[實用新型]一種PCCP管預應力碳纖維補強加固結構設計

有效

• 申請號: 201621109911.9
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN206234492U
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 孫志恒;徐耀;孫粵琳;董曉農;夏世法;王嵐;張家宏;馬宇;李蓉
• 申請（專利權）人: 北京中水科海利工程技術有限公司;中國水利水電科學研究院
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14
• 代理公司: 北京匯智英財專利代理事務所(普通合伙)11301
• 代理人: 鄭玉潔

技術領域

本實用新型涉及水利工程領域，具體涉及一種PCCP管預應力碳纖維補強加固結構設計。

背景技術

預應力鋼筒混凝土管( Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡寫PCCP管)是指在帶有鋼筒的高強混凝土管芯上纏繞環向預應力鋼絲，再在其上噴制致密的水泥砂漿保護層而制成的輸水管。它是由薄鋼板、高強鋼絲和混凝土構成的復合管材，綜合發揮了鋼材的抗拉、易密封和混凝土的抗壓、耐腐蝕性能，具有高密封性、高強度和高抗滲的特性，廣泛應用于長間隔輸水干線、壓力倒虹吸、城市供水工程、產業有壓輸水管線、電廠循環水工程下水管道、壓力排污干管等。與以往管材相比，PCCP管具有適用范圍廣、經濟壽命長、抗震性能好、安裝方便、基本不漏水等優點。目前我國引調水工程中使用PCCP管的工程越來越多。但由于設計、施工質量缺陷、運行管理不當等原因，目前已發生多個工程出現爆管現象，嚴重威脅著輸水管道的安全運行。大部分爆管是由于高強混凝土管芯上纏繞環向預應力鋼絲出現斷絲所致，為了防患于未然，對檢測出有斷絲的PCCP管需要進行加固。

PCCP管加固可以采用置換、加大外部斷面、粘鋼法、內襯鋼桶、外部粘貼碳纖維及內側粘貼碳纖維等方法。這些方法各具特色，互有優劣。內側粘貼碳纖維加固PCCP管技術是通過樹脂類膠結材料將碳纖維材料粘貼于PCCP管內側混凝土表面，通過兩者的共同作用達到加固補強、改善結構受力性能的一種加固技術。與其他加固技術相比，這種技術無需大型施工機具，施工簡便、高效、質量易保證。碳纖維材料一般具有良好的耐腐蝕性和耐久性，片材較輕且薄，基本不增加原結構自重及不減少PCCP管的過水斷面。但大量的實驗研究和工程實踐表明，目前的從內側粘貼碳纖維加固PCCP管技術存在一些固有缺陷，由于碳纖維彈性模量相對其強度低得多，發揮強度時需要較大的變形，難以抑制PCCP管結構的變形與裂縫的發展，導致用碳纖維布加固PCCP管效果不明顯。如碳纖維在較低的應力水平時PCCP管混凝土就會發生出現裂縫或外側預應力鋼絲斷裂，使碳纖維材料的高強度優勢不能得到有效發揮。這些缺陷在很大程度上降低了碳纖維對PCCP管進行加固的效果，增加了補強加固成本。

實用新型內容

為改善現有技術的不足，提出一種補強加固結構設計，可在高壓水作用下最大程度利用碳纖維高強度的優勢加固PCCP管，本實用新型提供了一種預應力碳纖維補強加固PCCP管的結構設計，設于PCCP管內壁，所述PCCP管預應力碳纖維補強加固結構設計包括：

柔性防滲涂層，設于PCCP管最內側，用于防止管內水滲透到碳纖維布和墊層內；

碳纖維布層，設于柔性防滲涂層和墊層之間，在內水壓力作用下分擔PCCP管承受的拉應力；

墊層，包括間隔設置的彈性墊層和剛性墊層，其中，

彈性墊層設于PCCP管內壁的混凝土層與碳纖維布層之間，用于增加碳纖維布層的變形量；

剛性墊層設于PCCP管內壁的混凝土層與碳纖維布層之間，與彈性墊層在同一層，用于加強碳纖維布與PCCP管的連接；

其中，前述剛性墊層的寬度介于0-30cm，厚度介于3-6mm。

其中，前述彈性墊層的寬度介于20-50cm，厚度介于3-6mm。

其中，前述彈性墊層的厚度等于剛性墊層。

其中，前述剛性墊層的材質為環氧膩子或環氧砂漿。

其中，前述彈性墊層的材質為可壓縮的低彈模發泡聚氨酯，所述低彈模發泡聚氨酯的壓縮量大于40%。

其中，前述碳纖維布層設為1-3層，通過碳纖維粘結劑黏貼在固化后的彈性墊層和剛性墊層上。

其中，前述碳纖維粘結劑的材質為環氧樹脂。

其中，前述柔性防護涂層的厚度介于1~2mm。

其中，前述柔性防護涂層的材質為單組份聚脲。

本實用新型提供的PCCP管預應力碳纖維補強加固結構設計，通過設置彈性墊層，在保證PCCP管沒有明顯變形的基礎上，增加了碳纖維布層的變形量，從而增加了碳纖維布層所能承受的拉應力，進而減小了分散到PCCP管的應力，有效避免了PCCP管混凝土出現裂縫或預應力鋼絲斷裂，使碳纖維材料的高強度優勢得到有效發揮，最大程度的增加了碳纖維對PCCP管的補強加固效果。

附圖說明

圖1：根據本實用新型實施例的PCCP管預應力碳纖維補強加固結構設計示意圖。

具體實施方式