[實用新型]一種管內的氣囊式環向預應力加固裝置

有效

• 申請號: 201820256108.0
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN208058251U
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 陳亮;高學春;劉海祥;魯文妍;龍志勇;黃建紅;劉璨;唐云清;祁峰;宋智通;柯敏勇;王建;張民;于凱;徐芳芳;陳凝
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院;中國電建集團山東電力管道工程有限公司
• 主分類號: F16L55/162
• 分類號: F16L55/162
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

本實用新型涉及一種管內的氣囊式環向預應力加固裝置，包括：設備平臺和氣囊；設備平臺上裝有空氣壓縮機，氣囊上具有氣嘴，氣嘴連接空氣壓縮機，氣囊充氣后能夠壓緊環向碳纖維板等高強材料與管內壁密貼，高強材料與管內壁通過結構膠粘結；設備平臺上還裝有為空氣壓縮機供電的發電機。本實用新型提供的管內的氣囊式環向預應力加固裝置，通過氣囊充氣擴張的方式，對碳纖維板等高強材料施加預應力，以達到主動阻止混凝土開裂、平衡水壓、修補已損壞的PCCP等管的目的；相較于現有的多種施工方式，本實用新型能夠有效的恢復PCCP結構的承載能力，降低施工量，減少施工時間。

技術領域

本實用新型涉及一種管內的氣囊式環向預應力加固裝置，屬于PCCP技術領域。

背景技術

PCCP是預應力鋼筒混凝土管( PrestressedConcrete Cylinder Pipe)的簡稱，它是指由兩端帶承插口鋼圈的鋼筒和鋼筒內、外兩側混凝土層組成管芯，并在管芯外壁纏繞預應力高強鋼絲，再輥射水泥砂漿保護層而制成的一種復合型管材。

大口徑PCCP管道作為南水北調重要的輸水建筑物，由于設計、施工和運行環境條件等影響，難以避免出現各類裂縫、鋼絲腐蝕或斷絲等劣化現象，甚至出現爆管。利比亞非洲人工河PCCP管2011年已經發現鋼絲斷裂35000根；美國自來水協會研究基金會統計表明，PCCP災難性破裂和泄漏發生的年限平均為13.95年；嚴重劣化或結構弱化、服務能力減少致被迫暫停服務、完全或部分替代的失效平均年限為16.75年；國內新疆、寧夏等地的PCCP管道也曾出現爆裂事故，如寧夏2010年9月5日寧東供水工程爆管事件造成了21天的停水事故。

輸水工程是城市生活的大動脈，在國民經濟發展中發揮著重要作用，PCCP輸水管道一旦發生爆管事故，往往經濟損失嚴重、社會影響惡劣。我國正式將PCCP管應用于工程中始于上世紀90年代，2005年12月南水北調輸水工程北京段拉開了大直徑PCCP在我國應用的序幕，PCCP管道因其優良的特性而在國內大型輸水工程中應用越來越廣泛，然而隨著PCCP的逐步推廣，許多PCCP管道已開始接近或達到破壞年限。近年檢測也表明，國內大量PCCP管道已經出現鋼絲斷裂，且出現斷絲數量逐年增長的趨勢。斷絲現象的發生對正常使用極限狀態影響較大，發生爆裂停水事故的概率大大上升，尤其當斷絲范圍較大時，在預應力、管體自重、土壓力及流體自重等綜合作用下，失去承載能力無法繼續承擔設計內水壓力，在內水壓力作用下極易發生爆管事故。因此，如何對PCCP管道進行切實有效的修補加固，是當下面臨的一個非常重要且極為緊迫的課題。

現有的修復方法主要有管外加固法、換管法、管內常規加固方法等。

管外加固法的缺點是需要開挖大量的土方，雖然在管外粘貼碳纖維布可以有效地提供環向約束并且精準地針對斷絲的位置進行加固，但是造價較高而且工程量較大，不適宜在工程實踐中大規模推廣。

換管法是通過探傷找到損壞管道所在的位置，然后先挖去上部土層，再將損壞的管道移去，換上新的PCCP管。這種方法造成的影響較大，需要在停止輸水的時候才能進行施工，管道的移除也有較大的施工難度。接縫處的處理也是一個亟待解決的施工難題。故此方法不能成為一個普遍適用的方法。

管內加固方法通常采用非預應力加固的方法，這種方法通常是采用直接粘貼碳纖維布的方法進行加固，由于碳纖維材料彈模與鋼筋相似，抗拉強度約為鋼材的7~10倍，高強度的發揮需要較大變形，內貼難以充分利用碳纖維材料的高強度特性。這種方法屬于非主動受力，即只有在外界荷載的情況下才能發揮作用，并不能主動發揮碳纖維材料的作用，在一定程度上造成了碳纖維材料性能的浪費。

發明內容

本實用新型要解決技術問題是：克服現有技術的缺點，提供一種能夠在管內使用氣囊加載預應力的加載裝置。