[發明專利]大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統及其設計方法

在審

• 申請號: 202011105524.9
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112229733A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）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（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

1.一種大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，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拉桿，所述高強拉桿分別貫穿兩個所述堵頭，所述高強拉桿位于兩個所述堵頭外的端部均鎖定在與其對應的堵頭上；所述系統還包括用于防止所述高強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.如權利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，其特征在于：所述第一止水裝置包括預埋在所述堵頭中的鋼管以及設于所述鋼管內的防水件。

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

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

5.如權利要求2所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，其特征在于：所述鋼管遠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.如權利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，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.如權利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，其特征在于：所述第二止水裝置還包括敷設于所述涵管與所述堵頭的縫隙中的縫板。

8.如權利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，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于所述涵管與所述堵頭的轉角部位，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壓條安裝在所述涵管和所述堵頭上。

9.如權利要求1所述的大尺寸有壓輸水涵管壓水試驗封堵系統，其特征在于：所述堵頭為凸字型結構，凸字型結構的所述堵頭的小口徑段卡入所述涵管，所述高強拉桿穿過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封堵系統的設計方法，其特征在于，包括自平衡反力的設計、堵頭的設計以及止水銅片的設計；

所述自平衡反力的設計具體為：先通過壓水試驗水頭與涵管的內徑計算堵頭承受的最大水壓力，然后選定高強拉桿的直徑，依據高強拉桿的材料參數確定壓水試驗過程中的高強拉桿的最大拉力與最大伸長量；

所述堵頭的設計具體為：先依據經驗初步設計堵頭尺寸，然后將水壓力等效為均布荷載，并將高強拉桿的反力等效為集中荷載；采用有限元方法驗算堵頭的可靠性；

所述止水銅片的設計具體為：先初步估計銅片錨固長度L，堵頭與涵管之間縫寬d，并驗算止水銅片的錨固強度；然后通過試驗確定銅片與混凝土的粘結強度，按照初步估計的錨固長度確定允許錨固力F，按照公式T＝0.5pπ(R+d)d近似計算銅片所受拉拔力T，其中p為內水壓力，R為堵頭凸出部位直徑；

當FT時通過驗算，FT時需調整錨固長度；

同時，依據止水銅片的拉伸強度驗算止水銅片是否被拉斷，

按照公式A＝πRt計算受拉截面積，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NT時通過驗算，NT時需調整調整設計方案，

其中，所述止水銅片的牛鼻子的高度大于所述高強拉桿的最大伸長量。