[发明专利]PCCP管道预应力加固结构以及加固方法

说明书

本发明涉及管道施工领域，公开了一种PCCP管道预应力加固结构以及加固方法，该PCCP管道预应力加固结构包括管道(1)、缠绕于管道外周上的钢束(2)、设置在管道上的垫板(3)以及设置在垫板上的锚固部，锚固部具有沿管道的周向依次分布第一侧面和第二侧面，锚固部上设置有底部凹槽(13)、第一通孔(11)和第二通孔(12)，钢束包括依次连接的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分从第一侧面穿过第一通孔并缠绕管道，第二部分从第一侧面穿过底部凹槽并缠绕管道，第三部分从第一侧面穿过第二通孔。本申请使得钢束沿锚固部的通孔的方向延伸，以缓和钢束和第一通孔以及第二通孔的端面的棱边之间的接触，避免钢束在张拉过程中的破损和应力集中。

技术领域

本发明涉及管道施工领域，具体地涉及一种PCCP管道预应力加固结构以及加固方法。

背景技术

预应力钢筒混凝土管道(prestressed concrete cylinder pipe，以下简称PCCP管道)是由管芯混凝土、高强度预应力钢丝、砂浆保护层组成的复合结构管道，与传统的管道相比，PCCP管道具有承载能力强、通水能力强、基本不漏水、不易腐蚀、可以便捷快速的安装、对地基有良好的适应性以及抗震性强等优点。PCCP管道作为有压输水管道，除了覆土荷载、运输荷载和临时堆土荷载外，主要承担有压内水荷载。PCCP管道预应力钢丝发生断裂时，为保证管道安全运行，应对管道结构进行补强，可承受高内水压力是该类管道结构安全稳定的关键，由此采用体外预应力加固方法是最有效的加固技术。

目前常规的预应力加固方法包括：预应力钢环加固方法、预应力碳纤维板加固方法以及预应力钢束加固，下面对于这几种方法逐个进行分析：

对于预应力钢环加固方法来说，在PCCP断丝管上施加预应力钢环，该方法施工作业方便，但施加的预应力有限，难以满足高内水压情况下PCCP断丝管的结构安全要求。

对于预应力碳纤维板加固方法来说，预应力碳纤维板系统由碳纤维板、固端锚具、固定端支座、张拉端锚具、张拉端支座、张拉端工装和碳纤维板压条组成，除了碳纤维板外，其他组件均需要用螺栓固定，基于PCCP管道结构特性，砂浆保护层和管芯混凝土无法打孔固定螺栓，且预应力碳纤维板在砂浆层表面粘贴困难，应此预应力碳纤维板不适合PCCP断丝管管外预应力加固。

对于预应力钢束加固方法来说，预应力钢绞线柔性好，组成钢束便于在圆管上缠绕，锚具尺寸小，安装简便。特别是PCCP外表面有粗糙的砂浆保护层，钢绞线在砂浆保护层上便于安装，可实施性好。目前预应力钢束加固结构常用于煤仓、水泥仓、污水处理池、核电安全壳等大型建筑物加固。

虽然预应力钢束加固方法在理论上较适宜PCCP管道的加固，但是在具体实施中存在较多问题，具体来说，如果使用通常使用在大型建筑物中的环形无粘结预应力钢束加固结构，会导致锚固效果不理想，原因主要包括以下几个方面：首先，在PCCP管道的结构中没有张拉槽及扶壁柱用来安装锚具，锚具需直接安装在结构曲面上，此种安装方式会导致钢束在锚具的端面的棱边发生接触，在张拉过程中可能发生破损及应力集中；其次，钢束环绕在PCCP管道外壁后直接进行张拉作业，完成预应力施工后才浇筑混凝土保护层，造成了钢束在张拉过程没有混凝土的约束，容易发生与构件的相对位移，影响结构外加预应力补强效果。因此，可以说目前用于PCCP管道加固的预应力钢束加固结构和安装技术尚属空白。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的利用预应力钢束加固方法加固PCCP管道的的效果不理想问题，提供一种PCCP管道预应力加固结构，该PCCP管道预应力加固结构能够有效改善加固效果。