[發(fā)明專利]大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011105524.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112229733A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李聰;張榮堂;劉杰勝;盧波;朱杰兵;蔣昱州;汪斌;劉小紅;徐棟棟;曾平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢輕工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

1.一種大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：包括可封堵涵管的兩端的堵頭以及具有伸縮量的高強(qiáng)拉桿，所述高強(qiáng)拉桿分別貫穿兩個(gè)所述堵頭，所述高強(qiáng)拉桿位于兩個(gè)所述堵頭外的端部均鎖定在與其對(duì)應(yīng)的堵頭上；所述系統(tǒng)還包括用于防止所述高強(qiáng)拉桿與所述堵頭之間的間隙處滲水的第一止水裝置以及用于防止所述堵頭和所述涵管之間的間隙處滲水的第二止水裝置。

2.如權(quán)利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述第一止水裝置包括預(yù)埋在所述堵頭中的鋼管以及設(shè)于所述鋼管內(nèi)的防水件。

3.如權(quán)利要求2所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述防水件包括安設(shè)在所述鋼管內(nèi)的套管，所述套管內(nèi)以及所述高強(qiáng)拉桿的外表面均設(shè)有螺紋，所述高強(qiáng)拉桿螺紋連接于所述套管內(nèi)。

4.如權(quán)利要求3所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述套管的外表面具有止水槽，所述止水槽中安設(shè)有防水圈。

5.如權(quán)利要求2所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述鋼管遠(yuǎn)離所述堵頭的一端連接有大小頭，所述大小頭填充有第一止水材料。

6.如權(quán)利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述第二止水裝置包括止水銅片，所述止水銅片的兩端分別設(shè)于所述涵管和所述堵頭中，且所述止水銅片的牛鼻子朝向所述堵頭。

7.如權(quán)利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述第二止水裝置還包括敷設(shè)于所述涵管與所述堵頭的縫隙中的縫板。

8.如權(quán)利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述第二止水裝置還包括第二止水材料，所述第二止水材料敷設(shè)于所述涵管與所述堵頭的轉(zhuǎn)角部位，所述第二止水材料外包覆有波形止水帶，所述波形止水帶通過(guò)壓條安裝在所述涵管和所述堵頭上。

9.如權(quán)利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)，其特征在于：所述堵頭為凸字型結(jié)構(gòu)，凸字型結(jié)構(gòu)的所述堵頭的小口徑段卡入所述涵管，所述高強(qiáng)拉桿穿過(guò)堵頭鎖定在所述大口徑段上。

10.一種大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗(yàn)封堵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括自平衡反力的設(shè)計(jì)、堵頭的設(shè)計(jì)以及止水銅片的設(shè)計(jì)；

所述自平衡反力的設(shè)計(jì)具體為：先通過(guò)壓水試驗(yàn)水頭與涵管的內(nèi)徑計(jì)算堵頭承受的最大水壓力，然后選定高強(qiáng)拉桿的直徑，依據(jù)高強(qiáng)拉桿的材料參數(shù)確定壓水試驗(yàn)過(guò)程中的高強(qiáng)拉桿的最大拉力與最大伸長(zhǎng)量；

所述堵頭的設(shè)計(jì)具體為：先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步設(shè)計(jì)堵頭尺寸，然后將水壓力等效為均布荷載，并將高強(qiáng)拉桿的反力等效為集中荷載；采用有限元方法驗(yàn)算堵頭的可靠性；

所述止水銅片的設(shè)計(jì)具體為：先初步估計(jì)銅片錨固長(zhǎng)度L，堵頭與涵管之間縫寬d，并驗(yàn)算止水銅片的錨固強(qiáng)度；然后通過(guò)試驗(yàn)確定銅片與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，按照初步估計(jì)的錨固長(zhǎng)度確定允許錨固力F，按照公式T＝0.5pπ(R+d)d近似計(jì)算銅片所受拉拔力T，其中p為內(nèi)水壓力，R為堵頭凸出部位直徑；

當(dāng)FT時(shí)通過(guò)驗(yàn)算，F(xiàn)T時(shí)需調(diào)整錨固長(zhǎng)度；

同時(shí)，依據(jù)止水銅片的拉伸強(qiáng)度驗(yàn)算止水銅片是否被拉斷，

按照公式A＝πRt計(jì)算受拉截面積，其中t為止水銅片厚度，則可求得止水銅片允許拉荷載N，

當(dāng)NT時(shí)通過(guò)驗(yàn)算，NT時(shí)需調(diào)整調(diào)整設(shè)計(jì)方案，

其中，所述止水銅片的牛鼻子的高度大于所述高強(qiáng)拉桿的最大伸長(zhǎng)量。