新型水電站巨型壓力管道制造技術

本發明專利技術公開了一種新型水電站巨型壓力管道，包括活性粉末混凝土管，纏繞在活性粉末混凝土管外的外纏繞預應力鋼絲；活性粉末混凝土管的一端設置有卯眼，另一端設置有榫眼；連接的卯榫結構處設置有銅止水；活性粉末混凝土管外澆筑有外包混凝土，外包混凝土內設置有纏繞在活性粉末混凝土管外由環向鋼筋和縱向鋼筋綁扎成的鋼筋網。本發明專利技術采用活性粉末混凝土代替鋼材作為管體材料，緩解了國內高強度低合金調質鋼產量不能滿足巨型壓力鋼管的需求的矛盾；采用的預應力活性粉末混凝土管替代鋼管，降低了壓力管道生產過程中的技術要求，同時降低了能耗和成本；提高了臨界失穩應力，解決壓力鋼管外壓失穩屈曲破壞的問題；確保了外包混凝土的耐久性，根除了鋼材腐蝕性的問題。

【技術實現步驟摘要】
新型水電站巨型壓力管道
本專利技術涉及水電站引水系統設備，具體為一種新型水電站巨型壓力管道。
技術介紹
隨著大型常規和抽水蓄能電站的新建，鋼襯鋼筋混凝土壓力管道因其良好的承載能力和相對較為經濟的優勢，越來越多的被用于水電站引水系統中，但鋼襯鋼筋混凝土壓力管道所用鋼材是高強度低合金調質鋼，這種鋼材生產技術要求高，能耗大，價格高，且國內產量不能完全滿足巨型壓力鋼管的需要；同時厚壁鋼管的焊接、制造和安裝技術難度大，生產費時費力，且在焊縫處存在復雜的焊接熱殘余應力場，有時會導致焊縫和鋼管的斷裂破壞，這給鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的安全營埋下了隱患，風險較大；再者，管道放空，滲透壓力，灌漿壓力等外壓引起的穩定性問題，也一直阻礙鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的發展。在加勁壓力鋼管施工中，加勁肋處存在混凝土振搗不密實而引起的空窠，管壁與混凝土之間存在著一定的干縮裂縫，外包混凝土開裂，而引起的混凝土耐久性的問題和失穩屈曲破壞。這些技術難題，伴隨著水電站的發展而發展，并沒有得到質的解決。因此，面對巨型壓力管道新結構型式的需求，克服傳統剛改變傳統的巨型鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的結構的不足，創新巨型壓力管道的結構設計，促進水電事業及其它類似工程的發展，已經刻不容緩。
技術實現思路
為了克服上述現有技術中的不足，本專利技術提供了一種降低了壓力管道生產過程中的技術要求，同時降低了能耗和成本；加工，制作，安裝過程不存在焊接接縫及焊接加勁環的工藝，管道完整，降低了壓力管道運行的風險的新型水電站巨型壓力管道。本專利技術的目的是這樣實現的：新型水電站巨型壓力管道，包括1，纏繞在活性粉末混凝土管1外的外纏繞預應力鋼絲4；所述的活性粉末混凝土管1的一端設置有卯眼，另一端設置有榫眼；連接的卯榫結構處設置有銅止水3；活性粉末混凝土管1外澆筑有外包混凝土2，外包混凝土2內設置有纏繞在活性粉末混凝土管1外由環向鋼筋6和縱向鋼筋5綁扎成的鋼筋網；所述的新型水電站巨型壓力管道的施工工藝，其具體步驟為：第一步：在工廠內，支護管體的模具，模具采用大型組合式鋼筒模具，直徑根據需要而定；采用離心成型工藝制作活性粉末混凝土管1，過程中注意兩端口的形式以及質量控制；第二步：成型后的管體放入蒸壓養護室進行養護，達到設計強度之后放至大型纏絲機上纏繞預應力鋼絲4，鋼絲直徑用5~9mm直徑；第三，安置活性粉末混凝土管1兩端的連接管體，連接管體采用卯榫連接，先在端頭凹凸部位涂上環氧樹脂，利用吊裝設備連接管體，務必要求縫隙部位處理完善；待環氧樹脂初凝之后在連接部位墊上橡膠墊圈以及銅箍圈，利用預緊器對銅箍圈進行預緊；第四步：在管體以及預應力鋼絲外圍進行縱向鋼筋5、環向鋼筋6的布置和外包混凝土2的澆筑；第五步：對外包鋼筋混凝土2進行養護工作；第六步：最后檢查管體的裂縫以及密閉性能，實現本專利技術的預期目標。積極有益效果：（1）本專利技術采用活性粉末混凝土代替鋼材作為管體材料，緩解了國內高強度低合金調質鋼產量不能滿足巨型壓力鋼管的需求的矛盾。（2）本專利技術采用的預應力活性粉末混凝土管替代鋼管，降低了壓力管道生產過程中的技術要求，同時降低了能耗和成本。（3）預應力活性粉末混凝土管的加工，制作，安裝過程不存在焊接接縫及焊接加勁環的工藝，管道完整，沒有缺陷，降低了壓力管道運行的風險。（4）有效避免了壓力管道外壓失穩的因素，提高了臨界失穩應力，解決壓力鋼管外壓失穩屈曲破壞的問題。（5）確保了外包混凝土的耐久性，根除了鋼材腐蝕性的問題。附圖說明圖1為本專利技術新型壓力管道橫截面示意圖；圖2為本專利技術新型壓力管道縱剖面以及端口細部示意圖；圖3為本專利技術新型壓力管道連接部位銅止水示意圖；圖4為本專利技術新型壓力管道外纏預應力鋼絲示意圖；圖5為本專利技術外包混凝土鋼筋布置橫截面示意圖；圖6為本專利技術外包混凝土鋼筋布置縱剖面示意圖；圖中為：活性粉末混凝土管1、外包混凝土2、銅止水3、外纏繞預應力鋼絲4、縱向鋼筋5、環向鋼筋6。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術做進一步的說明：如圖1、圖2所示，新型水電站巨型壓力管道，包括活性粉末混凝土管1，纏繞在活性粉末混凝土管1外的外纏繞預應力鋼絲4；所述的活性粉末混凝土管1的一端設置有卯眼，另一端設置有榫眼；連接的卯榫結構處設置有銅止水3；活性粉末混凝土管1外澆筑有外包混凝土2，外包混凝土2內設置有纏繞在活性粉末混凝土管1外由環向鋼筋6和縱向鋼筋5綁扎成的鋼筋網；所述的新型水電站巨型壓力管道的施工工藝，其具體步驟為：第一步：首先在工廠內，支護管體的模具，模具采用大型組合式鋼筒模具，直徑根據需要而定，一般在10m左右。采用離心成型工藝制作活性粉末混凝土管1，過程中注意兩端口的形式以及質量控制；第二部：成型后的管體放入蒸壓養護室進行養護，達到設計強度之后放至大型纏絲機上纏繞預應力鋼絲4，鋼絲直徑用5~9mm直徑，具體規格參考GB5223-2002預應力鋼絲選用標準，纏絲模型參見圖4所示；第三步：安置連接管體，管體采用卯榫連接，如圖2所示，先在端頭凹凸部位涂上環氧樹脂，利用吊裝設備連接管體，務必要求縫隙部位處理完善。待環氧樹脂初凝之后在連接部位墊上橡膠墊圈以及銅箍圈，利用預緊器對銅箍圈進行預緊，如圖3所示；第四步：如圖5、圖6所示在管體以及預應力鋼絲外圍進行縱向鋼筋5、環向鋼筋6的布置和外包混凝土2的澆筑；第五步：，對外包鋼筋混凝土2進行養護工作；第六步：最后檢查管體的裂縫以及密閉性能，實現本專利技術的預期目標。工作機理（1）在活性粉末混凝土管的外側，纏繞預應力鋼絲，既改善了活性粉末混凝土管在內部水壓作用下的應力狀態，還對活性粉末混凝土進行了側限，提高了活性粉末混凝土材料強度和延性。（2）由于活性粉末混凝土的厚度一般是鋼襯鋼筋混凝土壓力管道中鋼板的15倍左右，活性粉末混凝土管的厚度的增大，極大的提高了管道外壓失穩的臨界力，避免了管道發生失穩屈曲破壞。（3）由于活性粉末混凝土和普通混凝土彈性模量之比遠小于鋼管與普通混凝土彈性模量之比，不存在內層鋼管與外包混凝土之間承載比的問題，故可取消鋼管與普通混凝土之間的彈性墊層，使活性粉末混凝土與普通混凝土直接聯合承載。（4）由于本專利技術的活性粉末混凝土管不存在焊接和加設加勁環等工藝，確保了管道的結構完整性，不存在空窠，干縮縫隙等缺陷，確保了外包混凝土的耐久性。（5）兩段活性粉末混凝土管按卯榫連接的方法將其連接起來，確保了端部連接處管道的連續性。（6）在兩段活性粉末混凝土管的連接處，加設銅止水，不會發生滲漏現象。以上實施案例僅用于說明本專利技術的優選實施方式，但本專利技術并不限于上述實施方式，在所述領域普通技術人員所具備的知識范圍內，本專利技術的精神和原則之內所作的任何修改、等同替代及改進等，均應視為本申請的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
新型水電站巨型壓力管道，其特征在于：包括活性粉末混凝土管（1），纏繞在活性粉末混凝土管（1）外的外纏繞預應力鋼絲（4）；所述的活性粉末混凝土管（1）的一端設置有卯眼，另一端設置有榫眼；連接的卯榫結構處設置有銅止水（3）；活性粉末混凝土管（1）外澆筑有外包混凝土（2），外包混凝土（2）內設置有纏繞在活性粉末混凝土管（1）外由環向鋼筋（6）和縱向鋼筋（5）綁扎成的鋼筋網。

【技術特征摘要】
1.新型水電站巨型壓力管道，其特征在于：包括活性粉末混凝土管（1），纏繞在活性粉末混凝土管（1）外的外纏繞預應力鋼絲（4）；所述的活性粉末混凝土管（1）的一端設置有卯眼，另一端設置有榫眼；連接的卯榫結構處設置有銅止水（3）；活性粉末混凝土管（1）外澆筑有外包混凝土（2），外包混凝土（2）內設置有纏繞在活性粉末混凝土管（1）外由環向鋼筋（6）和縱向鋼筋（5）綁扎成的鋼筋網；所述的新型水電站巨型壓力管道的施工工藝，其具體步驟為：第一步：在工廠內，支護管體的模具，模具采用大型組合式鋼筒模具，直徑根據需要而定；采用離心成型工藝制作活性粉末混凝土管（1），過程中注意兩端口的形...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張多新，王清云，何卓飛，李鵬輝，許冠超，白新理，
申請(專利權)人：華北水利水電大學，
類型：發明
國別省市：河南;41