[实用新型]一种预应力钢筒混凝土管断丝的内部加固结构

说明书

一种预应力钢筒混凝土管断丝的内部加固结构，加固结构包括管体，该管体内壁涂设有尺度过渡传力层，该尺度过渡传力层内侧粘贴有碳纤维布层，该碳纤维布层内侧涂设有防护层；施工方法包括下列步骤：在预应力钢筒混凝土管的管体内壁涂刷底漆层；在该底漆层内侧喷涂或涂覆尺度过渡传力层；在该尺度过渡传力层内侧粘贴碳纤维布层；在该碳纤维布层内侧涂刷防护层。本实用新型施工简单，工艺稳定，结构强度大，粘贴牢靠，对预应力钢筒混凝土管断丝处加固效果明显，使用寿命长，可以大大提高预应力钢筒混凝土管断丝处的结构强度和使用寿命。

技术领域

本实用新型属于水利工程技术领域，特别是一种预应力钢筒混凝土管断丝的内部加固结构。

背景技术

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)是指在带有钢筒的高强混凝土管芯上螺旋均匀地缠绕预应力钢丝，然后在其上喷制致密的水泥砂浆保护层而制成的管材。它是由薄钢板、高强钢丝和混凝土构成的复合管材，综合发挥了钢材的抗拉、易密封和混凝土的抗压、耐腐蚀性能，具有高密封性、高强度、防渗漏等优点。PCCP的原理是管材强度取决于高强钢丝，而钢丝在管芯上产生均匀分布的预应力，从而可以补偿由内压力和外部荷载产生的拉应力。

目前，我国将PCCP管广泛地应用在引调水工程中，但由于设计、生产、施工及运行过程中有多种原因导致钢丝的损伤或者腐蚀，从而引起预应力钢丝断裂，断丝处混凝土沿圆周方向承受的应力增大，使管道内部混凝土产生裂纹，如图7所示，随着断丝数量的增加最终引起泄露、爆管等事故。此外，由于地基的不均匀沉降、地震、温度、内压等原因，导致管材在连接处及管芯处等部位产生裂纹，从而引起渗漏等问题。

为了防患于未然，对检测出有断丝范围和有裂纹的部位需要进行加固。加固方法根据施工的位置可以分为外部加固和内部加固，顾名思义，外部加固需要挖开PCCP管上方的土方，从外部对PCCP管进行加固，然而，由于工程量巨大，有时还需要涉及地上建筑物的搬迁等工作，适用范围较小；而内部加固是在PCCP管内部对断丝范围进行加固，其工程量小，对地上建筑影响小。内部加固的原理要求管内加固层的抗剪强度和抗拉强度均大于混凝土，这样才可以发挥加固材料的补强效果，否则当加固层产生剥离时，则失去补强效果。目前的内部加固方法，常见的是采用碳纤维材料进行加固，碳纤维材料的抗拉强度是钢筋的近10倍，因此碳纤维材料在充分发挥其强度时要求达到一定变形量。在实际加固混凝土时，碳纤维本身的强度还没有充分发挥出来，碳纤维布与混凝土的接触面先产生剥离破坏，失去了对PCCP管的加固作用，与管内壁之间失去了共同作用，丧失了剪力传递进而失去加固作用。

因此为了解决这一问题，需在混凝土与碳纤维层之间设置一道传力过渡层，过渡层不仅本身能够对混凝土起到一定的补强作用，而且也能充分发挥碳纤维层的补强作用并有效地传递到混凝土结构上，不仅能够大幅抑制碳纤维层与混凝土表面剥离，也能够控制裂纹扩展及发生，提高混凝土结构的强度及韧性。传力过渡层既要求能将碳纤维的补强作用传递到混凝土本体上，也要求其与混凝土有良好的粘接作用，使得其不易与混凝土产生剥离破坏，因此根据计算分析，要求传力过渡层在-50～70℃时，伸长率＞400％，拉伸强度＞14Mpa，杨氏模量在[60Mpa，500Mpa]之间，裂缝追踪伸长率＞2mm。根据实用新型人的研究试验结果表明，如果传力过渡层的伸长率＜200％，拉伸强度＜10Mpa，使用模量高的纤维布加固，不能达到传递应力和补强加固的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种预应力钢筒混凝土管断丝的内部加固结构，其结构可靠，对预应力钢筒混凝土管断丝处加固补强效果明显，使用寿命长。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种预应力钢筒混凝土管断丝的内部加固结构，包括管体，该管体内壁涂设有尺度过渡传力层，该尺度过渡传力层内侧粘贴有碳纤维布层。