一種預制裝配式氣膜混凝土殼的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種混凝土殼，尤其涉及一種預制裝配式氣膜混凝土殼，屬于土木工程技術領域，可應用于建筑、橋梁、水利工程等領域的預制裝配式結構。
【背景技術】
[0002]混凝土殼是一種力學性能優(yōu)異的結構形式，曾一度被廣泛應用于大跨度工程結構?；炷翚だ貌牧峡箟盒阅艿挚雇夂奢d，殼體中彎矩和剪力很小，因此可以充分發(fā)揮混凝土抗壓性能好的特點，被認為是受力最為合理的混凝土結構。
[0003]但是混凝土殼表面為曲面，現(xiàn)澆混凝土施工難度大、材料人力消耗大、建造成本高，近些年來逐漸被鋼網(wǎng)殼結構取代。然而鋼結構的耐高溫、耐腐蝕性能和使用壽命都不如混凝土結構，對于煤炭、核電等工程領域，仍然采用混凝土殼。若能解決混凝土殼施工難度大的問題，降低其建造成本，將會大力推動混凝土殼的應用與發(fā)展。
[0004]因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種混凝土殼的施工技術，減小混凝土殼的施工難度，減少材料人力消耗和建造成本，提高混凝土殼的施工速度。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種施工簡單、精度高、材料人力消耗小、建造成本低的預制裝配式混凝土殼。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種預制裝配式氣膜混凝土殼，包括砌塊組件、拉結網(wǎng)格和表層混凝土;砌塊組件、拉結網(wǎng)格和表層混凝土構成預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體；
[0007]其中，砌塊組件包括第一砌塊和多個第二砌塊，第一砌塊位于預制裝配式氣膜混凝土殼的頂部，多個第二砌塊位于預制裝配式氣膜混凝土殼的頂部以下，且多個第二砌塊圍繞第一砌塊的周向分布；當預制裝配式氣膜混凝土殼處于平面位置時，即第一砌塊和第二砌塊在平面內(nèi)擺放時，沿第一砌塊的徑向方向或沿殼體的徑向方向多個第二砌塊構成一個扇面，使得多個扇面圍繞第一砌塊的周向分布，且兩兩扇面之間具有第一楔形縫隙；
[0008]拉結網(wǎng)格鋪設于砌塊組件的外側，表層混凝土澆筑于拉結網(wǎng)格的外側；
[0009]當在砌塊組件的內(nèi)側設置用于充氣后頂升砌塊組件的第一薄膜充氣囊體，并對第一薄膜充氣囊體逐漸充氣時，預制裝配式氣膜混凝土殼從平面位置頂升至空間設計位置。
[0010]進一步地，第一楔形縫隙處設置有第二薄膜充氣囊體，第二薄膜充氣囊體被充氣后體積膨脹，用于調節(jié)第一楔形縫隙的大小，并防止第一薄膜充氣囊體在第一楔形縫隙處發(fā)生破壞。
[0011]進一步地，當預制裝配式氣膜混凝土殼處于空間設計位置時，預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體形狀為球面、橢球面、圓柱面、拋物面或自由曲面。
[0012]進一步地，當預制裝配式氣膜混凝土殼處于平面位置時，在每個扇面中，沿第一砌塊的徑向方向或沿殼體的徑向方向，兩兩第二砌塊之間具有第二楔形縫隙。
[0013]更進一步地，第二砌塊與第一薄膜充氣囊體之間設置有承壓板，承壓板用于防止第一薄膜充氣囊體被充氣后進入第二楔形縫隙中。
[0014]進一步地，當預制裝配式氣膜混凝土殼頂升至空間設計位置后，第一楔形縫隙變窄，從而成為窄縫，窄縫內(nèi)被復合材料網(wǎng)片和水泥砂漿填充密實。
[0015]進一步地，第一砌塊內(nèi)設置有增強鋼筋或復合材料筋，以增強其強度。
[0016]進一步地，每個第二砌塊內(nèi)沿預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的環(huán)向方向設置有增強鋼筋或復合材料筋，以增強其強度。
[0017]進一步地，每個第二砌塊沿預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的環(huán)向方向設置有孔道，孔道內(nèi)穿設有環(huán)向預應力筋，當環(huán)向預應力筋被張拉后，孔道內(nèi)被灌注水泥砂漿。
[0018]進一步地，第一薄膜充氣囊體和第二薄膜充氣囊體均為氣密柔性結構。
[0019]更進一步地，第一薄膜充氣囊體的形狀與預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的形狀配合，第一薄膜充氣囊體的表面與殼體的內(nèi)表面重合，且其大小小于預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的大小，以避免頂升過程中預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的底部向內(nèi)側移動而破壞第一薄膜充氣囊體。
[0020]更進一步地，第二薄膜充氣囊體的形狀與第二楔形縫隙的形狀配合。
[0021 ]進一步地，第一薄膜充氣囊體和第二薄膜充氣囊體均由涂層或層壓織物膜材制成。
[0022]進一步地，拉結網(wǎng)格由纖維增強復合材料或鋼絲繩制成，纖維增強復合材料由連續(xù)玻璃或碳纖維與樹脂基體組成。
[0023]進一步地，預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的外側被噴射一層混凝土，以增加預制裝配式氣膜混凝土殼的厚度。
[0024]進一步地，每個第二砌塊的內(nèi)側或外側對應一個平面，使得預制裝配式氣膜混凝土殼由多個平面構成，相鄰平面間的交點位于預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體所在的曲面上。
[0025]進一步地，每個第二砌塊的內(nèi)側或外側所在的平面呈四邊形。
[0026]進一步地，每個第二砌塊沿預制裝配式氣膜混凝土殼法殼體的徑向的端面具有凸臺，該凸臺用于放置復合材料網(wǎng)片和填充水泥砂漿，以增大窄縫處連接接觸面，提高連接強度。
[0027]本發(fā)明所提到的“內(nèi)側”和“外側”指的是，當預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體的底部置于水平面時，正對水平面或相對靠近水平面的一側為“內(nèi)側”，相對遠離水平面、與“內(nèi)側”相對的一側為“外側”。
[0028]本實施例的上述預制裝配式氣膜混凝土殼的制作過程包括以下四個階段:
[0029]第一階段為預制加工階段:預制第一砌塊和第二砌塊，加工制作第一薄膜充氣囊體和第二薄膜充氣囊體；
[0030]第二階段為平面裝配階段:首先在工作平面(水平面)上放置第一薄膜充氣囊體，然后將第一砌塊和第二砌塊放置在第一薄膜充氣囊體的上面(或外側)，并在第一砌塊和第二砌塊的上面(或外側)鋪設拉結網(wǎng)格，之后在第二砌塊中的預留孔道內(nèi)穿環(huán)向預應力筋，并在第二砌塊間的第二楔形縫隙處安裝第二薄膜充氣囊，最后在拉結網(wǎng)格的上面(或外側)饒筑表層混凝土 ；
[0031]其中，將多個第二砌塊圍繞第一砌塊的周向分布，使得沿第一砌塊的徑向方向多個第二砌塊構成一個扇面，從而多個扇面圍繞第一砌塊的周向分布，使兩兩扇面之間具有第一楔形縫隙;在每個扇面中，沿第一砌塊的徑向方向，使兩兩第二砌塊之間具有第二楔形縫隙；
[0032]第三階段為充氣頂升階段:表層混凝土的強度滿足設計要求后，對第二薄膜充氣囊體進行充氣，然后對第一薄膜充氣囊體進行緩慢充氣，控制頂升速度，同時調節(jié)第二薄膜充氣囊體的氣壓，控制扇面間距，使混凝土結構整體均勻穩(wěn)定上升，直到設計高度；
[0033]第四階段為空間裝配階段:將第二砌塊構成的扇面之間的縫隙用復合材料網(wǎng)片和水泥砂漿填充密實，待水泥砂漿強度達到設計要求后張拉環(huán)向預應力筋。
[0034]進一步地，通過充氣管對第一薄膜充氣囊體和第二薄膜充氣囊體進行充氣。
[0035]本實用新型將混凝土殼分割成頂部環(huán)形部分(第一砌塊構成)和若干扇形部分(多個第二砌塊構成)，每個扇形部分由若干四邊形平板組成。本實用新型中混凝土殼由若干平面組成，相鄰平面間的交點則位于理想混凝土殼的曲面上。每個第二砌塊對應一個平面，第二砌塊之間在環(huán)向預留第一楔形縫隙，在徑向預留第二楔形縫隙。第一楔形縫隙和第二楔形縫隙在混凝土殼頂升到位時閉合，第二砌塊之間通過接觸傳遞殼體徑向壓力。第二砌塊之間環(huán)向由復合材料網(wǎng)片和水泥砂漿連接，并由環(huán)向預應力筋張拉鎖緊，從而保證混凝土殼環(huán)向的整體性。本實用新型創(chuàng)新地將混凝土殼離散成若干混凝土板，方便預制和裝配。同時利用第一薄膜充氣囊體，將平面放置的混凝土板頂升到設計高度，從而形成處于空間設計位置的預制裝配式氣膜混凝土殼。
[0036]本實用新型的預制裝配式混凝土殼具有制作方法簡單、精度高、材料人力消耗小、建造成本低的優(yōu)點，可應用于建筑、橋梁、水利工程等領域的預制裝配式結構中。
[0037]以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0038]圖1是本實用新型的一個較佳實施例的預制裝配式氣膜混凝土殼的結構平面圖；
[0039]圖2是圖1中的A-A剖面圖；
[0040]圖3是圖1中的A-A剖面充氣頂升到位后的狀態(tài)；
[0041]圖4是本實用新型的一個較佳實施例的預制裝配式氣膜混凝土殼充氣頂升過程中的三維視圖；
[0042]圖5是本實用新型的一個較佳實施例的預制裝配式氣膜混凝土殼充氣頂升到位后的三維視圖；
[0043]圖6是本實用新型的一個較佳實施例的預制裝配式氣膜混凝土殼處于平面放置時各部分組成的分離示意圖；
[0044]圖7是圖1中的B-B剖面圖；
[0045]圖8是圖5中的C-C剖面圖。
【具體實施方式】
[0046]如圖1?8所示，本實用新型的一個較佳實施例給出了一種預制裝配式氣膜混凝土殼，包括砌塊組件、拉結網(wǎng)格6和表層混凝土 8;砌塊組件、拉結網(wǎng)格6和表層混凝土 8構成本實施例的預制裝配式氣膜混凝土殼的殼體；
[0047]其中，砌塊組件包括第一砌塊2和多個第二砌塊7，第一砌塊2位于預制裝配式氣膜混凝土殼的頂部，多個第二砌塊7位于預制裝配式氣膜混凝土殼的頂部以下，且多個第二砌塊7圍繞第一砌塊2的周向分布；當預制裝配式氣膜混凝土殼處于平面位置時(參見圖1)，SP第一砌塊2和第二砌塊7在平面內(nèi)擺放時，沿第一砌塊2的徑向方向或沿殼體的徑向方向多個第二砌塊7構成一個扇面3，使得多個扇面3圍繞第一砌塊2的周向分布，且兩兩扇面3之間具