一种钢管混凝土内圈散热方法及散热系统技术方案

本发明专利技术属于钢管混凝土散热设计技术领域，具体涉及一种钢管混凝土内圈散热方法及散热系统。本发明专利技术的钢管混凝土内圈散热方法包括以下步骤：在外套钢管内预置带有特定散热半径的螺旋散热盘管后，方才进行混凝土的浇筑；所述螺旋散热盘管所形成的螺旋筒状构造的轴线与外套钢管彼此同轴。本发明专利技术的钢管混凝土内圈散热方法能有效确保钢管混凝土内部的温度的均衡散热效果，可大幅降低横截面最高温差，以减少直至避免大直径钢管混凝土构件成型后所出现的温度开裂现象。现的温度开裂现象。现的温度开裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种钢管混凝土内圈散热方法及散热系统


[0001]本专利技术属于钢管混凝土散热设计
，具体涉及一种钢管混凝土内圈散热方法及散热系统。

技术介绍

[0002]随着基建的快速发展，大体积钢管混凝土施工日益增多，如斜拉桥的索塔、承台及基础、高层建筑的箱型基础或筏型基础、输电塔等；而由于钢管混凝土直径逐渐扩大，直径一米以上的大直径钢管混凝土构件更是愈加常见，往往常见以下问题：一方面，随着构件尺寸的增加，钢管内部混凝土体积增大，水化热对钢管内部混凝土的影响逐渐凸显。由于钢管导热性能良好，故外圈混凝土散热快而内圈混凝土散热慢，容易造成温度分布不均现象；在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生。同时，由于温度会随体积扩大而升高，也极易产生钢管混凝土的脱空现象，最终为工程结构埋下严重质量隐患。另一方面，钢管混凝土虽相比传统结构更加牢固，但在使用期间，也需要对其结构现状进行监测，以适时把握结构的安全性。然而，由于钢管的存在，使得传统外置式的监测方法适用性不高。以钢管混凝土输电塔为例，若建成后遭受罕遇地震，因探伤困难，导致缺乏对于输电塔安全性的评估，故电力部门更倾向于拆除重建；此类重建工程除本身产生的巨额花费外，中断电力网络所造成的连带损失更为巨大，亟待解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种钢管混凝土内圈散热方法，其能有效确保钢管混凝土内部的温度的均衡散热效果，可大幅降低横截面最高温差，以减少直至避免大直径钢管混凝土构件成型后所出现的温度开裂现象。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0005]一种钢管混凝土内圈散热方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006]在外套钢管内预置螺旋散热盘管后，方才进行混凝土的浇筑；所述螺旋散热盘管所形成的螺旋筒状构造的轴线与外套钢管彼此同轴；
[0007]该螺旋筒状构造的散热半径R
散
通过下式获得：
[0008][0009]其中：
[0010]R
散
为所述螺旋筒状构造的散热半径；
[0011]D为钢管混凝土构件的直径；
[0012]t
s
为外套钢管的厚度；
[0013]k为中间系数；
[0014]ξ为等效导温系数；
[0015]λ为混凝土的导热系数；
[0016]c
w
为螺旋散热盘管内的冷却水的比热容；
[0017]ρ
w
为螺旋散热盘管内的冷却水的密度；
[0018]q
w
为螺旋散热盘管内的冷却水的流量。
[0019]优选的，散热系统，该散热系统采用了所述的一种钢管混凝土内圈散热方法，其特征在于：所述外套钢管内安装有底托块，所述底托块处固定有中心杆，中心杆同轴安装于螺旋散热盘管所形成的螺旋筒状构造的筒腔内，且中心杆与螺旋散热盘管的管身间通过斜支撑杆连接彼此。
[0020]优选的，螺旋散热盘管为双螺旋结构，螺旋散热盘管的底部两处端口分别形成进水端和出水端，螺旋散热盘管的顶部端口彼此连通从而形成连通水路。
[0021]优选的，所述底托块上贯穿式的布置过水孔；过水孔的一端相应与螺旋散热盘管的进水端及出水端间形成插接配合，过水孔的另一端连接水源；底托块处还凹设有可供中心杆插接的中心定位孔。
[0022]优选的，所述中心定位孔同时构成信号线接入孔；信号线经由中心定位孔的孔腔延伸至套管状的中心杆的杆腔，并经由中心杆外壁处开设的避让槽引出，最终连接至位于斜支撑杆上的传感器处。
[0023]优选的，所述传感器通过卡夹固定在斜支撑杆上；所述卡夹包括“C”字状的定位段以及用于夹持所述斜支撑杆的两处卡臂，所述卡臂处通过拉紧螺栓加以紧固；定位段的筒腔构成可供传感器插入和固定的安装腔。
[0024]优选的，沿螺旋散热盘管的管身延伸方向，螺旋散热盘管由两段以上的管段彼此同轴插接形成。
[0025]优选的，所述外套钢管内壁处凸设有燕尾状的凸棱，凸棱长度方向平行外套钢管轴向；底托块外形呈长方体状且两端凹设有燕尾定位槽，所述燕尾定位槽卡入所述凸棱内从而定位底托块。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1)、通过上述方案，本专利技术采用了构造最为成熟稳定的散热盘管技术来形成螺旋散热盘管，从而提高散热效率。更为重要的是，通过提出了上述核定螺旋散热盘管的散热半径R
散
的计算公式，从而方便后续根据实际需求调整设计尺寸，最终达到有效确保钢管混凝土内部的温度的最优化的均衡散热效果。
[0028]实测证明，本专利技术能最大程度的降低横截面最高温差，能减少直至避免大直径钢管混凝土构件成型后所出现的温度开裂现象。
[0029]2)、在上述方案的基础上，本专利技术进一步提供了基于上述计算公式的散热体系，包括底托块及中心杆，并利用斜支撑杆确保了对螺旋散热盘管的立体支撑效果，以便于后续浇筑。同时，斜支撑杆的存在，也利于在固定螺旋散热盘管的同时，可根据实际需求搭载传感器如温度传感器或裂缝传感器等，并方便沿斜支撑杆布置信号线，直至连接至中心杆处，
从而起到信号线的数据传递的同时，实现了信号线的架设目的。同时，斜支撑杆及中心杆的存在，也能有效避免信号线因混凝土浇筑时的抛落现象而产生物理损坏问题，一举多得。
[0030]3)、如前述，斜支撑杆的存在，既有支撑螺旋散热盘管的功能，也兼具了传感器固定的效果。固定传感器时，通过采用独特的卡夹，可确保传感器的稳定可靠的在线定位功能，并在浇筑前都可以根据需求随时调整其实际位置，使用非常灵活便捷。
[0031]4)、实际设计时，螺旋散热盘管可改用较硬的软管，而不是钢管，方便铺设以及后续人工进入。当然，其也可以采用逐节套入式结构，以方便根据需求而延长管体。螺旋散热盘管的进水端和出水端均位于底部，从而利于进行水源的引入及导出，确保水流供应和保证产生既定的散热效果。
[0032]5)、底托块和外套钢管间采用了滑槽卡接结构，以确保模块化组装效果，并利于在提升现场装配效率的同时，确保其装配稳定性和可靠性。
附图说明
[0033]图1和图2为本专利技术的其中一种实施例的立体结构示意图；
[0034]图3为螺旋散热套管相对外套钢管的的安装状态图；
[0035]图4为图1所示结构在浇筑后的水化反应中，横截面处三点温差的实测曲线和计算曲线的数据对比图；
[0036]图5为底托块相对外套钢管的装配状态正视图；
[0037]图6为底托块的立体结构示意图；
[0038]图7和图8为螺旋散热盘管与中心杆的配合状态立体图；
[0039]图9为图7所示结构的俯视图；
[0040]图10为卡夹的立体结构示意图。
[0041]本专利技术各标号与部件名称的实际对应关系如下：
[0042]10
‑
外套钢管；11
‑
凸棱；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土内圈散热方法，其特征在于包括以下步骤：在外套钢管(10)内预置螺旋散热盘管(20)后，方才进行混凝土的浇筑；所述螺旋散热盘管(20)所形成的螺旋筒状构造的轴线与外套钢管(10)彼此同轴；该螺旋筒状构造的散热半径R
散
通过下式获得：其中：R
散
为所述螺旋筒状构造的散热半径；D为钢管混凝土构件的直径；t
s
为外套钢管(10)的厚度；k为中间系数；ξ为等效导温系数；λ为混凝土的导热系数；c
w
为螺旋散热盘管(20)内的冷却水的比热容；ρ
w
为螺旋散热盘管(20)内的冷却水的密度；q
w
为螺旋散热盘管(20)内的冷却水的流量。2.散热系统，该散热系统采用了如权利要求1所述的一种钢管混凝土内圈散热方法，其特征在于：所述外套钢管(10)内安装有底托块(30)，所述底托块(30)处固定有中心杆(40)，中心杆(40)同轴安装于螺旋散热盘管(20)所形成的螺旋筒状构造的筒腔内，且中心杆(40)与螺旋散热盘管(20)的管身间通过斜支撑杆(60)连接彼此。3.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于：螺旋散热盘管(20)为双螺旋结构，螺旋散热盘管(20)的底部两处端口分别形成进水端和出水端，螺旋散热盘管(20)的顶部端口彼此连通从而形成连通水路。4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦剑，王静峰，刘云飞，沈奇罕，杨少春，郑瑞琪，万华翔，胡子明，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：