥。
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“超長管體”，增強了抗剪、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)明管體側(cè)壁局部剖視圖附圖4為本發(fā)明附圖1的B部放大圖附圖5為本發(fā)明圓弧狀筒管呈交叉設(shè)置示意圖附圖6為本發(fā)明附圖5A-A處和管體中軸線垂直的橫截面剖視圖附圖7為本發(fā)明管體端面外觀圖在附圖中1管體、2縱筋、3環(huán)筋、4外層骨架、5中層骨架、6里層骨架、7斜向筒管、8斜向筒管、9圓弧狀筒管、10鋼絞線、11連接孔、12凹形槽、13承口、14插口。
具體實施例方式
如附圖1、2所示，本發(fā)明包括混凝土管體1及設(shè)置在管體1內(nèi)的由縱筋2和環(huán)筋3制成的里層骨架6、中層骨架5和外層骨架4，在里層骨架6和中層骨架5上分別固定有和骨架中軸線呈扭旋狀設(shè)置且扭旋方向相反的斜向筒管7、8，斜向筒管7、8內(nèi)設(shè)置有在管體1上由錨具固定的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線10，在外層骨架4兩側(cè)呈均勻排列相間繞置有圓弧狀筒管9，圓弧狀筒管9內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線10。
如附圖5、6所示，本發(fā)明在外層骨架4兩側(cè)對稱交叉繞置有圓弧狀筒管9，圓弧狀筒管9內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線10。
本發(fā)明所述的斜向筒管7可呈均勻排列固定設(shè)置在里層骨架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)置在里層骨架6的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、2所示，斜向筒管7呈均勻排列固定設(shè)置在里層骨架6的外側(cè)。
本發(fā)明所述的斜向筒管8可呈均勻排列固定設(shè)置在中層骨架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)置在中層骨架5的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、2所示，斜向筒管8呈均勻排列固定設(shè)置在中層骨架5的外側(cè)。
本發(fā)明所述的圓弧狀筒管9可呈均勻排列固定設(shè)置在外層骨架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)置在外層骨架4的內(nèi)外側(cè)。如附圖1、5所示，圓弧狀筒管9呈相互間平行或交叉排列固定設(shè)置在外層骨架4的外側(cè)。
如附圖1、7所示，本發(fā)明在管體1上均勻設(shè)置有4-24個連接孔11，連接孔11內(nèi)設(shè)置有用于管體間連接的鋼絞線。附圖7所示，管體上下兩側(cè)對稱各設(shè)置有3個連接孔11，對應(yīng)在管體1內(nèi)左右兩側(cè)對稱各設(shè)置有3個連接孔11。兩個管體連接時，將一個管體的插口14插入另一個管體的承口13內(nèi)，一個管體的斜向鋼絞線與另一個管的斜向鋼絞線連接；并將兩個管段的縱向非預(yù)應(yīng)力筋即縱筋2連接；兩個管體上的連接孔11用鋼絞線穿入，連接起來，設(shè)置在承口13和插口14內(nèi)的兩個凹形環(huán)槽12內(nèi)的密封環(huán)起到較好的密封作用。
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的鋼帶用卷管機卷制而成。
本發(fā)明采用如下制備工藝以制備內(nèi)徑為5000mm、壁厚為300mm、長度為8000mm的混凝土輸水管為例本發(fā)明管體采用立式制作成型工藝第一步 管體承口圓形平臺的制作用大型機床加工管體承口模板，將承口模板固定在圓形平臺上，將管體承口平臺分段布置在開槽后打好的地基墊層上；第二步 支架內(nèi)模板把管體內(nèi)模板固定在圓形平臺上；第三步 骨架制作利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋2和環(huán)筋3分別制作成里、中、外三層筒型骨架；第四步 固定筒管(波紋管)把里層骨架6套在內(nèi)模板上，均勻分布斜向筒管7；把中層骨架5套在里層骨架6的外面，均勻分布斜向筒管8；把外層骨架4套在中層骨架5的外面在外層骨架4上均勻分布圓弧狀筒管9，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、圓弧狀筒管中；將穿有斜向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管7、8分別均勻地固定于里層和中層筒形骨架6、5上；將穿有圓弧狀預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管9(由波紋管或塑料管構(gòu)成)均勻固定于外層圓筒形骨架4上，其兩端分別固定于管體兩側(cè)的錨孔中；將三層骨架套在一起，并使直徑最小的骨架一端突出，使其形成管芯插口骨架，即管體的一端為插口14，管體的另一端為承口13。
第五步 支架外模板把管體外模板固定在管體承口平臺上面；第六步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模具中；第七步 震搗成型按順序震搗成型，將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第八步 張拉鋼絞線并用錨具錨固當(dāng)澆筑于管體模具中的混凝土的凝固強度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時，將穿入斜向和環(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)生向心應(yīng)力或縱向預(yù)應(yīng)力；第九步 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)號水泥注入筒管內(nèi)凝固；第十步 拆模養(yǎng)護當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號水泥強度達(dá)到95％時，拆掉模板并養(yǎng)護；第十一步 移位吊裝把養(yǎng)好的管體進行移位吊裝；第十二步 管體連接用管體間連接孔11中的鋼絞線將管體連接起來；第十三步 錨固灌漿把連接管體的鋼絞線張拉錨固后再將連接孔11內(nèi)注入高標(biāo)號水泥。
權(quán)利要求
1.一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，包括混凝土管體(1)及設(shè)置在管體(1)內(nèi)的由縱筋(2)和環(huán)筋(3)制成的筒形骨架，其特征在于所述的筒形骨架由里層骨架(6)、中層骨架(5)和外層骨架(4)構(gòu)成，在里層骨架(6)和中層骨架(5)上分別均勻固定有和骨架中軸線呈縱向扭旋狀設(shè)置且扭旋方向相反的斜向筒管(7)、(8)，斜向筒管(7)、(8)內(nèi)設(shè)置有在管體(1)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(10)，在外層骨架(4)兩側(cè)呈均勻排列相間繞置有圓弧狀筒管(9)，圓弧狀筒管(9)內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具(15)錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于在外層骨架(4)兩側(cè)對稱交叉繞置有圓弧狀筒管(9)，圓弧狀筒管(9)內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具(15)錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的斜向筒管(7)可呈均勻排列固定設(shè)置在里層骨架(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)置在里層骨架(6)的內(nèi)外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的斜向筒管(8)可呈均勻排列固定設(shè)置在中層骨架(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)置在中層骨架(5)的內(nèi)外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的圓弧狀筒管(9)可呈均勻排列固定設(shè)置在外層骨架(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)置在外層骨架(4)的內(nèi)外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于在管體(1)上均勻設(shè)置有4-24個連接孔(11)，連接孔(11)內(nèi)設(shè)置有用于管體間連接的鋼絞線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的管體(1)的一端為凸?fàn)畈蹇?14)，管體(1)的另一端為凹狀承口，插口(14)和承口(13)內(nèi)分別設(shè)置有帶有密封環(huán)的凹形環(huán)槽(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的管體(1)的內(nèi)徑為3-7米。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管，其特征在于所述的管體(1)的內(nèi)徑為3-7米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑斜向應(yīng)力高強度輸水管制備工藝，其特征在于管體采用立式制作成型工藝第一步 管體承口圓形平臺的制作用大型機床加工管體承口模板，將承口模板固定在圓形平臺上，將管體承口平臺分段布置在開槽后打好的地基墊層上；第二步 支架內(nèi)模板把管體內(nèi)模板固定在圓形平臺上；第三步 骨架制作利用非預(yù)應(yīng)力的鋼筋作為縱筋(2)和環(huán)筋(3)分別制作成里、中、外三層筒型骨架；第四步 固定筒管(波紋管)把里層骨架(6)套在內(nèi)模板上，均勻分布斜向筒管(7)；把中層骨架(5)套在里層骨架(6)的外面，均勻分布斜向筒管(8)；把外層骨架(4)套在中層骨架(5)的外面在外層骨架(4)上均勻分布圓弧狀筒管(9)，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分別穿入斜向、圓弧狀筒管中；將穿有斜向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管(7)、(8)分別均勻地固定于里層和中層筒形骨架(6)、(5)上；將穿有圓弧狀預(yù)應(yīng)力鋼絞線的筒管(9)(由波紋管或塑料管構(gòu)成)均勻固定于外層圓筒形骨架(4)上，其兩端分別固定于管體兩側(cè)的錨孔中；將三層骨架套在一起，并使直徑最小的骨架一端突出，使其形成管芯插口骨架，即管體的一端為插口(14)，管體的另一端為承口(13)。第五步 支架外模板把管體外模板固定在管體承口平臺上面；第六步 混凝土澆筑將攪拌好的混凝土澆筑于管體模具中；第七步 震搗成型按順序震搗成型，將混凝土按工藝技術(shù)要求震搗成型；第八步 張拉鋼絞線并用錨具錨固當(dāng)澆筑于管體模具中的混凝土的凝固強度達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)的70％時，將穿入斜向和環(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)生向心應(yīng)力或縱向預(yù)應(yīng)力；第九步 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)號水泥注入筒管內(nèi)凝固；第十步 拆模養(yǎng)護當(dāng)注入波紋管內(nèi)的高標(biāo)號水泥強度達(dá)到95％時，拆掉模板并養(yǎng)護；第十一步 移位吊裝把養(yǎng)好的管體進行移位吊裝；第十二步 管體連接用管體間連接孔(11)中的鋼絞線將管體連接起來；第十三步 錨固灌漿把連接管體的鋼絞線張拉錨固后再將連接孔(11)內(nèi)注入高標(biāo)號水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大口徑斜向應(yīng)力高強度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)筋制成的三層骨架，里層骨架和中層骨架上分別均勻固定有斜向筒管，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，外層骨架上繞置有圓弧狀筒管，圓弧狀筒管內(nèi)設(shè)置有由管體兩側(cè)的錨具錨固的經(jīng)張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線，本發(fā)明所述的制備工藝采用立式成型工藝，其包括承口圓形平臺的制作、三層骨架及骨架上筒管的安裝、鋼絞線的錨固以及混凝土的灌注，本發(fā)明可承受內(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B28B21/60GK1648505SQ20051001233
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者張楸長, 孫忠連, 張雙久 申請人:衡水長江預(yù)應(yīng)力有限公司