高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程和節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用新材料和新型構(gòu)造形式的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片，特別適用于地下涵洞或隧道建設(shè)，如盾構(gòu)隧道施工。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土耐久性問題一直是困擾工程界的一個(gè)難題，尤其是鋼筋銹蝕導(dǎo)致的混凝土耐久性問題，每年會(huì)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)事故，造成人員、財(cái)產(chǎn)傷亡，這一問題在地下工程和工業(yè)建筑中尤為突出。
[0003]隨著城市的現(xiàn)代化、地下軌道交通的高速發(fā)展，盾構(gòu)法因其先進(jìn)的施工工藝、較高的施工效率和安全環(huán)保性，日益成為我國(guó)地下工程和隧道施工的主要方法。管片作為盾構(gòu)隧道最主要和最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣對(duì)工程質(zhì)量和隧道服役壽命具有決定性的影響。
[0004]然而，目前國(guó)內(nèi)外缺乏成熟的管片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，管片壽命存在不確定性，特別是我國(guó)在管片的研宄上與國(guó)外有著很大的差距。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的管片材料、生產(chǎn)工藝、設(shè)備生產(chǎn)的管片耐久性差，難以滿足高抗?jié)B、長(zhǎng)壽命要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的:
[0006]FRP是近年來在各種工程中廣泛應(yīng)用的一種新型材料，是由碳纖維、玻璃纖維等高性能纖維與樹脂等基體混合，經(jīng)過一定的加工工藝復(fù)合而成的非金屬材料。它具有很強(qiáng)的耐腐蝕能力，同時(shí)還有輕質(zhì)、高強(qiáng)、成型方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中，顯示了良好的力學(xué)和耐久性性能。
[0007]從理論上講一個(gè)設(shè)計(jì)合理的FRP產(chǎn)品，應(yīng)具有至少100年以上正常使用年限。在實(shí)際應(yīng)用中，一些FRP工業(yè)設(shè)施，如電解槽等，已經(jīng)正常使用超過50年，且仍在正常服役。
[0008]現(xiàn)有的管片材料、生產(chǎn)工藝、設(shè)備生產(chǎn)的管片耐久性差，難以滿足高抗?jié)B、長(zhǎng)壽命要求。然而，如果采用耐腐蝕的新型材料一一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱FRP)作為混凝土構(gòu)件的外隔離層，形成高耐久性外FRP-內(nèi)混凝土組合構(gòu)件是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、有效的解決途徑。
[0009]由于管片的截面形式為專業(yè)設(shè)計(jì)人員通過具體工程需要確定，但由于FRP型材是一種各向異性材料，其連接形式需要特殊設(shè)計(jì)，因此經(jīng)過長(zhǎng)期相關(guān)研宄經(jīng)驗(yàn)積累，本發(fā)明提出了一種適用性較強(qiáng)的管片結(jié)構(gòu)。具體而言，本發(fā)明采用FRP型材為管片的外約束系統(tǒng)，內(nèi)部連接加勁肋形成多空腔的FRP型材，內(nèi)部可以填充填充物。FRP型材既承受載荷，又起到填充物模板的作用，內(nèi)部的填充物起到抗剪作用，充分發(fā)揮了兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，使管片具有高耐腐蝕性和長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明從新型建筑材料角度提出一種高耐久性復(fù)合預(yù)制管片，所述高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的耐久性好、成本低。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片，包括:上弧形板和下弧形板，所述上弧形板與所述下弧形板沿上下方向間隔開設(shè)置；左側(cè)板和右側(cè)板，所述左側(cè)板與所述右側(cè)板沿左右方向間隔開且所述左側(cè)板和右側(cè)板的上端和下端分別與所述上弧形板和所述下弧形板的左端和右端相連，所述上弧形板、下弧形板、左側(cè)板和右側(cè)板分別為纖維增強(qiáng)復(fù)合型材；至少一個(gè)加勁肋，至少一個(gè)所述加勁肋設(shè)在所述上弧形板與所述下弧形板之間且每個(gè)所述加勁肋的上端和下端分別與所述上弧形板和所述下弧形板相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片，上弧形板、下弧形板、左側(cè)板、右側(cè)板以及加勁肋可以構(gòu)成多空腔的FRP型材系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以較好的承受載荷且耐腐蝕性強(qiáng)，易于實(shí)施制造、成本相對(duì)較低。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述上弧形板、下弧形板、左側(cè)板和右側(cè)板之間限定有空腔，至少一個(gè)所述加勁肋將所述空腔分割成多個(gè)子空腔，至少一個(gè)所述子空腔內(nèi)設(shè)有填充物。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述子空腔的縱截面形成為梯形、環(huán)形或不規(guī)則形。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合型材包括單向玻璃纖維結(jié)構(gòu)層和表面租層。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述表面氈層為碳纖維表面氈層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述單向玻璃纖維結(jié)構(gòu)層為E型玻璃纖維層。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述單向玻璃纖維結(jié)構(gòu)層和表面氈層內(nèi)分別設(shè)有樹脂。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述樹脂為環(huán)氧樹脂或乙烯基脂樹脂。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述樹脂內(nèi)設(shè)有阻燃劑。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述上弧形板的下表面和/或所述下弧形板的上表面上設(shè)有加強(qiáng)筋。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述加強(qiáng)筋為纖維增強(qiáng)復(fù)合筋。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述加勁肋上設(shè)有用于軸向連接多個(gè)所述高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的軸向榫卯接口。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述左側(cè)板和右側(cè)板上分別設(shè)有第一環(huán)向榫卯接口和可與所述第一環(huán)向榫卯接口適配的第二環(huán)向榫卯接口。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一環(huán)向榫卯接口形成為凸塊和凹口中的一個(gè)，所述第二環(huán)向榫卯接口形成為凸塊和凹口中的另一個(gè)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括榫卯連接件，所述第一環(huán)向榫卯接口和所述第二環(huán)向榫卯接口分別形成為可插接所述榫卯連接件的兩端的凹口。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述上弧形板和/或下弧形板的一端分別設(shè)有舌型搭接件以搭接相鄰的兩個(gè)所述高耐久性復(fù)合預(yù)制管片。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述舌型搭接件的長(zhǎng)度為8-12cm。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述填充物為砂石或水泥基材料。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述填充物為泡沫混凝土。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述加勁肋為片狀纖維增強(qiáng)復(fù)合板，所述加勁肋沿所述高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的軸向延伸設(shè)置。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述加勁肋包括多個(gè)，多個(gè)所述加勁肋呈格構(gòu)式或同心圓放射線式布置。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述榫卯連接件為軸對(duì)稱實(shí)心棒，在實(shí)心棒的長(zhǎng)度方向上，所述實(shí)心棒的中部的徑向尺寸小于兩側(cè)的徑向尺寸。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述榫卯連接件的邊角處為圓角過渡。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一環(huán)向榫卯接口和所述第二環(huán)向榫卯接口的邊角處為圓角過渡。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述上弧形板與所述下弧形板的邊角處以及所述加勁肋與所述上弧形板和下弧形板的連接處為圓角過渡。
[0038]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖3是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖4是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖5是根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖6是根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖7是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的榫卯連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖8是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片的榫卯連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]附圖標(biāo)記:
[0048]高耐久性復(fù)合預(yù)制管片100 ；
[0049]弧形外型I ;加強(qiáng)筋2 ;加勁肋3 ;軸向榫卯接口 4 ;第一環(huán)向榫卯接口 51 ;第二環(huán)向榫卯接口 52 ;舌型搭接件6 ;空腔7 ;榫卯連接件8。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0051]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片100。
[0052]參照?qǐng)D1至圖8所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高耐久性復(fù)合預(yù)制管片100包括上弧形板、下弧形板、左側(cè)板、右側(cè)板和至少一個(gè)加勁肋3。
[0053]上弧形板與下弧形板沿上下方向間隔開設(shè)置，左側(cè)板與右側(cè)板沿左右方向間隔開設(shè)置。左側(cè)板的上端與上弧形板的左端相連，左側(cè)板的下端與下弧形板的左端相連，右側(cè)板的上端與上弧形板