装配式长输管道结构及其制造方法
阅读说明：本技术 装配式长输管道结构及其制造方法 (Assembly type long-distance pipeline structure and manufacturing method thereof ) 是由 计静 宋化宇 姜良芹 张文福 袁朝庆 周利剑 刘迎春 杨毛毛 姜丽 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种装配式长输管道结构及其制造方法。管道结构包括多个管道单体,每两个管道单体通过连接节点相接；管道单体包括同轴的外管及内管,连接节点均包括同轴的外筒及内筒,外管端部与内管端部插入至对应的内筒与外筒之间,外管外表面与外筒内表面贴合接触,内管的内表面与内筒外表面贴合接触,外管、内管、外筒及内筒通过连接件相接；外管与内管之间设有第一抗剪组件,外筒与内筒之间设有第二抗剪组件,且外管与内管之间及外筒与内筒之间浇筑混凝土。本发明的各管道单体均具有外管、混凝土及内管三层结构,且各管道单体之间通过具有外筒、混凝土及内筒三层结构的连接节点相接,能有效保证其结构强度及连接可靠性,从而保证其使用寿命。(The invention provides an assembled long-distance pipeline structure and a manufacturing method thereof. The pipeline structure comprises a plurality of pipeline monomers, and every two pipeline monomers are connected through a connecting node; the pipeline monomer comprises an outer pipe and an inner pipe which are coaxial, the connecting nodes comprise an outer cylinder and an inner cylinder which are coaxial, the end parts of the outer pipe and the end parts of the inner pipe are inserted between the corresponding inner cylinder and the outer cylinder, the outer surface of the outer pipe is in fit contact with the inner surface of the outer cylinder, the inner surface of the inner pipe is in fit contact with the outer surface of the inner cylinder, and the outer pipe, the inner pipe, the outer cylinder and the inner cylinder are; and a first anti-shearing assembly is arranged between the outer pipe and the inner pipe, a second anti-shearing assembly is arranged between the outer cylinder and the inner cylinder, and concrete is poured between the outer pipe and the inner pipe and between the outer cylinder and the inner cylinder. Each pipeline monomer of the invention is provided with three-layer structures of an outer pipe, concrete and an inner pipe, and the pipeline monomers are connected through a connecting node with the three-layer structure of the outer cylinder, the concrete and the inner cylinder, so that the structural strength and the connection reliability of the pipeline monomers can be effectively ensured, and the service life of the pipeline monomers is further ensured.)
技术领域
本发明涉及输送管道结构技术领域，尤其是指一种装配式长输管道结构及其制造方法。
背景技术
常规的长输管道多为圆钢管管道和钢筋混凝土圆管道，直径多在0.5米～1.5米范围内，一端采用扩大头的形式，通过封头实现管道之间的连接。钢管内常年输送液体，很容易锈蚀，长期的侵蚀会减小管壁的有效厚度，降低管壁的刚度，在土壤和外界的压力作用下容易发生局部屈曲。同时由于管道内液体对内壁的侵蚀，致使杂质也越来越多，质检很难达标，管道往往达不到设计使用年限就得更换。钢筋混凝土管道长期在液体侵蚀下，钢筋易发生锈蚀，管壁的抗渗性很难保证，长期会形成渗漏现象。管道区域经历轻微的震动后，钢筋混凝土管道端口的常规连接很容易松动，很难保证管道的密闭性。后来人们为避免管道渗漏，在混凝土管道中间布置钢管，形成内置钢管混凝土组合管道，尽管增加了管道的刚度和强度，但给管道之间的可靠连接提出了更大挑战。因此，如何能提高长输管道的使用寿命、结构强度以及连接可靠性成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式长输管道结构，具有较长的使用寿命、结构强度及连接可靠性。
为达到上述目的，本发明提供了一种装配式长输管道结构，其中，所述装配式长输管道结构包括多个顺次相接的管道单体，每两个相邻的所述管道单体之间通过连接节点密封固定相接；
各所述管道单体均包括同轴设置的外管及内管，各所述连接节点均包括同轴设置的外筒及内筒，各所述管道单体的所述外管的端部与所述内管的端部插入至对应的所述连接节点的所述内筒与所述外筒之间，所述外管的外表面与所述外筒的内表面贴合接触，所述内管的内表面与所述内筒的外表面贴合接触，并且所述外管、所述内管、所述外筒及所述内筒通过连接件相接；
所述外管与所述内管之间设有第一抗剪组件，所述外筒与所述内筒之间设有第二抗剪组件，且所述外管与所述内管之间及所述外筒与所述内筒之间均浇筑混凝土。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，各所述管道单体的所述外管与所述内管之间均间隔设有至少两个环形隔板，且所述外管与所述内管通过所述环形隔板保持同轴。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述连接节点的所述外筒的筒壁上开设有浇筑口及排气口。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述第一抗剪组件包括于所述外管的内壁上沿其轴向间隔设置的多组第一抗剪结构以及于所述内管的外壁上沿其轴向间隔设置的多组第二抗剪结构，各所述第一抗剪结构及各所述第二抗剪结构沿所述管道单体的轴向间隔设置；
所述第二抗剪组件包括于所述外筒的内壁上沿其轴向间隔设置的多组第三抗剪结构以及于所述内筒的外壁上沿其轴向间隔设置的多组第四抗剪结构，各所述第三抗剪结构及各所述第四抗剪结构沿所述连接节点的轴向间隔设置。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，各组所述第一抗剪结构、各组所述第二抗剪结构、各组所述第三抗剪结构及各组所述第四抗剪结构均包括多个沿所述管道单体的周向间隔设置的抗剪键。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述管道单体为直线型管道、弧线型管道、中部向上凸起的上凸型管道或中部向下凹陷的下凹型管道。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述内管与所述外管均为无缝的缠绕式玻璃纤维增强塑料管，所述混凝土为自密实细石混凝土。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述外管的外表面上间隔均匀布设有多组减震组件，各所述减震组件均连接于所述装配式长输管道结构的基础上。
如上所述的装配式长输管道结构，其中，所述减震组件包括连接器与阻尼器，所述连接器包括固定相接的连接环及连接座，所述连接环与所述阻尼器的一端连接，所述连接座与所述外管的外表面相接，所述阻尼器的另一端与所述装配式长输管道结构的基础相接。
为达到上述目的，本发明还提供了一种装配式长输管道结构的制造方法，其中，所述装配式长输管道结构的制造方法用于制造如上所述的装配式长输管道结构，所述装配式长输管道结构的制造方法包括：
制造管道单体的内管与管道单体的外管，将所述内管与所述外管同轴地安装，在所述内管与所述外管之间设置第一抗剪组件，向所述内管与所述外管之间浇筑混凝土，形成所述管道单体；
制造连接节点的内筒与连接节点的外筒，将所述外筒同轴套设于所述内筒的外侧，在所述内筒与所述外筒之间设置第二抗剪组件，将两根所述管道单体的一端分别由所述连接节点的两端处伸入至所述内筒与所述外筒之间，将并所述内筒的两端及所述外筒的两端分别与两所述管道单体的一端通过连接件固定相接，向所述内筒与所述外筒之间浇筑混凝土。
如上所述的装配式长输管道结构的制造方法，其中，向所述内筒与所述外筒之间浇筑混凝土，包括：
在所述外筒上开设浇筑口及排气口，通过所述浇筑口向所述内筒与所述外筒之间浇筑混凝土。
如上所述的装配式长输管道结构的制造方法，其中，在向所述内管与所述外管之间浇筑混凝土之前，所述装配式长输管道结构的制造方法还包括：
在所述外管的外表面上间隔均匀布设多组减震组件。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的装配式长输管道结构及其制造方法制造得到的管道结构，其各管道单体均具有外管、混凝土及内管三层结构，且各管道单体之间通过具有外筒、混凝土及内筒三层结构的连接节点相接，改变了传统管道的连接方式，能有效保证其结构强度、连接可靠性及密闭性，从而保证其使用寿命，满足使用年限要求。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明进行示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的立体结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的直线型管道单体的轴向结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的管道单体的径向结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点与两管道单体连接后未浇筑混凝土之前的结构示意图；
图5是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点与两管道单体连接后浇筑混凝土之后的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点的外筒的轴向结构示意图；
图7是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点的外筒的径向结构示意图；
图8是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点的内筒的轴向结构示意图；
图9是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接节点的内筒的径向结构示意图；
图10是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的另一立体结构示意图；
图11是图10中装配式长输管道结构的轴向结构示意图；
图12是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的另一立体结构示意图；
图13是图12中装配式长输管道结构的轴向结构示意图；
图14是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的管道单体的外管上设置连接器的安装孔的结构示意图；
图15是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的连接器与管道单体相接的立体结构示意图；
图16是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的减震组件的连接器与管道单体相接的平面结构示意图；
图17是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构的减震组件的阻尼器的结构示意图；
图18是本发明实施例一提供的装配式长输管道结构与其基础通过多组减震组件相接的平面结构示意图；
图19是本发明实施例二提供的装配式长输管道结构的制造方法的方法流程图；
图20是本发明实施例二提供的装配式长输管道结构的制造方法的另一方法流程图。
附图标号说明：
1、管道单体；
11、外管；
111、连接孔；
1111、连接件；
112、第一抗剪结构；
1121、抗剪键；
113、安装孔；
12、内管；
121、连接孔；
122、第二抗剪结构；
1221、抗剪键；
13、环形隔板；
14、混凝土；
2、连接节点；
21、外筒；
211、连接孔；
212、浇筑口；
213、排气口；
214、第三抗剪结构；
2141、抗剪键；
22、内筒；
221、连接孔；
222、第四抗剪结构；
2221、抗剪键；
23、混凝土；
3、减震组件；
31、连接器；
311、连接环；
312、连接座；
3121、螺栓孔；
32、阻尼器；
4、基础。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种装配式长输管道结构(也称作一种装配式长输GFRP夹层混凝土组合管道结构体系)，其中，装配式长输管道结构包括多个顺次相接的管道单体1，每两个相邻的管道单体1之间通过连接节点2密封固定相接，使多个管道单体1连接形成长输管道；
请参阅图1～图9所示，其中，各管道单体1均包括同轴设置的外管11及内管12，各连接节点2均包括同轴设置的外筒21及内筒22，各管道单体1的外管11的端部与各管道单体1的内管12的端部插入至对应的连接节点2的内筒22与外筒21之间，即各管道单体1的一端处的内管12的端部及外管11的端部均由对应的连接节点2的一端插入至连接节点2的内筒22与外筒21之间，各管道单体1的另一端处的内管12的端部及外管11的端部可以插入至另一连接节点2的内筒22与外筒21之间，且连接节点2的另一端的内筒22与外筒21之间供另一管道单体1的一端插入，外管11的外表面与外筒21的内表面贴合接触，内管12的内表面与内筒22的外表面贴合接触，以保证各管道单体1与各连接节点2之间的同轴性，并且外管11、内管12、外筒21及内筒22通过连接件1111相接，具体为，外管11的两端处分别开设有沿其径向开设的连接孔111，内管12的两端处分别开设有沿其径向贯穿的连接孔121，内筒22的两端处分别开设有沿其径向开设的连接孔221，外筒21的两端处分别开设有沿其径向贯穿的连接孔211，在安装时将内管12的端部、外管11的端部、内筒22的端部及外筒21的端部相互插接后，使外管11上的连接孔111、内管12上的连接孔121、外筒21上的连接孔211及内筒22上的连接孔221对应连通，接着使用例如高强螺栓的连接件1111贯穿外管11上的连接孔111、内管12上的连接孔121、外筒21上的连接孔211及内筒22上的连接孔221，将外管11、内管12、外筒21与内筒22连接固定，实现连接节点2与管道单体1之间的连接，在连接节点2的两端分别连接两管道单体1即能实现两根管道单体1之间的连接，如此通过连接节点2将多根管道单体1连接形成长输管道；
外管11与内管12之间设有第一抗剪组件，外筒21与内筒22之间设有第二抗剪组件，且外管11与内管12之间及外筒21与内筒22之间均浇筑混凝土，通过设置第一抗剪组件与第二抗剪组件，能在向外管11与内管12之间以及外筒21与内筒22之间浇筑混凝土之后，充分利用两种材料的力学性能，使外管11、混凝土14及内管12可靠固定在一起，且使外筒21、混凝土23及内筒22可靠固定在一起，大大提高本发明的承载能力和稳定性能，适合制造成具有较大管径的长输管道，适用于大管径输送作业环境中。
进一步地，如图2、图4、图5及图14所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，各管道单体1的外管11与内管12之间均间隔设有至少两个环形隔板13，且外管11与内管12通过环形隔板13保持同轴，作为优选，环形隔板13设置有两个，分别靠近管道单体1的两端处，在向内管12与外管11之间浇筑混凝土14时，使混凝土14仅将外管11与内管12之间位于两环形隔板13之间的空间浇筑满，使管道单体1的两端处的外管11与内管12之间保持未被填充的状态，保证外管11上的连接孔111与内管12上的连接孔121不会被混凝土14堵塞，从而顺利实现内管12、外管11与内筒22、外筒21之间的连接，而在将连接节点2的内筒22、外筒21与管道单体1的内管12、外管11通过连接件1111连接之后，内筒22与外筒21之间的空间即与管道单体1的端部处未浇筑混凝土的空间连通，在向外筒21与内筒22之间浇注混凝土时会将管道单体1的端部处未浇筑混凝土的空间内一同浇筑，将连接件1111固定于混凝土中，保证其连接可靠性。
另外，内管12的内壁为光滑表面，对输送物质的阻力小，沉积物质相对较少，可有效提高本发明的输送效率。
更进一步地，如图4～图6所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，连接节点2的外筒21的筒壁上开设有浇筑口212及排气口213，在将连接节点2的内筒22、外筒21与管道单体1的内管12、外管11连接后，通过外筒21的筒壁上的浇筑口212向内筒22与外筒21之间的空间中以及与其连通的管道单体1的内管12与外管11之间未浇筑混凝土的部分的空间中浇筑混凝土，浇筑过程中，内筒22与外筒21之间的空间中以及与其连通的管道单体1的内管12与外管11之间未浇筑混凝土的部分的空间中的气体会从排气口213排出，当排气口213处开始溢出混凝土时，即表示内筒22与外筒21之间的空间中以及与其连通的管道单体1的内管12与外管11之间未浇筑混凝土的部分的空间中已被填满混凝土，此时即可停止混凝土的浇筑。
作为优选，如图2～图9及图14所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，第一抗剪组件包括于外管11的内壁上沿其轴向间隔设置的多组第一抗剪结构112以及于内管12的外壁上沿其轴向间隔设置的多组第二抗剪结构122，即外管11的内壁上沿其轴向间隔设有多组第一抗剪结构112，内管12的外壁上沿其轴向间隔设有多组第二抗剪结构122，各第一抗剪结构112及各第二抗剪结构122沿管道单体1的轴向间隔设置；
同样地，第二抗剪组件包括于外筒21的内壁上沿其轴向间隔设置的多组第三抗剪结构214以及于内筒22的外壁上沿其轴向间隔设置的多组第四抗剪结构222，即外筒21的内壁上间隔设有多组第三抗剪结构214，内筒22的外壁上间隔设有多组第四抗剪结构222，各第三抗剪结构214及各第四抗剪结构222沿连接节点2的轴向间隔设置；
各组第一抗剪结构112均包括多个沿外管11的周向间隔设置的抗剪键1121、各组第二抗剪结构122均包括多个沿内管12的周向间隔设置的抗剪键1221、各组第三抗剪结构214均包括多个沿外筒21的周向间隔设置的抗剪键2141，各组第四抗剪结构222均包括多个沿内筒22的周向间隔设置的抗剪键2221，通过设置各抗剪键，能有效将内管12、外管11、内筒22及外筒21与混凝土23结合在一起，确保管道单体1、连接节点2整体受力，避免内管12、外管11、内筒22、外筒21与混凝土23剥离。
作为优选，如图1及图10～图13所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，管道单体1为直线型管道(请参见图1)、弧线型管道(请参见图10及图11)、中部向上凸起的上凸型管道(请参见图12及图13)或中部向下凹陷的下凹型管道(图中未示出，其具体结构可以看作是将图12及图13中的结构沿其轴向旋转180°)，以实现长输管道的直线式、曲线式及跨越式布置，解决了传统管道布设局限性的问题，可埋设于地下，设置于地上，针对复杂地形灵活布置，对河流山脉进行环绕避让等。
作为优选，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，内管12与外管11均为无缝的缠绕式玻璃纤维增强塑料管，玻璃纤维增强塑料(Glass-Fiber-Reinforced Plastic，简称GFRP)是一种有机非金属跟无机非金属复合的塑料基复合材料，抗拉强度高，质量轻，具有良好的施工工艺性，耐腐蚀性能好，对温度变化不敏感，隔热性好，便于在高严寒区和盐碱地域应用，可输送钢质管道所不能输送的液体和气体，同时确保输送物质的稳定；混凝土为自密实细石混凝土，以保证内管12与外管11之间的空间中及内筒22与外筒21之间的空间中完全被混凝土填满，从而保证本发明的结构强度。
更进一步地，如图1、图10、图12及图18所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，外管11的外表面上间隔均匀布设有多组减震组件3，各减震组件3均连接于用于安装装配式长输管道结构的基础4上。通过设置减震组件3即能起到对装配式长输管道结构进行固定连接的作用，同时还能在地震时起到耗能减震的作用，提高管道的抗震性能，减少管道屈曲现象的发生，保证管道的使用寿命。
作为优选，如图1、图10、图12及图15～图18所示，本发明提供的装配式长输管道结构，其中，减震组件3包括连接器31与阻尼器32，连接器31为刚性连接器，连接器31包括固定相接的连接环311与连接座312，连接环311与阻尼器32的一端连接，连接环311呈圆环状，与阻尼器32的一端转动铰接，连接座312沿着由阻尼器32至外管11的方向呈尺寸逐渐增大的棱锥状结构，连接座312的远离阻尼器32的一侧表面(即棱锥状结构的底面)与外管11的外表面通过高强螺栓相接，具体为，外管11上开设有多个安装孔113，连接座312的远离连接环311的一侧表面上对应多个安装孔113开设有多个螺栓孔3121，通过高强螺栓固定于外管11的安装孔113及连接座312的螺栓孔3121内将连接座312与外管11连接固定在一起，阻尼器32的另一端与装配式长输管道结构的基础4转动铰接，阻尼器32为防屈曲耗能阻尼器，既能起到连接固定的作用，还能起到耗能减震的作用。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的装配式长输管道结构，其各管道单体均具有外管、混凝土及内管三层结构，且各管道单体之间通过具有外筒、混凝土及内筒三层结构的连接节点相接，改变了传统管道的连接方式，能有效保证其结构强度、连接可靠性及密闭性，从而保证其使用寿命，满足使用年限要求。
实施例二
如图19所示，本发明还提供了一种装配式长输管道结构的制造方法(也称作一种装配式长输GFRP夹层混凝土组合管道结构体系的制造方法，或一种装配式长输GFRP夹层混凝土组合管道结构体系的施工方法)，其中，装配式长输管道结构的制造方法用于制造如实施例一所述的装配式长输管道结构，装配式长输管道结构的制造方法包括：
(按照尺寸要求)制造管道单体1的内管12与管道单体1的外管11，将内管12与外管11通过环形隔板13同轴地安装，在内管12与外管11之间设置第一抗剪组件，在外管11的两端分别开设连接孔111，在内管12的两端分别开设连接孔121，向内管12与外管11之间浇筑混凝土14，形成管道单体1；
(按照尺寸要求)制造连接节点2的内筒22与连接节点2的外筒21，将外筒21同轴套设于内筒22的外侧，在内筒22与外筒21之间设置第二抗剪组件，在外筒21的两端分别开设连接孔211，在内筒22的两端分别开设连接孔221，将两根管道单体1的一端分别由连接节点2的两端处伸入至内筒22与外筒21之间，将并内筒22的两端及外筒21的两端分别与两管道单体1的一端通过连接件1111固定相接，即将相对的内管12的连接孔121、外管11的连接孔111、内筒22的连接孔221及外筒21的连接孔211对应连通并通过连接件1111连接固定，使管道单体1与对应的连接节点2相接，接着向内筒22与外筒21之间浇筑混凝土23。
进一步地，如图20所示，本发明提供的装配式长输管道结构的制造方法，其中，向内筒22与外筒21之间浇筑混凝土23，包括：
在外筒21上开设浇筑口212及排气口213，通过浇筑口212向内筒22与外筒21之间浇筑混凝土23。
更进一步地，如图20所示，本发明提供的装配式长输管道结构的制造方法，其中，在向内管12与外管11之间浇筑混凝土14之前，装配式长输管道结构的制造方法还包括：
在外管11的外表面上间隔均匀布设多组减震组件3，具体为将各减震组件3的连接座312的远离连接环311的一侧表面通过高强螺栓固定于外管11上，将阻尼器32的一端与减震组件3的连接环311相接。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明提供的装配式长输管道结构的制造方法制造得到的管道结构，其各管道单体均具有外管、混凝土及内管三层结构，且各管道单体之间通过具有外筒、混凝土及内筒三层结构的连接节点相接，改变了传统管道的连接方式，能有效保证其结构强度、连接可靠性及密闭性，从而保证其使用寿命，满足使用年限要求。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
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