一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体而言，涉及一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥拱内灌注混凝土质量对拱桥结构的受力性能影响大，常见的脱空问题一致困扰着钢管混凝土拱的质量，钢管拱脱空问题产生的原因很多，包括施工过程灌注混凝土问题，桥梁运营环境影响问题，桥梁运营受汽车动荷载问题。通过施工期提高管内混凝土密实度已经有很多研究，并有很多措施，如管内抽真空泵送，混凝土拌合物掺膨胀剂等方法。

脱空的根源是混凝土拌合物和钢管接触面存在过多自由水和空气，接触面存在过多自由水往往是混凝土表面发生了质量变化，其发生原因是在泵送混凝土过程，混凝土拌合物浇筑面剧烈运动，产生过振现象，造成混凝土面以下一定范围混凝土拌合物质量较差，目前采取的措施是通过在拱顶设置出浆管，泵送混凝土至出浆管流出质量好的混凝土浆为止。

管内混凝土泵送过程，混凝土拌合物流动的无序性，考虑到混凝土面以下质量差的混凝土在浇筑过程进入整个管段，并且拱顶不一定完全压出质量差的混凝土，造成更多的脱空问题，为此提成一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法以解决上述技术问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法，旨在改善管内混凝土泵送过程，混凝土拌合物流动的无序性，考虑到混凝土面以下质量差的混凝土在浇筑过程进入整个管段，并且拱顶不一定完全压出质量差的混凝土，造成更多的脱空问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种辅助管内混凝土泵灌的系统，包括弦管和球囊。

所述球囊滑动连接于所述弦管的内部，所述球囊的一端设置有支撑件，所述气道盘固定于所述支撑件上，所述气道盘上贯穿固定有球囊气道管，所述球囊气道管与所述气道盘连通，所述球囊气道管的一端与所述球囊连通，所述气道盘的一侧连通安装有球囊气压检测部，所述支撑件上还连接有牵引件，所述气道盘安装有充气管件、内窥件和喷淋件。

在本发明的一种实施例中，所述支撑件包括两个支撑杆和中空管，两个所述支撑杆固定在所述球囊的一端两侧，所述中空管与两根所述支撑杆的端部固定连接。

在本发明的一种实施例中，所述牵引件包括收卷机和牵引绳，所述牵引绳的一端与所述收卷机的收卷盘固定连接，所述牵引绳的另一端穿过所述弦管与所述中空管固定连接。

在本发明的一种实施例中，所述充气管件包括供气部和球囊输气管路，所述球囊输气管路的一端与所述供气部的出气口连通，所述球囊输气管路的另一端贯穿所述中空管与所述球囊气压检测部的进气口连通。

在本发明的一种实施例中，所述内窥件包括内窥镜和内窥镜线路，所述内窥镜安装在所述气道盘的一侧，所述内窥镜线路的一端贯穿所述中空管与所述内窥镜连接，所述内窥镜线路的另一端穿过所述弦管连接有显示器。

在本发明的一种实施例中，所述喷淋件包括供水部和喷淋头，所述喷淋头通过连接管固定在所述气道盘上，所述供水部的输出端连接有喷淋器管路，所述喷淋器管路的端部贯穿所述中空管与所述喷淋头连通。

本申请实施例提供了一种辅助管内混凝土泵灌的系统的方法，其利用上述的一种球囊控制钢管混凝土拱桥拱内泵送混凝土面系统进行，包括以下步骤：

步骤一：将系统安装调试，

步骤二：根据球囊相对弦管的位置，确定并通过充气管件充气使得球囊内气压为Qx；

步骤三：泵送管内混凝土推动球囊运动根据球囊相对弦管位置，对球囊进行充气，控制球囊内气压为Qxi，使得混凝土面保持与弦管轴向垂直；

步骤四：在泵送混凝土过程，通过内窥件观测弦管内部环境及球囊运动情况，适时通过牵引件进行调控球囊运动，保证球囊运动顺利；

步骤五：通过喷淋件监测弦管内环境湿度、温度，及时调控弦管内环境，然后使混凝土向弦管的外部进行输出。

在本发明的一种实施例中，所述球囊内气压Qxi，根据混凝土对侧面压力和所述球囊与所述弦管接触摩擦力相等计算，计算式如下：

Fcosθ＝πμPdL(1)

F＝f

h＝dcosθ-10cm(3)

L＝f

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法，在泵送混凝土的过程中，通过供气部工作利用球囊输气管路经过气道盘和球囊气道管向球囊的内部进行充气，利用混凝土在弦管的内部运动推动球囊进行移动，在球囊运动的过程中利用内窥镜可以对球囊运动的状态进行观察，并利用收卷机对牵引绳进行收卷，通过牵引绳和支撑件对球囊在弦管的内部运动的状态进行调整，然后通过供水部向弦管的内壁进行喷淋，这样可以对弦管内部的温度和湿度进行调节，使球囊在运动时更加顺畅同时保证混凝土在运动时质量，这样可以使球囊的一端保持混凝土面与弦管轴向垂直，从而不会出现较薄混凝土现象提高混凝土整体性，同时通过球囊的运动控制混凝土在弦管内的运动，提高混凝土面的质量，可以降低脱空率，提高拱内混凝土浇筑质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的一种辅助管内混凝土泵灌的系统第一视角结构示意图；

图2为本发明实施方式提供的一种辅助管内混凝土泵灌的系统第一视角剖面结构示意图；

图3为本发明实施方式提供的一种辅助管内混凝土泵灌的系统部分剖面结构示意图。

图中：10-弦管；20-球囊；210-球囊气道管；30-支撑件；310-支撑杆；320-中空管；40-气道盘；50-球囊气压检测部；60-牵引件；610-收卷机；620-牵引绳；70-充气管件；710-供气部；720-球囊输气管路；80-内窥件；810-内窥镜；820-显示器；830-内窥镜线路；90-喷淋件；910-供水部；920-喷淋器管路；930-喷淋头。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的-技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚-完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种辅助管内混凝土泵灌的系统及方法，包括弦管10和球囊20。

请参阅图1-图3，球囊20滑动连接于弦管10的内部，球囊20的一端设置有支撑件30。

支撑件30包括两个支撑杆310和中空管320，两个支撑杆310固定在球囊20的一端两侧，中空管320与两根支撑杆310的端部固定连接，这里通过支撑件30的设置可以方便球囊20与外部进行连接；牵引件60包括收卷机610和牵引绳620，牵引绳620的一端与收卷机610的收卷盘固定连接，牵引绳620的另一端穿过弦管10与中空管320固定连接，这里通过收卷机610工作对牵引绳620进行缠绕，然后可以拖动球囊20进行移动。

请参阅图1-图3，气道盘40固定于支撑件30上，气道盘40上贯穿固定有球囊气道管210，球囊气道管210与气道盘40连通，球囊气道管210的一端与球囊20连通，气道盘40的一侧连通安装有球囊气压检测部50。

请参阅图1-图3，支撑件30上还连接有牵引件60，气道盘40安装有充气管件70、内窥件80和喷淋件90。

充气管件70包括供气部710和球囊输气管路720，球囊输气管路720的一端与供气部710的出气口连通，球囊输气管路720的另一端贯穿中空管320与球囊气压检测部50的进气口连通，这里的球囊气压检测部50为压力阀，用于对球囊20内部的压力值进行监测；供气部710为气泵可以向球囊20的内部进行充气，从而使球囊20挤压在弦管10的内壁上。

内窥件80包括内窥镜810和内窥镜线路830，内窥镜810安装在气道盘40的一侧，内窥镜线路830的一端贯穿中空管320与内窥镜810连接，内窥镜线路830的另一端穿过弦管10连接有显示器820，这里通过内窥镜810可以对球囊20在弦管10内部的运动情况以及弦管10的内部环境进行观察，保证球囊20在弦管10内部运动顺畅，并适时通过牵引件60对球囊20的运动情况进行调控。

喷淋件90包括供水部910和喷淋头930，喷淋头930通过连接管固定在气道盘40上，这里在气道盘40上安装有温湿度开关，温湿度开关与外部供水部910进行连接，这样利用温湿度开关可以对弦管10内部的温度湿度进行检测，使弦管10内部的温度在混凝土合适的范围内，当温度较高湿度较低时，供水部910自动工作通过喷淋头930将水喷洒到弦管10的内壁上进行调节；供水部910的输出端连接有喷淋器管路920，喷淋器管路920的端部贯穿中空管320与喷淋头930连通，这里的供水部910为水泵和通过水泵连接的水源，这里通过供水部910工作将水通过喷淋器管路920输入到喷淋头930然后再通过喷淋头930喷向弦管10的内壁，这样可以控制弦管10内壁的温度和湿度，有利于保持浇注混凝土的质量。

本申请实施例提供了一种辅助管内混凝土泵灌的系统的方法，其利用上述的一种辅助管内混凝土泵灌的系统进行，包括以下步骤：

步骤一：将系统安装调试，

步骤二：根据球囊20相对弦管10的位置，确定并通过充气管件70充气使得球囊20内气压为Qx；

步骤三：泵送管内混凝土推动球囊20运动根据球囊20相对弦管10位置，对球囊20进行充气，控制球囊20内气压为Qxi，使得混凝土面保持与弦管10轴向垂直；

步骤四：在泵送混凝土过程，通过内窥件80观测弦管10内部环境及球囊20运动情况，适时通过牵引件60进行调控球囊20运动，保证球囊20运动顺利；

步骤五：通过喷淋件90监测弦管10内环境湿度、温度，及时调控弦管10内环境，然后使混凝土向弦管10的外部进行输出。

球囊20内气压Qxi，根据混凝土对侧面压力和球囊20与弦管10接触摩擦力相等计算，计算式如下：

Fcosθ＝πμPdL(1)

F＝f

h＝dcosθ-10cm(3)

L＝f

其中：

F：为混凝土侧压力；

h：为球囊20所在位置混凝土面高度；

f

L：为球囊20充气后与弦管10的接触长度，与球囊20气压有关；

f

μ：为球囊20材料与弦管10材料摩擦系数，通过现场试验确定；

d：为弦管10内径。

具体的，该辅助管内混凝土泵灌的系统的工作原理：在泵送混凝土的过程中，通过供气部710工作利用球囊输气管路720经过气道盘40和球囊气道管210向球囊20的内部进行充气，利用混凝土在弦管10的内部运动推动球囊20进行移动，在球囊20运动的过程中利用内窥镜810可以对球囊20运动的状态进行观察，并利用收卷机610对牵引绳620进行收卷，通过牵引绳620和支撑件30对球囊20在弦管10的内部运动的状态进行调整，然后通过供水部910向弦管10的内壁进行喷淋，这样可以对弦管10内部的温度和湿度进行调节，使球囊20在运动时更加顺畅同时保证混凝土在运动时质量，这样可以使球囊20的一端保持混凝土面与弦管10轴向垂直，从而不会出现较薄混凝土现象提高混凝土整体性，同时通过球囊20的运动控制混凝土在弦管10内的运动，提高混凝土面的质量，可以降低脱空率，提高拱内混凝土浇筑质量。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改-等同替换-改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。