一种壁厚环向分区优化的排水管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种壁厚环向分区优化的排水管，包括具有内圆孔的管体；其特征在于：所述管体的外壁由四个圆弧面以及四个过渡面拼接而成；四个过渡面位于管体的两条垂直的径向上；在每个过渡面的两端分别连接一个圆弧面；圆弧面的半径为R1，R1＞R0，其中R0为管体内圆孔的半径；所述圆弧面的中心位置与内圆孔之间形成一个中部减薄区域；所述过渡面与内圆孔之间形成一个角部加厚区域。本实用新型专利技术提供的一种壁厚环向分区优化的排水管，解决了传统排水管强度低、结构耗材高、施工困难等问题。施工困难等问题。施工困难等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种壁厚环向分区优化的排水管


[0001]本技术涉及排水管领域，具体是一种排水管。

技术介绍

[0002]现有的钢筋混凝土排水管，大多存在强度低，重量大，壁厚较厚的情况，如安装埋管时，易出现因管体结构强度不够而发生碎裂或者直接解体的现象、为追求强度导致壁厚过大或者，材料成本过高等现象，从而进一步发展有了超高性能混凝土排水管，也称UHPC(Ultra
‑
High Performance Concrete)排水管，UHPC排水管相较于普通混凝土排水管有更高的抗压抗折强度，耐久性好，能较好的解决这个问题，但目前仍存在不足之处，目前的UHPC排水管的结构多为壁厚均匀的简单结构，浪费了大部分UHPC材料的受力性能，如一些受力较小区域的壁厚和受力较大区域的壁厚完全一致，导致大部分UHPC材料性能都不能完全发挥出来，结构耗材过多，导致成本较大。目前虽然也有相关拓扑优化技术在钢筋混凝土有所应用，但是优化后的结构较复杂，存在施工困难等问题，因此目前排水管强度低、结构耗材高、施工困难等问题仍有待解决。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本技术提供了一种壁厚环向分区优化的排水管，解决了传统排水管强度低、结构耗材高、施工困难等问题。
[0004]为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种壁厚环向分区优化的排水管，包括具有内圆孔的管体；其特征在于：所述管体的外壁由四个圆弧面以及四个过渡面拼接而成；四个过渡面位于管体的两条垂直的径向上；在每个过渡面的两端分别连接一个圆弧面；圆弧面的半径为R1，R1＞R0，其中R0为管体内圆孔的半径；所述圆弧面的中心位置与内圆孔之间形成一个中部减薄区域；所述过渡面与内圆孔之间形成一个角部加厚区域。
[0006]所述过渡面为平面、曲面或者多折面，其中多折面由多个子平面构成。
[0007]所述过渡面为平面，所述平面距内圆孔的高度H为R0/6～R0/2；所述圆弧面的半径R1为：1.1R0～5R0。
[0008]所述平面的宽度L为：R0/5～R0/2。
[0009]所述管体为UHPC管体。
[0010]本技术排水管，包括四个中部减薄区域和四个角部加厚区域，四个角部加厚区域对称分布在四处，中部减薄区域对称分布在四处，角部加厚区域为受力较大区域，中部减薄区域为受力较小区域。壁厚由相邻角部加厚区域处，逐渐向边中部减薄区域中心减少，边中部减薄区域中心处壁厚最小，有益效果是可以较大程度的减少结构耗材及减轻排水管的重量，且不影响结构的承载力性能。角部加厚区域是承担管体的主要受力，提高了排水管的整体受力，保证管体的承载力性能。
[0011]角部加厚区域采用平面或者多折面，有益效果是便于在运输过程中管体的放置以
及方便施工安装。
[0012]与现有技术相比，本技术排水管，其有益效果如下：
[0013]角部加厚区域承担主要受力，边中部减薄区域受力较小，因此优化了边中部减薄区域壁厚，使得排水管充分发挥了材料的受力性能，避免了材料受力性能的浪费，在保证受力强度的同时，使得结构耗材少，生产造价低。
[0014]排水管在优化结构的同时，同样保证了施工的简便性，且所述排水管具有四个平面，较于圆形截面更加便于施工安装。
[0015]UHPC排水管，全管体无需配筋，有益效果是简化了施工工序，加快了施工效率。
[0016]管体横截面内表面为一光滑圆形，圆形的直径为该排水管的公称直径，有益效果是在排水排污时，管壁内不易积累排泄物，不易堵塞管道，导致影响排水管的使用和后期的维修工作。
附图说明
[0017]图1为一个实施例排水管的立体图。
[0018]图2为图1实施例排水管的横截面结构图；
[0019]图3为一个实施例的排水管的横截面结构图；
[0020]图4为一个实施例的排水管的横截面结构图；
[0021]图5为实施例下两组变量的9种组合下的横截面面积与最大拉应力的关系图。
[0022]图6为一个实施例的排水管尺寸图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明：
[0024]如图1所示，本技术壁厚环向分区优化的排水管，包括具有内圆孔3的管体；管体的外壁由四个圆弧面1以及四个过渡面2拼接而成；四个过渡面2位于管体的两条垂直的径向上；在每个过渡面2的两端分别连接一个圆弧面1；圆弧面1的半径为R1，R1＞R0，其中R0为管体内圆孔的半径；圆弧面的中心位置与内圆孔之间形成一个中部减薄区域；过渡面与内圆孔之间形成一个角部加厚区域。
[0025]过渡面为平面(图2)、曲面(图3)或者多折面(图4)。多折面由多个子平面构成，如图4，由3个子平面构成。
[0026]在一个实施例中，过渡面为平面，平面距内圆孔的高度H为R0/6～R0/2；圆弧面的半径R1为：1.1R0～5R0。平面的宽度L为：R0/5～R0/2。
[0027]根据施工要求，将排水管角部加厚区域横截面外表面直线长度即平面的宽度L设置为100mm。根据公称直径的大小，参照图1，将角部加厚区域横截面外截面中心点到横截面内截面的垂直距离即面距内圆孔的高度H取值为90mm、100mm、110mm，作为变量组一。将排水管边中部减薄区域横截面外表面圆弧的半径R1取值为900mm、1000mm、1100mm。
[0028]因为边中部减薄区域横截面外圆弧半径的取值与所述角部加厚区域横截面外截面中心点到横截面内截面的垂直距离的取值以及公称直径的取值为三个变量，共同影响横截面的面积以及管体的最大拉应力。
[0029]将变量组一、二的取值配比为9种组合，逐一计算得出他们的最大拉应力以及横截
面面积，绘制成表1及图5：
[0030]表1
[0031][0032]由UHPC混凝土的本构得知，最大拉应力应不超过6.1Mpa，根据最小耗材的优化原则，应该在满足最大拉应力的条件下，横截面面积最小的为最优解。即角部加厚区域横截面外截面中心点到横截面内截面的垂直距离取值为90mm，中部减薄区域横截面外表面圆弧的半径取值为1000mm。
[0033]如表1所示，相比同等强度的，内表面半径400mm、外半径半径480mm、壁厚均匀的普通UHPC排水管，本技术提供的一种壁厚环向分区优化的UHPC排水管在同一横截面要节省了30％的材料，且强度还要略高于普通UHPC排水管。
[0034]如图6所示，管体结构横截面内部空腔区域表面为圆形，半径400mm；处角部加厚区域外表面直线长度均为100mm，角部加厚区域横截面外截面中心点到角部加厚区域横截面内截面的垂直距离为90mm；边中部减薄区域四处外表面圆弧半径均为1000mm，壁厚由相邻角部加厚区域处，逐渐向边中部减薄区域中心减少，边中部减薄区域中心处壁厚最小，仅为30mm左右。
[0035]以上所述仅为本技术的具体实施例，并非因此限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种壁厚环向分区优化的排水管，包括具有内圆孔的管体；其特征在于：所述管体的外壁由四个圆弧面以及四个过渡面拼接而成；四个过渡面位于管体的两条垂直的径向上；在每个过渡面的两端分别连接一个圆弧面；圆弧面的半径为R1，R1＞R0，其中R0为管体内圆孔的半径；所述圆弧面的中心位置与内圆孔之间形成一个中部减薄区域；所述过渡面与内圆孔之间形成一个角部加厚区域。2.根据权利要求1所述的排水管，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，向义，
申请(专利权)人：中路杜拉国际工程股份有限公司，
类型：新型
国别省市：