带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于：包括由内至外依次设置于管道内表面的钢衬、内圈环向钢筋和外圈环向钢筋，所述钢衬外缘与内圈环向钢筋内缘之间包裹有厚度为10—15cm的钢筋混凝土，内圈环向钢筋外缘与外圈环向钢筋内缘之间包裹有钢筋混凝土，外圈环向钢筋外缘也包裹有厚度为8—10cm的钢筋混凝土；内圈环向钢筋内侧和外圈环向钢筋内侧紧贴设置有分布钢筋；所述外圈环向钢筋外缘包裹的钢筋混凝土的横断面外缘0°和90°处分别设置填充有充填材料的引导缝；所述外圈环向钢筋从引导缝底部穿过的部分为自由段钢筋。本发明结构构造、体形简单，易施工，可以有效控制钢衬外包钢筋混凝土结构外表面裂缝开展和分布及其宽度。
【专利说明】带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管。
【背景技术】
[0002]钢衬钢筋混凝土管是水电站压力钢管结构形式之一，由钢衬与钢筋混凝土组成并共同承载的压力钢管，工程上把敷设在混凝土坝下游坝面的外包钢筋混凝土的压力钢管又称为坝后背管。压力管道承受的内水压力较大，内水压力可在钢衬外包混凝土结构上产生
2.0—3.0MPa环向拉应力，有的甚至达到4.0 MPa,大于混凝土强度标准值，甚至达到2.0—
3.0倍，因此，钢衬外包混凝土结构在高内水压力作用下必然开裂，除管腰或管顶的外缘出现轴向裂缝外，还产生环向裂缝和一些次生裂缝。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，以克服现有技术中存在的缺陷。
[0004]本发明的技术方案为:一种带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于:
包括由内至外依次设置于管道内表面的钢衬、内圈环向钢筋和外圈环向钢筋，所述钢衬外缘与内圈环向钢筋内缘之间包裹有厚度为10 — 15cm的钢筋混凝土，内圈环向钢筋外缘与外圈环向钢筋内缘之间包裹有钢筋混凝土，外圈环向钢筋外缘也包裹有厚度为8—IOcm的钢筋混凝土 ；内圈环向钢筋内侧和外圈环向钢筋内侧紧贴设置有分布钢筋；
所述外圈环向钢筋外缘包裹的钢筋混凝土的横断面外缘0°和90°处分别设置填充有充填材料的引导缝；
所述外圈环向钢筋从引导缝底部穿过的部分为自由段钢筋。
[0005]所述引导缝宽度为20mm，引导缝长度为管道结构轴向长度，引导缝深度为外圈环向钢筋内缘至钢筋混凝土外表面的距离；
所述自由段钢筋长度为引导缝深度的2 — 2.5倍；
所述分布钢筋分别与内圈环向钢筋和外圈环向钢筋环向钢筋绑扎于一体，分布钢筋之间的间距为20—30cm。
[0006]所述充填材料为浙青、浙青混凝土或L一600闭孔低发泡塑料板。
[0007]所述内圈环向环向钢筋和外圈环向钢筋均为热轧钢筋HRB335或HRB400。
[0008]所述设置于内圈环向钢筋内侧的分布钢筋的截面面积为内圈环向环向钢筋截面面积的40— 50% ;设置于外圈环向钢筋内侧的分布钢筋的截面面积为外圈环向环向钢筋截面面积的40—50%o
[0009]所述内圈环向钢筋外缘与外圈环向钢筋内缘之间包裹的钢筋混凝土的厚度为管道内半径的0.3 — 0.7倍。
[0010]所述混凝土强度等级为C20或C25。
[0011]本发明的技术效果为: 结构构造、体形简单，易施工，可以有效控制钢衬外包钢筋混凝土结构外表面裂缝开展和分布及其宽度。
[0012]管道在内水压力作用下，由于引导缝的存在，一是可以使引导缝处的自由段钢筋充分受力，二是自由段钢筋能够把应力均匀地传到混凝土内部，从而达到如下目的:
1、引导钢衬外包钢筋混凝土结构外表面裂缝开展和延伸，有效控制裂缝产生和裂缝宽度增大；
2、有效抑制由内水压力作用产生的钢衬钢筋混凝土管结构外表面裂缝及其延伸和扩展的随机性，对提高钢衬钢筋混凝土管结构的耐久性具有重要作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构示意图。
[0014]图2为引导缝结构大样示意图。
[0015]附图标记为:
I—钢衬，2—内圈环向钢筋，3—外圈环向钢筋，4一混凝土, 5—引导缝，6—分布钢筋，7—自由段钢筋，8—充填材料，9一引导缝深度。
【具体实施方式】
[0016]本发明涉及钢衬钢筋混凝土管结构体型设计领域，特别适用于坝后背管和地面敷设的钢衬外包混凝土管结构。
[0017]参见图1及图2，本发明涉及的一种带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管的具体结构为:
包括由内至外依次设置于管道内表面的钢衬1、内圈环向钢筋2和外圈环向钢筋3，所述钢衬I外缘与内圈环向钢筋2内缘之间包裹有厚度为10 — 15cm的钢筋混凝土 4，内圈环向钢筋2外缘与外圈环向钢筋3内缘之间包裹有钢筋混凝土 4，外圈环向钢筋3外缘也包裹有厚度为8 — IOcm的钢筋混凝土 4 ;内圈环向钢筋2内侧和外圈环向钢筋3内侧紧贴设置有分布钢筋6 ；
所述外圈环向钢筋3外缘包裹的钢筋混凝土 4的横断面外缘0°和90°处分别设置填充有充填材料8的引导缝5 ;
所述外圈环向钢筋3从引导缝5底部穿过的部分为自由段钢筋7。
[0018]本发明中的引导缝5宽度为20mm，弓丨导缝5长度为管道结构轴向长度，弓丨导缝深度9为外圈环向钢筋3内缘至钢筋混凝土 4外表面的距离；
所述自由段钢筋7长度为引导缝深度9的2 — 2.5倍；
所述分布钢筋6分别与内圈环向钢筋2和外圈环向钢筋3环向钢筋绑扎于一体，分布钢筋6之间的间距为20— 30cm。
[0019]本发明中的充填材料8具体可为浙青、浙青混凝土或L一600闭孔低发泡塑料板。
[0020]本发明中的内圈环向环向钢筋2和外圈环向钢筋3均可为热轧钢筋HRB335或HRB400。
[0021 ] 本发明中设置于内圈环向钢筋2内侧的分布钢筋6的截面面积可为内圈环向环向钢筋2截面面积的40—50% ;设置于外圈环向钢筋3内侧的分布钢筋6的截面面积可为外圈环向环向钢筋2截面面积的40— 50%。
[0022]本发明中的内圈环向钢筋2外缘与外圈环向钢筋3内缘之间包裹的钢筋混凝土的厚度为管道内半径的0.3-0.7倍。
[0023]本发明中的混凝土强度等级具体可为C20或C25。
[0024]本发明中钢衬I是主要承担内水压力结构，并起防渗作用；内圈环向钢筋2和外圈环向钢筋3是承担内水压力的辅助结构，并具有限制混凝土裂缝宽度的作用；混凝土 4是承担内水压力和外压的辅助结构，并具有保温和防钢衬腐蚀作用；引导缝5是直接发挥外圈环向；分布钢筋6是承担切向力，并具有对限制混凝土裂缝宽度的辅助作用；自由段钢筋7是引导局部应力扩散、转移的作用；充填材料8是密封引导缝作用；引导缝深度9是形成一定深度的引导缝。
[0025]根据钢衬钢筋混凝土结构数值仿真分析得出应力分布特征和结构的受力特点，在钢衬外包混凝土浇筑过程，预先人为地在压力管道断面的外缘0°和90°位置设置“人工缝”，如图1。
[0026]位于引导缝5底部的钢筋为一小段可以自由伸缩和滑动的钢筋，该段钢筋是外圈环向钢筋3的一段即为公知技术的自由段钢筋7，需在其外表面刷一层浙青，一般刷I一2遍，如图2。混凝土浇筑完成后，要用充填材料8把引导缝充填密实。充填材料8可以为浙青、浙青混凝土、L-600闭孔低发泡塑料板。若充填材料8选用L一600闭孔低发泡塑料板，则引导缝5外表面宜刷一道浙青。
[0027]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【权利要求】
1.带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于:包括由内至外依次设置于管道内表面的钢衬(I)、内圈环向钢筋(2)和外圈环向钢筋(3)，所述钢衬(I)外缘与内圈环向钢筋(2)内缘之间包裹有厚度为10 — 15cm的钢筋混凝土(4)，内圈环向钢筋(2)外缘与外圈环向钢筋(3)内缘之间包裹有钢筋混凝土(4)，外圈环向钢筋(3)外缘也包裹有厚度为8 — IOcm的钢筋混凝土(4);内圈环向钢筋(2)内侧和外圈环向钢筋(3)内侧紧贴设置有分布钢筋(6);所述外圈环向钢筋(3)外缘包裹的钢筋混凝土(4)的横断面外缘0°和90°处分别设置填充有充填材料(8)的引导缝(5);所述外圈环向钢筋(3)从引导缝(5)底部穿过的部分为自由段钢筋(7)。
2.根据权利要求1所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于: 所述引导缝(5)宽度为20mm,引导缝(5)长度为管道结构轴向长度，引导缝深度(9)为外圈环向钢筋(3)内缘至钢筋混凝土(4)外表面的距离； 所述自由段钢筋(7)长度为引导缝深度(9)的2 — 2.5倍； 所述分布钢筋(6)分别与内圈环向钢筋(2)和外圈环向钢筋(3)环向钢筋绑扎于一体，分布钢筋(6)之间的间距为20— 30cm。
3.根据权利要求1或2所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于: 所述充填材料(8)为浙青、浙青混凝土或L一600闭孔低发泡塑料板。
4.根据权利要求1所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于: 所述内圈环向环向钢筋(2)和外圈环向钢筋(3)均为热轧钢筋HRB335或HRB400。
5.根据权利要求1所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于: 所述设置于内圈环向钢筋(2)内侧的分布钢筋(6)的截面面积为内圈环向环向钢筋(2)截面面积的40—50% ;设置于外圈环向钢筋(3)内侧的分布钢筋(6)的截面面积为外圈环向环向钢筋(2)截面面积的40— 50%。
6.根据权利要求1所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于: 所述内圈环向钢筋(2)外缘与外圈环向钢筋(3)内缘之间包裹的钢筋混凝土的厚度为管道内半径的0.3 — 0.7倍。
7.根据权利要求6所述带有引导缝的钢衬钢筋混凝土管，其特征在于:所述混凝土强度等级为C20或C25。
【文档编号】E02B9/06GK103590378SQ201310540032
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】石广斌, 张曼曼, 何新红, 邱敏, 傅金筑 申请人:中国水电顾问集团西北勘测设计研究院