抗温差应力影响的混凝土箱体结构及桥梁箱体

摘要

一种抗温差应力影响的混凝土箱体结构，包括材质为混凝土或钢筋混凝土的基体，所述基体内设置有储液管道；所述储液管道由螺旋段和直管段组成；所述螺旋段以三维螺旋形式分布于基体内；螺旋段两端通过直管段首尾相接形成一封闭回路；所述储液管道上设置有进液口和排气口，进液口和排气口的端口处均设置有阀门；所述储液管道内盛装有低沸点相变物质。本发明的有益技术效果是：本发明的有益技术效果是：可以有效降低结构体上不同位置处的温差，避免结构体因局部温差应力过大而出现开裂或损坏。

说明书

技术领域

    本发明涉及一种桥梁建造技术，尤其涉及一种抗温差应力影响的混凝土箱体结构及桥梁箱体。

背景技术

箱体结构由于其抗扭刚度大、内力分布均匀等优点，被广泛应用于桥梁结构之中（如连续刚构桥的主梁、斜拉桥和悬索桥的索塔、大跨桥梁的桥墩等）；由于混凝土的热传导性能较差，钢筋混凝土或混凝土材质的箱体结构，在气温以及日辐射等环境因素变化的作用下，箱体结构表面温度变化较快，箱体结构内部温度变化较慢，这就导致箱体结构内外形成较大的温度梯度，即箱体结构的各部分处于不同温度状态，从而产生温度应力，随着箱体结构的尺寸增大，温度应力也相应较大，并且在现有技术条件下，温差应力是不可避免的，并且也不会随着环境温度变化而得到调和，因此箱体结构上经常会出现由结构不同部位（上、下、左、右板）温差及结构内、外温差引起的表面开裂问题，导致结构承载力下降和结构使用寿命缩短。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种抗温差应力影响的混凝土箱体结构，包括材质为混凝土或钢筋混凝土的基体，其创新在于：所述基体内设置有储液管道；所述储液管道由螺旋段和直管段组成；所述螺旋段以三维螺旋形式分布于基体内；螺旋段两端通过直管段首尾相接形成一封闭回路；所述储液管道上设置有进液口和排气口，进液口和排气口的端口处均设置有阀门；所述储液管道内盛装有低沸点相变物质。所谓低沸点相变物质，即常温下呈液态，其由液相转化为气相的临界温度较低。

本发明的原理是：通过在基体内设置储液管道并在储液管道内盛装低沸点相变物质后，储液管道与其周围结构体实质上就形成了一种“热交换器”，低沸点相变物质相当于热交换介质；由于低沸点相变物质的两种物态（即液相和气相）都具有较好的流动性，因此在基体上不同部位温差不大的条件下，储液管道内不同位置处的低沸点相变物质的温度也基本相同，当基体上局部温度出现变化时，对应位置处的混凝土和储液管道内的低沸点相变物质之间就会发生热交换，从而使热量从基体上的高温区转移至低温区，缩小基体上不同位置之间温度差，间接地就对温差应力起到了分散和缓解作用，可有效避免基体局部出现较大的温差应力，对结构体起到保护作用。

优选地，所述进液口端口处的水平高度位于基体上的最高点位置处；所述排气口端口处的水平高度位于基体上的最低点位置处。

优选地，所述储液管道上设置有压力检测口，压力检测口处设置有压力计。由于低沸点相变物质由液相转化为气相时，体积会膨胀，而低沸点相变物质加注好后，储液管道又处于封闭状态，因此需要为低沸点相变物质的相变考虑压力余量，设置了压力计后，可以在加注低沸点相变物质时对储液管道内的压力进行实时监测，以控制低沸点相变物质的加注量。

   优选地，所述螺旋段的螺旋形式为方形螺旋。由于箱体结构的截面呈矩形，方形螺旋可以更好地适应箱体结构的截面形状，并且方形螺旋也便于加工和安装。

优选地，所述直管段轴向与螺旋段的中心轴同轴。直管段轴向与螺旋段的中心轴同轴后，直管段从螺旋段的中部穿国，可以进一步扩展储液管道与周围结构体的热交换区域。

优选地，低沸点相变物质采用三氯三氟乙烷。

基于前述方案，本发明还提出了一种桥梁箱体，其创新在于：所述桥梁箱体由多段基体组合而成，所述基体内设置有储液管道；所述储液管道由螺旋段和直管段组成；所述螺旋段以三维螺旋形式分布于基体内；螺旋段两端通过直管段首尾相接形成一封闭回路；所述储液管道上设置有进液口和排气口，进液口和排气口的端口处均设置有阀门；所述储液管道内盛装有低沸点相变物质。本发明的桥梁箱体，由于铺设有储液管道以及在储液管道内盛装了低沸点相变物质，在低沸点相变物质和周围混凝土体发生热交换后，利用低沸点相变物质的流动性及其吸热/放热时物态会发生变化的特性，使桥梁箱体上各个位置处的温度差得到缩减，避免局部温度应力过大，对桥梁结构起到保护作用。

优选地，所述进液口端口处的水平高度位于基体上的最高点位置处；所述排气口端口处的水平高度位于基体上的最低点位置处；所述直管段轴向与螺旋段的中心轴同轴；所述螺旋段的螺旋形式为方形螺旋。

优选地，所述储液管道上设置有压力检测口，压力检测口处设置有压力计。

优选地，低沸点相变物质采用三氯三氟乙烷。

本发明的有益技术效果是：可以有效降低结构体上不同位置处的温差，避免结构体因局部温差应力过大而出现开裂或损坏。

附图说明

    图1、本发明的结构示意图；

    图中各个标记所对应的名称分别为：基体1、螺旋段2、直管段3、进液口A、压力检测口B、排气口C。

具体实施方式

    一种抗温差应力影响的混凝土箱体结构，包括材质为混凝土或钢筋混凝土的基体1，其创新在于：所述基体1内设置有储液管道；所述储液管道由螺旋段2和直管段3组成；所述螺旋段2以三维螺旋形式分布于基体1内；螺旋段2两端通过直管段3首尾相接形成一封闭回路；所述储液管道上设置有进液口和排气口，进液口和排气口的端口处均设置有阀门；所述储液管道内盛装有低沸点相变物质。

    进一步地，所述进液口端口处的水平高度位于基体1上的最高点位置处；所述排气口端口处的水平高度位于基体1上的最低点位置处。

    进一步地，所述储液管道上设置有压力检测口，压力检测口处设置有压力计。

    进一步地，所述螺旋段2的螺旋形式为方形螺旋。

    进一步地，所述直管段3轴向与螺旋段2的中心轴同轴。

进一步地，低沸点相变物质采用三氯三氟乙烷。

一种桥梁箱体，其创新在于：所述桥梁箱体由多段基体1组合而成，所述基体1内设置有储液管道；所述储液管道由螺旋段2和直管段3组成；所述螺旋段2以三维螺旋形式分布于基体1内；螺旋段2两端通过直管段3首尾相接形成一封闭回路；所述储液管道上设置有进液口和排气口，进液口和排气口的端口处均设置有阀门；所述储液管道内盛装有低沸点相变物质。

进一步地，所述进液口端口处的水平高度位于基体1上的最高点位置处；所述排气口端口处的水平高度位于基体1上的最低点位置处；所述直管段3轴向与螺旋段2的中心轴同轴；所述螺旋段2的螺旋形式为方形螺旋。

进一步地，所述储液管道上设置有压力检测口，压力检测口处设置有压力计。

进一步地，低沸点相变物质采用三氯三氟乙烷。

在具体实施本发明方案时，可先根据结构体尺寸预制多根管道备用，具体铺设时，在结构体配筋完成后，将多根管道通过接头连接成螺旋状并放置在结构体的钢筋骨架内，然后与钢筋骨架一起浇筑在结构体内。