[发明专利]钢筒型混凝土压力管及其设计方法

权利要求书

1.一种钢筒型混凝土压力管，其特征在于，包括内衬层、保护层和钢构组件；

所述钢构组件包括由外表面缠绕有预应力钢丝的钢筒形成的第一钢构和间隔地套设于所述第一钢构的第二钢构，所述第二钢构由筒状钢筋笼形成；

所述内衬层贴覆于所述钢筒的内周侧壁，所述保护层包覆于所述钢筒的外周侧壁，所述第二钢构设置于所述保护层内的距离所述第一钢构预定距离处。

2.根据权利要求1所述的钢筒型混凝土压力管，其特征在于，

所述钢筒的厚度为所述保护层外径的1/240至1/540；

所述钢筒的厚度不小于3mm；

所述预定距离不小于25mm。

3.根据权利要求2所述的钢筒型混凝土压力管，其特征在于，所述钢筒的材质为Q235B、Q355B或Q355C钢材；

所述筒状钢筋笼的材质为HRB400、HRB500或HRB550钢筋；

所述预应力钢丝的材质为抗拉强度为1470MPa-1570MPa的冷拉钢丝；

所述内衬层由混凝土或水泥砂浆成型；

所述保护层由混凝土成型。

4.根据权利要求1所述的钢筒型混凝土压力管，其特征在于，所述筒状钢筋笼包括支撑架和加强架；所述支撑架包括多个沿所述钢筒的轴向延伸的支撑筋，且多个所述支撑筋沿所述钢筒的周向顺次排布；

所述加强架包括回转筋，所述回转筋以螺旋形式绕设于所述支撑架的外表面，并与所述支撑架固定连接。

5.根据权利要求4所述的钢筒型混凝土压力管，其特征在于，所述钢筒包括钢筒本体和分别连接于所述钢筒本体两端的承口钢环和插口钢环，所述承口钢环的内圈与所述插口钢环的外圈相匹配；

所述插口钢环的外圈设置有多个环形凹槽，所述环形凹槽内设置有由耐候材料形成的密封件；

所述承口钢环和所述插口钢环的外表面均设置有防腐层，所述防腐层由防腐涂料形成；

所述防腐涂料为环氧树脂或聚氨酯，所述防腐层的厚度为100-120mm。

6.一种钢筒型混凝土压力管的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S100，外力分析：计算组合弯矩M_u和组合推力P_u；

步骤S200，配筋计算：根据组合弯矩M_u和组合推力P_u计算第一配筋面积A_si和第二配筋面积A_so，所述第一配筋面积A_si为预应力钢丝的配筋面积，所述第二配筋面积A_so为筒状钢筋笼的配筋面积，第一配筋面积A_si和第二配筋面积A_so的表达式如下：

M_ult＝M_u+P_u*d_i，

当a≤0，

当a＞0，f_c'＝0.85f_c，

其中，d_i为预应力钢丝与保护层的外圈的径向距离，f_yi为钢筒的屈服强度，f_yb为筒状钢筋笼的屈服强度，f_c为混凝土的抗压强度，f_c’为混凝土的圆柱抗压强度；d_o为筒状钢筋笼与内衬层的内圈的径向距离，d_o’为筒状钢筋笼与保护层的外圈的径向距离，d_i’为预应力钢丝与内衬层的内圈的径向距离；

步骤S300，预应力计算：对预应力钢丝进行预压应力计算，确定预应力钢丝的截面积；

步骤S400，重新分配：根据内压确定钢构截面积的取值范围，并根据钢构截面积和预应力钢丝的截面积分配筒状钢筋笼的钢筋截面积分配钢筒的截面积；

步骤S500，校核：确保管道剪切应力V_s不超过管道的剪切许用应力V_c，确保第一配筋面积A_si和第二配筋面积A_so均不小于相应的最小配筋面积。