【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，特别是一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造及桥梁。
技术介绍
1、高原山区高速公路建设项目所处区域海拔高、年平均气温低，大气压值在550～650毫米汞柱(60kpa)、含氧量约206g/m3，平均高温11℃、平均低温-4℃，气候冬季最长超过310天。而成都平原地区，大气压值约为718毫米汞柱(95.8kpa)、含氧量约260g/m3，平均高温22℃、平均低温14℃。与成都平原地区相比，高原山区高速公路施工具有以下特点：气候冬季时间长，常年有效施工时间短；外业施工伴随极端低气温和反复温差作用，导致现场施工难度大、质量控制困难；空气稀薄、含氧量低，导致作业工人劳动强度大，混凝土含气量低、工作性能差。
2、高原山区的标准跨径桥梁，一般采用钢管混凝土桁梁桥，总体工作量80％在工厂内完成，现场作业量少，不仅质量可控，并且施工快速。同时在高原高海拔地区砂石材料缺乏，生态环境敏感脆弱，环保要求高，因钢管混凝土桥梁混凝土用量少，节约砂、石材料，达到设计使用寿命后，钢材可回收再冶炼、再造桥，是典型的低碳环保桥梁，因此该类桥型成为高原山区标准跨径桥梁的最佳选择。
3、钢管混凝土桁梁桥的下弦管采用钢管混凝土组合构件作为弯拉受力结构，保证其弯拉承载力的先决条件之一是确保管内混凝土的灌注密实程度，形成稳定的组合结构，使两种材料能够协同受力；同时，钢管混凝土桁梁桥的腹管通过相贯焊接节点直接支撑在下弦管上，下弦管面外受力大，其管内混凝土灌注密实程度是满足结构整体刚度和节点局部刚度的重要保障，以确保其在较大
4、然而当桥位地处高海拔低气压环境时，混凝土的工作性能会发生损失，可泵性下降，加上主管道的长度往往较长，实际施工过程中常发生混凝土无法在主管道内填充密实的情况，严重时甚至出现混凝土与主管道脱粘脱空；且灌注混凝土时也容易发生堵管现象。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：解决在高海拔低气压环境中对钢管混凝土组合构件进行混凝土浇筑时，难以保证混凝土的灌注密实度，容易发生混凝土堵管、混凝土相对主管道脱粘脱空的问题，提供了一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造及桥梁。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造，包含主管道；所述主管道一端设置灌注结构，另一端设置冒浆结构，混凝土能够从所述灌注结构进入所述主管道内部并从所述冒浆结构流出所述主管道；所述主管道的上表面还设置有冒气通孔；所述冒气通孔沿主管道的长度方向间隔分布，所述冒气通孔用于排除主管道内部的气体。
4、主管道的具体设计参考现有的钢管混凝土组合构件中的钢管；主管道包含但不限于圆形截面钢管、矩形截面钢管、钢箱混凝土盖梁的钢箱结构；灌注结构可以是各种能向主管道内灌注混凝土的形式，例如灌注孔或灌注管；冒浆结构可以是各种能使混凝土从主管道中流出的形式，例如冒浆孔或冒浆管；灌注结构和冒浆结构根据混凝土的流量，均可以设置一个或多个。
5、冒气通孔的分布间距根据具体的主管道断面面积、混凝土含气量损失和主管道构造决定。
6、本专利技术的专利技术人发现，在高海拔低气压环境下对钢管混凝土组合构件的钢管进行混凝土浇筑时，混凝土密实度难以保证且容易堵管主要是由于混凝土在高海拔低气压环境下内部气泡稳定性差、含气量损失快、工作性能损失大、可泵性差，从而容易引发堵管；同时由于主管道的长度过长，泵送压力与低气压环境导致气泡破损逃逸后排气困难，特别是易在主管道的管顶聚集形成大气囊，从而影响钢管与管内混凝土密贴结合，导致脱粘脱空现象；
7、同时专利技术人对高海拔低气压环境下混凝土在主管道内的灌注过程进行了实验，试验过程中，分别从灌注结构和冒浆结构位置收集混凝土，并测试混凝土含气量，发现冒浆结构位置收集的混凝土含气量小于灌注结构的60％，由此判断混凝土在输送过程中和凝结前均有气体排除，需要在输送路径中开设冒气通孔，将气体顺利排除。根据工程实践经验，混凝土在管内行走路径是活塞式的，因此可认为主管道内的空气是被混凝土挤压向前运动，本方案对应地在主管道的上表面设置沿主管道长度方向间隔分布的冒气通孔，冒气通孔位置靠近大气囊，能够减少排气路径的长度，高效排除主管道内沿其长度方向各处的气体，从而保证混凝土在主管道内的灌注密实度；且本方案结构简单，制造成本低，能够通过直接在现有的主管道上钻孔得到，具有良好的推广前景。
8、作为本专利技术的优选方案，所述冒气通孔沿主管道的长度方向的分布间距为d，d满足下式：
9、
10、式中，l主为所述主管道的长度；s主为所述主管道的断面面积；v砼为混凝土流速；v气为气体流速；δ气为混凝土含气量损失率；s冒为所述冒气通孔的断面面积。
11、本方案根据实验数据，给出了冒气通孔分布间距的经验公式，用于指导冒气通孔的设置，能够避免例如冒气通孔分布密度过小导致排气能力无法满足排气需求，或冒气通孔分布密度过大导致排气能力冗余过大，对主管道的强度造成负面影响的情况。
12、作为本专利技术的优选方案，所述冒气通孔为圆形；所述冒气通孔的直径为d1，5mm≤d1≤10mm。
13、本方案根据实验数据，给出了冒气通孔直径的推荐值。
14、作为本专利技术的优选方案，所述冒浆结构为连接于所述主管道的管状结构；所述冒浆结构远离所述主管道的端部位于所述主管道在水平面上的投影的外部。
15、冒浆结构可以制作为各种形式从而使其端部伸出主管道在水平面上的投影，例如使用具有弯折部的冒浆结构，或使冒浆结构沿横桥向偏向主管道的其中一侧。
16、本方案使用管状的冒浆结构，且使冒浆结构的端部伸出主管道在水平面上的投影，从而避免混凝土从冒浆结构中流出后落到主管道上并污染主管道的情况，同时也更方便从冒浆结构的出口处收集流出的混凝土，以供后续使用或集中处理。
17、作为本专利技术的优选方案，所述冒浆结构的轴线与通过所述主管道轴线的竖直平面之间具有夹角α；α＞0°。
18、夹角α的大小根据具体的冒浆结构尺寸、主管道尺寸以及冒浆结构和主管道的相对位置而定，只要能使冒浆结构的端部伸出主管道在水平面上的投影即可。
19、本方案推荐了其中一种能使冒浆结构的端部伸出主管道在水平面上的投影的结构形式，采用该结构形式，能减少冒浆结构的形状复杂度，例如直接采用直线状管道，从而减少冒浆结构的制造成本和安装难度，同时也有利于使混凝土的回流更加流畅。
20、作为本专利技术的优选方案，所述冒浆结构为连接于所述主管道的管状结构；所述冒浆结构的内径为d2，混凝土粗骨料的直径为d3，d2≥5*d3。
21、本方案推荐了管状冒浆结构内径的取值范围，能够保证混凝土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造，包含主管道(1)，其特征在于，所述主管道(1)一端设置灌注结构(2)，另一端设置冒浆结构(3)，混凝土能够从所述灌注结构(2)进入所述主管道(1)内部并从所述冒浆结构(3)流出所述主管道(1)；所述主管道(1)的上表面还设置有冒气通孔(4)；所述冒气通孔(4)沿主管道(1)的长度方向间隔分布，所述冒气通孔(4)用于排除主管道(1)内部的气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造，其特征在于，所述冒气通孔(4)沿主管道(1)的长度方向的分布间距为d，d满足下式：
3.根据权利要求1所述的一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造，其特征在于，所述冒气通孔(4)为圆形；所述冒气通孔(4)的直径为D1，5mm≤D1≤10mm。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的一种用于保证管内混凝土灌注密实度的管道构造，其特征在于，所述冒浆结构(3)为连接于所述主管道(1)的管状结构；所述冒浆结构(3)远离所述主管道(1)的端部位于所述主管道(1)在水平面上的投影的外部。
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