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木垒内贴式橡胶止水带的结构及安装方法

遇水膨胀橡胶止水带  2020-6-13 2:29:20  4356
内容摘要:1、木垒内贴式橡胶止水带的结构及安装方法内贴式木垒橡胶止水带结构内贴式橡胶木垒止水带主体材料为橡胶,中间加设纤维层(帘布)以提高其耐水压能力,端头呈凸圆状,其内设有硬质胶条以确保在高水压下橡胶止水带不会发生滑移、...

1、木垒内贴式橡胶止水带的结构及安装方法

内贴式木垒橡胶止水带结构

内贴式橡胶木垒止水带主体材料为橡胶,中间加设纤维层(帘布)以提高其耐水压能力,端头呈凸圆状,其内设有硬质胶条以确保在高水压下橡胶止水带不会发生滑移、内缩。此外,在止水带底边设有三排密封唇,使接触为线接触,从而提高止水带与混凝土等接触面的局部压应力,更好地满足压密止水功效。

内贴式橡胶止水带的安装方法应根据管节接缝的构造特点,并考虑安装过程的便捷性。如图3所示,首先将套筒预埋在混凝土中,然后把内贴式橡胶止水带、压板和圆钢平铺在安装台上,最后用螺杆和螺母进行固定。本方法采用螺纹联结方式将内贴式橡胶止水带固定在沉管管节缝隙处,利用橡胶的高弹性,将内贴式橡胶止水带压板一端定位,拧紧螺母(扭矩根据实际需要设定),螺母推动压板的另一端将止水带压紧,从而把作用力传递到止水带的两翼,压紧底部的3道密封唇,达到密封止水效果。

2、模拟分析

为了合理确定内贴式橡胶止水带的结构,对于内贴式橡胶止水带在几种重要工况下的受力和变形情况进行了有限元模拟分析。

2.1工作环境

工作水压:0.55MPa;设计位移:水平方向30mm,竖直方向50mm。

2.2计算工况

工况1:不断调整压板竖向位移,使止水带三道密封唇刚好被压平。

工况2:考虑地震等极限荷载作用,在工况1条件下水平张拉30mm。

工况3:考虑地震等极限荷载作用,在工况1条件下竖向张拉50mm。

2结果分析

1)工况1

不断调整压板竖向位移,当竖向位移为7.5mm时,止水带三道密封唇刚好被压平。止水带主要部位应力分布如图4所示,最大应力为34.53MPa,出现在帘布上;三道密封唇与预埋钢板间的接触应力均大于工作水压0.55MPa。

2)工况2

在地震等极限荷载作用下,压板竖向位移7.5mm,止水带水平张拉30mm,工作水压0.55MPa。止水带主要部位应力分布如图5所示,最大应力为32.65MPa,出现在帘布上;三道密封唇与预埋钢板间的接触应力均大于工作水压0.55MPa。

3)工况3

在地震等极限荷载作用下,压板竖向位移7.5mm,止水带竖向张拉50mm,工作水压0.55MPa。止水带主要部位应力分布如图6所示,最大应力为35.50MPa,出现在帘布上;三道密封唇与预埋钢板间的接触应力均大于工作水压0.55MPa。

4)螺栓预紧力分析

当压板竖向位移为7.5mm时,刚好压平三道密封唇,取压板竖向位移为7.5mm时的受力状况作为螺栓预紧力的设计依据。

3、水密封试验验证

3.1试验装置

试验装置分为对称两块,通过变形缝连接成一个近似长方体,长×宽×高分别为900mm×1000mm×1000mm。装置采用钢箱结构和截面比例为1∶1的止水带,通过往内腔加水来模拟止水带在实际工况下的水压力。试验通过机械装置调整两个钢箱的位置,准确模拟钢箱的相对位移,从而检验内贴式橡胶止水带在不同张开量、不同水压力和一定剪切量下的水密封性能。

橡胶止水带

3.2试验工况

工况一:纯张拉,即沿试验装置水平方向张拉,判断在不同张开量、不同水压力值工况下的水密封性能。

工况二:剪切—张拉,即先沿试验装置前后张拉10mm,然后再水平方向张拉,判断在10mm剪切变形基础上,不同张开量、不同水压力值工况下的水密封性能。

3.3试验步骤

试验过程中,每当水压加到预设值后,先静置0.5h,如果有压降就补充加压,以消除应力释放带来的误差,然后保压2h,每隔20min读取一次数据。具体试验步骤为:

①检查止水带是否安装好,螺栓是否拧紧。

②通过调节导轨,把装置调节到预设张开量。

③打开钢箱顶部的进水阀,往密闭钢箱内充水。

④打开加水压设备的卸压阀,检查压力表。

⑤关闭空压机的出气阀,插上电源,让空压机工作。

⑥施加第一级水压。打开空压机出气阀,缓慢调节驱动气压调节阀,使驱动气压慢慢升高到0.1MPa,增压泵开始工作,继续缓慢调节驱动气压调节阀,当压力达到所需压力时,停止调节驱动气压。

⑦保压和读取数据。本试验施加水压从预设值0.5MPa开始,保压2h,每隔20min读取一次数据,并认真填写试验原始记录。

⑧施加下一级水压。打开高压截止阀,打开驱动气压调节阀开关,继续⑥的操作。

⑨关闭驱动气压调节阀开关,打开卸压阀,直到压力显示为0。

⑩继续进行下一个张开量下的试验,直到试验结束。

3.4试验结果

纯张拉工况下水密封试验结果见表1,剪切—张拉工况下水密封试验结果见表2。表中,完好表示水密封试验符合要求,空格表示不需要测试。大量的工程应用验证了采用内贴式橡胶止水带是解决沉管隧道密封止水问题的有效方法。通过对内贴式橡胶止水带分别在张拉和剪切两种工况下的模拟分析,以及按照实际工况进行的水密封试验,验证了内贴式橡胶止水带的结构形式和水密封特性均满足设计要求,可以很好地满足我国沉管隧道工程建设的需要。

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