[发明专利]钢筒型混凝土压力管及其设计方法

说明书

本发明涉及压力输水管道技术领域，尤其涉及一种钢筒型混凝土压力管及其设计方法。该钢筒型混凝土压力管，包括内衬层、保护层和钢构组件；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第一钢构的第二钢构，第二钢构由筒状钢筋笼形成；内衬层贴覆于钢筒的内周侧壁，保护层包覆于钢筒的外周侧壁，第二钢构设置于保护层内。该钢筒型混凝土压力管的设计方法用于设计该钢筒型混凝土压力管。该钢筒型混凝土压力管及其设计方法，预应力钢丝使钢筒其处于大压缩状态而增大钢筒的容许设计应力，从而一方面提高该钢筒型混凝土压力管承受内外压的能力，另一方面减轻对于保护层和内衬层的不利影响。

技术领域

本发明涉及压力输水管道技术领域，尤其涉及一种钢筒型混凝土压力管及其设计方法。

背景技术

近年来不断通过大型的调水项目，完善水利基础设施网络，构件水安全保障体系、加快推进水利现代化建设，这些大型的调水项目都需要优质的大口径压力输水管道。

相关技术中，传统的混凝土或砂浆复合钢管(例如大直径管)在钢中的最大工作应力大约为145MPa。限制这种管的容许设计应力的原因是，这种管的内、外混凝土或砂浆保护层的容许应变是有限的。更高的钢应力将使混凝土或砂浆保护层在压力作用下破裂，从而导致形成有害的破裂，对混凝土或砂浆保护层的性能造成不利的影响，甚至可能失效或者以其他方式从钢管内脱落。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钢筒型混凝土压力管，以在一定程度上解决现有技术中的砂浆复合钢管的内、外混凝土或砂浆保护层的容许应变是有限的，对砂浆保护层造成不利影响并限制最大工作压力的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种钢筒型混凝土压力管的设计方法，以在一定程度上解决现有技术中的砂浆复合钢管的内、外混凝土或砂浆保护层的容许应变是有限的，对砂浆保护层造成不利影响并限制最大工作压力的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

基于上述第一目的，本发明提供的钢筒型混凝土压力管，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。

在上述任一技术方案中，可选地，所述钢筒的厚度为保护层外径的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。

在上述任一技术方案中，可选地，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。

在上述任一技术方案中，可选地，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。

在上述任一技术方案中，可选地，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；