一种节段梁预制拼装管道连接器及安装方法
技术领域
本发明属于预应力混凝土胶接拼装梁领域，具体地涉及一种节段梁预制拼装管道连接器及安装方法。
背景技术
节段梁预制拼装技术发展至今，逐渐形成了短线法和胶接缝为主流方向。应用短线法，节段梁的数量会增加，接缝跟着增加，对预应力锚固单元拼装管道的腐蚀问题也会凸显，所以解决拼装管道的防腐问题对提升节段梁的耐久性和安全性具有较大的积极促进作用。
现在应用较为广泛的是各节段梁间的接缝面的每个孔道粘贴橡胶圈或闭孔发泡聚乙烯密封垫圈，此方法影响节段梁拼装时的贴合度，两段梁的预应力管道密封不连续，易受游离氯离子的侵蚀。如中国专利CN205893925U公开的节段拼装梁预应力孔道连接器，包括混凝土节段预制梁匹配段套管、现浇段套管、单向堵头、双向堵头、内卡环和密封圈，采用的在连接器接缝的两端面分别开槽，用密封圈压入两凹槽中实现预应力管道密封的连续性。
但上述结构仍然存在一些缺陷，在现浇段套管直径较小端的外侧壁上沿周向开设有用于放置密封圈的密封圈槽，密封圈一端面设有与现浇段套管的密封圈槽内的突起相匹配的凹槽，采用密封圈安装在密封槽内的密封方式，因为每段梁存在多个管道，在拼装施工时，由于制梁误差和安梁误差的累积，会存在密封槽口对不上，增加了施工难度，为对上两槽口梁间的调平余量也会减少，甚至会密封失效的风险，且拼装过程中不易发现槽口是否对上。
因此，解决预应力管道密封的连续性和管道连接器实用性是提升节段梁预制拼装管道防腐性能和节段梁拼装技术水平的必要措施。
发明内容
本发明提供一种节段梁预制拼装管道连接器及安装方法，密封连接头分别与定位套管、配合套管的外圆柔性连接，与定位套管、配合套管的端面采用单面槽压紧密封，且在定位套管和配合套管开有定位孔，从而实现节段梁预制拼装管道密封的连续性和实用性，通过定位孔提升管道拼装的精度。不仅提升了管道防腐性能、为施工提供了便利，而且管道内形成密闭的空间，为管道内锚固单元的智能检测提供了技术条件，为节段预制拼装梁智能化提供保障。
本发明的技术方案如下：
一种节段梁预制拼装管道连接器，包括定位套管、配合套管和密封连接头，所述密封连接头设置在所述定位套管和所述配合套管对接形成后的腔体内，所述定位套管和所述配合套管环向周缘端面配合连接，所述配合套管和所述定位套管的通过设置在其环向周缘端面的销孔定位，定位套管和配合套管的外侧均连接管道，所述定位套管在位于和配合套管连接端面上设置有螺纹孔，所述密封连接头包括与所述定位套管的配合的密封圆锥体和与所述配合套管配合的密封圆柱体，所述密封圆锥体的外圆周设置有第一外圆密封圈所述定位套管的内圆周密封连接，所述密封圆柱体外圆周设置有第二外圆密封圈和配合套管的内圆周密封连接，所述密封圆锥体的端面上设置有第一端面密封圈和所述定位套管的内部凸台端面密封连接，所述密封圆柱体的端面上设置有第二端面密封圈和配合套管的内部凸台端面密封连接。
本发明采用的密封连接头分别与定位套管、配合套管的外圆柔性连接，具有一定的柔性纠差性能，从而降低制梁和装梁造成的误差所造成的影响。
本发明的连接器在定位套管和配合套管开有定位孔，从而实现节段梁预制拼装管道密封的连续性和实用性，通过定位孔提升管道拼装的精度。不仅提升了管道防腐性能、为施工提供了便利，而且管道内形成密闭的空间，为管道内锚固单元的智能检测提供了技术条件，为节段预制拼装梁智能化提供保障。
节段梁接缝的材料一般为环氧树脂胶，在拼接过程中需防止环氧树脂胶进入管道，本发明采用多层密封，采用该连接器密封连接头和定位套管、配合套管的相邻面都有间隙的特点，拼装时，环氧树脂胶会挤入间隙中填充，但有外圆密封圈阻挡环氧树脂胶进入管道，从而变害为利，环氧树脂胶被挤入间隙后起到了填充间隙的作用，进一步增加了管道的密封性，环氧树脂填充的间隙越多，密封性越好。
优选的，所述密封圆锥体和密封圆柱体的外圆周分别设置有容纳第一外圆密封圈的第一外圆凹槽和容纳所述第二外圆密封圈的第二外圆凹槽；所述密封圆锥体和密封圆柱体的端面分别设置有容纳第一端面密封圈的第一端面凹槽和容纳所述第二端面密封圈的第二端面凹槽；所述密封连接头的内孔开设有拆装凹槽，拆装凹槽用于辅助拆卸密封连接头，定位套管和配合套管上均不设置密封槽结构。本发明仅在密封连接头上设置密封件的安装槽，结构简单，实现了密封连接头与定位套管和配合套管的端面采用单面槽压紧密封圈，相对于两个配合面均设置密封槽的槽对槽压紧密封圈的方法，较大地降低了施工难度。
优选的，所述第一端面密封圈和所述第二端面密封圈为U形密封圈、X形密封圈、V形密封圈、Y形密封圈、H形密封圈和M形密封圈中的一种，材料为橡胶、硅胶或聚合物发泡材料，上述结构和材料的密封性压缩量大，便于自纠差性能的提高；所述第一外圆密封圈和所述第二外圆密封圈为O型橡胶或硅胶管道密封圈中的一种，定位套管、密封连接头和配合套管的最小内径相同，定位套管、密封连接头和配合套管的材料为聚乙烯或聚丙烯或类似性能的材料。采用上述结构，密封效果好，成本低。
优选的，所述定位套管内侧设置有定位管道的第一定位凸台，所述配合套管上均设置有定位管道的第二定位凸台。第一定位凸台和第二定位凸台用于安装管道时进行限位，便于管道的定位安装，提高效率。
优选的，所述配合套管和所述密封连接头外圆周配合部分设置为0-5°的锥角，所述定位套管和管道外圆周配合部分设置为0-5°的锥角，所述定位套管和管道外圆周配合部分设置为0-5°的锥角。采用一定锥度的安装配合结构，安装更加紧固，稳定性好。
优选的，密封连接头两端面分别与定位套管和配合套管相邻的端面之间留有间隙，密封圆锥体向密封圆柱体过渡的端面和配合套管相邻端面的间隙大于第一端面密封圈和第二端面密封圈的压缩间隙之和。保证了第一端面密封圈和第二端面密封圈能够有足够的压缩空间，确保管道连接的密封性良好。
优选的，所述定位套管和配合套管通过管箍或热缩套中的一种与所述管道夹紧，结构简单，安装方便，成本低。
此外，本发明还提供一种节段梁预制拼装管道连接器的安装方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：先在管道与定位套管连接的一头装上至少一个管道密封圈，插至定位套管内凸台的端面位置，并用至少一个管箍箍紧定位套管、管道密封圈和管道，管箍的位置在管道密封圈对应的轴向位置，保证管箍在管道密封圈有横向重叠；
步骤2：将模板放置在定位套管右侧，用螺钉穿过模板后拧入定位套管上的螺纹孔内，将定位套管和模板定位固定，再将管道固定安装在节段梁的钢筋笼上；浇注混凝土；
步骤3：已预制的节段梁完成养护工作后，拆除螺钉和模板；
步骤4：用已预制节段的端面作为新浇节段的端模，先在管道与配合套管连接的一头装上至少一个管道密封圈，插至配合套管内凸台的端面位置，并用至少一个管箍箍紧配合套管、管道密封圈和管道，且管箍的位置在圆管道密封圈的位置，保证管箍在管道密封圈有横向重叠；
步骤5：在密封连接头上装上第一外圆密封圈、第二外圆密封圈、第一端面密封圈和第二端面密封圈，将密封连接头的密封圆柱体插入配合套管内凸台的端面位置，然后用圆柱销插入定位套管上的第一销孔内，以密封连接头的密封圆锥体为粗导向，圆柱销为精导向把安装定位套管上的圆柱销插入之前组装好的密封连接头、管道密封圈、管箍、管道和配合套管整体插入配合套管上的第二销孔内，从而完成配合套管的定位；
步骤6：将管道固定安装在新浇节段梁的钢筋笼上，浇注新浇节段梁的混凝土；新浇节段梁完成养护工作后，拆模并将两节段分开，并拆下密封连接头和圆柱销；
步骤7：将节段梁运输至工程现场后，在密封连接头上装上第一外圆密封圈、第二外圆密封圈、第一端面密封圈和第二端面密封圈，将密封连接头的密封圆柱体插入配合套管内凸台的端面位置，保证第二端面密封圈压缩变形；
步骤8：在节段梁拼装端的混凝土表面涂上环氧树脂胶，以密封连接头的密封圆锥体管道拼装导向，通过外力将两节段梁拼装的同时，密封连接头分别与定位套管、配合套管做相对运动将第一端面密封圈压缩变形，完成管道密封。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用的密封连接头分别与定位套管、配合套管的外圆柔性连接，具有一定的柔性纠差性能，从而降低制梁和装梁造成的误差所造成的影响。
2.本发明的连接器在定位套管和配合套管开有定位孔，从而实现节段梁预制拼装管道密封的连续性和实用性，通过定位孔提升管道拼装的精度。不仅提升了管道防腐性能、为施工提供了便利，而且管道内形成密闭的空间，为管道内锚固单元的智能检测提供了技术条件，为节段预制拼装梁智能化提供保障。
3.本发明采用多层密封，采用该连接器密封连接头和定位套管、配合套管的相邻面都有间隙的特点，拼装时，环氧树脂胶会挤入间隙中填充，但有外圆密封圈阻挡环氧树脂胶进入管道，从而变害为利，环氧树脂胶被挤入间隙后起到了填充间隙的作用，进一步增加了管道的密封性，环氧树脂填充的间隙越多，密封性越好。
4.本发明仅在密封连接头上设置密封件的安装槽，结构简单，实现了密封连接头与定位套管和配合套管的端面采用单面槽压紧密封圈，相对于两个配合面均设置密封槽的槽对槽压紧密封圈的方法，较大地降低了施工难度。
附图说明
图1是本发明所述的一种节段梁预制拼装管道连接器的剖视结构示意图。
图2和图3是本发明所述的定位套管的结构示意图，其中图3是图2的A-A方向剖视图。
图4和图5是本发明所述的配合套管的结构示意图，其中图5是图4的A-A方向剖视图。
图6是本发明所述的密封连接头的剖视结构示意图。
图7是图1中B处放大图。
图8是本发明将管道和模板安装在定位套管内的结构示意图。
图9是本发明的实施例4的安装结构示意图。
图中：1-定位套管，101-螺纹孔，102-第一定位凸台，103-第一销孔，2-配合套管，201-第二定位凸台，202-第二销孔，3-密封连接头，301-密封圆锥体，302-密封圆柱体，303-第一外圆凹槽，304-第二外圆凹槽，305-第一端面凹槽，306-第二端面凹槽，307-拆装凹槽，4-管道密封圈，5-管道，6-第一外圆密封圈，7-第二外圆密封圈，8-第一端面密封圈，9-第二端面密封圈，10-管箍，11-热缩套，12-模板。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1-图5所示，一种节段梁预制拼装管道连接器，包括定位套管1、配合套管2和密封连接头3，所述密封连接头3设置在所述定位套管1和所述配合套管2对接形成后的腔体内，所述定位套管1和所述配合套管2环向周缘端面配合连接，所述配合套管2和所述定位套管1的通过设置在其环向周缘端面的销孔定位，定位套管1和配合套管2的外侧均连接管道5，所述定位套管1在位于和配合套管2连接端面上设置有螺纹孔101，
如图6所示，所述密封连接头3包括与所述定位套管1的配合的密封圆锥体301和与所述配合套管2配合的密封圆柱体302，如图7所示，所述密封圆锥体301的外圆周设置有第一外圆密封圈6和所述定位套管1的内圆周密封连接，所述密封圆柱体302外圆周设置有第二外圆密封圈7和配合套管2的内圆周密封连接，所述密封圆锥体301的端面上设置有第一端面密封圈8和所述定位套管1的内部凸台端面密封连接，所述密封圆柱体302的端面上设置有第二端面密封圈9和配合套管2的内部凸台端面密封连接。
本实施例在预制匹配梁段时，用螺钉穿过模板12与定位套管1连接，将定位套管1固定和定位在模板12上，另一头将套有管道密封圈4的波纹管插入，外圆用管箍10箍紧或用热缩套11收紧。匹配梁段制成后，拆下匹配梁段的模板12，准备制作新浇梁段。制作新浇梁段前，在密封连接头3靠近预制节段梁接缝处的两头的外锥和外圆柱凹槽处套入外圆密封圈，将密封连接头3插入配合套管2，在匹配套管的另一头将套有管道密封圈4的波纹管插入，外圆用管箍10箍紧或用热缩套11收紧。在定位套管1的销孔装入圆柱销，将装有装好密封连接头3和波纹管的配合套管2通过密封连接头3的外锥形导向，通过定位套管1上的圆柱销插入配合套管2的销孔，完成定位安装，接着将新浇段的管道5固定在新浇梁段的钢筋笼上，浇注新浇梁段的混凝土。新浇梁段完成保养期后，将两段梁分开，并将圆柱销和密封连接头3拆下，最终完成新浇梁段制作。
施工安装时，需在密封连接头3外锥和外圆柱及两端面的凹槽分别装上外圆密封圈和端面密封圈，以密封连接头3的锥形作为导向，节段梁接合完成拼装的同时，密封连接头3两端的端面密封圈4经压缩变形，最终形成连续性的管道5密封。
实施例2：
如图1-图5所示，一种节段梁预制拼装管道连接器，包括定位套管1、配合套管2和密封连接头3，所述密封连接头3设置在所述定位套管1和所述配合套管2对接形成后的腔体内，所述定位套管1和所述配合套管2环向周缘端面配合连接，所述配合套管2和所述定位套管1的通过设置在其环向周缘端面的销孔定位，定位套管1和配合套管2的外侧均连接管道5，所述定位套管1在位于和配合套管2连接端面上设置有螺纹孔101，所述密封连接头3包括与所述定位套管1的配合的密封圆锥体301和与所述配合套管2配合的密封圆柱体302，所述密封圆锥体301的外圆周设置有第一外圆密封圈6和所述定位套管1的内圆周密封连接，所述密封圆柱体302外圆周设置有第二外圆密封圈7和配合套管2的内圆周密封连接，所述密封圆锥体301的端面上设置有第一端面密封圈8和所述定位套管1的内部凸台端面密封连接，所述密封圆柱体302的端面上设置有第二端面密封圈9和配合套管2的内部凸台端面密封连接。
如图6和图7所示，本实施中，所述密封圆锥体301和密封圆柱体302的外圆周分别设置有容纳第一外圆密封圈6的第一外圆凹槽303和容纳所述第二外圆密封圈7的第二外圆凹槽304，即所述密封圆锥体301的外圆周设置有容纳第一外圆密封圈6的第一外圆凹槽303，所述密封圆柱体302的外圆周设置有容纳所述第二外圆密封圈7的第二外圆凹槽304；所述密封圆锥体301和密封圆柱体302的端面分别设置有容纳第一端面密封圈8的第一端面凹槽305和容纳所述第二端面密封圈9的第二端面凹槽306；所述密封连接头3的内孔开设有拆装凹槽307，拆装凹槽307用于辅助拆卸密封连接头3，定位套管1和配合套管2上均不设置密封槽结构。本发明仅在密封连接头3上设置密封件的安装槽，结构简单，实现了密封连接头3与定位套管1和配合套管2的端面采用单面槽压紧密封圈，相对于两个配合面均设置密封槽的槽对槽压紧密封圈的方法，较大地降低了施工难度。
如图7所示，本实施中，所述第一端面密封圈8和所述第二端面密封圈9均为U形密封圈，材料为橡胶；所述第一外圆密封圈6和所述第二外圆密封圈7为O型橡胶，定位套管1、密封连接头3和配合套管2的最小内径相同，定位套管1、密封连接头3和配合套管2的材料为聚乙烯或聚丙烯或类似性能的材料。采用上述结构，密封效果好，成本低。
如图7所示，本实施中，所述定位套管1内侧设置有定位管道5的第一定位凸台102，所述配合套管2上均设置有定位管道5的第二定位凸台201。第一定位凸台102和第二定位凸台201用于安装管道5时进行限位，便于管道5的定位安装，提高效率。
如图3和图5所示，本实施中，所述配合套管2和所述密封连接头3外圆周配合部分设置5°的锥角，如图5中的β角；所述定位套管1和管道5外圆周配合部分设置为5°的锥角，如图3中的α角；所述定位套管1和管道5外圆周配合部分设置为5°的锥角，如图5中的γ角。采用一定锥度的安装配合结构，安装更加紧固，稳定性好。
如图1和图7所示，本实施中，密封连接头3两端面分别与定位套管1和配合套管2相邻的端面之间留有间隙，密封圆锥体301向密封圆柱体302过渡的端面和配合套管2相邻端面的间隙大于第一端面密封圈8和第二端面密封圈9的压缩间隙之和。保证了第一端面密封圈8和第二端面密封圈9能够有足够的压缩空间，确保管道5连接的密封性良好。
如图1所示，本实施中，所述定位套管1和配合套管2通过管箍10与所述管道5夹紧，所述管道5与定位套管1和配合套管2之间的间隙中设置有管道密封圈4，结构简单，安装方便，成本低。
实施例3：
本实施例是上述实施例2的安装方法，包括如下步骤：
步骤1：如图8所示，先在管道5与定位套管1连接的一头装上至少一个管道密封圈4，插至定位套管1内凸台的端面位置，并用至少一个管箍10箍紧定位套管1、管道密封圈4和管道5，管箍10的位置在管道密封圈4对应的轴向位置，保证管箍10在管道密封圈4有横向重叠；
步骤2，如图8所示，将模板12放置在定位套管1右侧，用螺钉穿过模板12后拧入定位套管1上的螺纹孔101内，将定位套管1和模板12定位固定，再将管道5固定安装在节段梁的钢筋笼上；浇注混凝土；
步骤3：已预制的节段梁完成养护工作后，拆除螺钉和模板12；
步骤4：用已预制节段的端面作为新浇节段的端模，先在管道5与配合套管2连接的一头装上至少一个管道密封圈4，插至配合套管2内凸台的端面位置，并用至少一个管箍10箍紧配合套管2、管道密封圈4和管道5，且管箍10的位置在圆管道密封圈4的位置，保证管箍10在管道密封圈4有横向重叠；
步骤5：在密封连接头3上装上第一外圆密封圈6、第二外圆密封圈7、第一端面密封圈8和第二端面密封圈9，将密封连接头3的密封圆柱体302插入配合套管2内凸台的端面位置，然后用圆柱销插入定位套管1上的第一销孔103内，以密封连接头3的密封圆锥体301为粗导向，圆柱销为精导向把安装定位套管1上的圆柱销插入之前组装好的密封连接头3、管道密封圈4、管箍10、管道5和配合套管2整体插入配合套管2上的第二销孔202内，从而完成配合套管2的定位；
步骤6：将管道5固定安装在新浇节段梁的钢筋笼上，浇注新浇节段梁的混凝土；新浇节段梁完成养护工作后，拆模并将两节段分开，并拆下密封连接头3和圆柱销；
步骤7：将节段梁运输至工程现场后，在密封连接头3上装上第一外圆密封圈6、第二外圆密封圈7、第一端面密封圈8和第二端面密封圈9，将密封连接头3的密封圆柱体302插入配合套管2内凸台的端面位置，保证第二端面密封圈9压缩变形；
步骤8：在节段梁拼装端的混凝土表面涂上环氧树脂胶，以密封连接头3的密封圆锥体301管道5拼装导向，通过外力将两节段梁拼装的同时，密封连接头3分别与定位套管1、配合套管2做相对运动将第一端面密封圈8压缩变形，完成管道5密封。
实施例4：
本实施例和上述实施例2的不同之处在于：所述配合套管2和所述密封连接头3外圆周配合部分设置为2°的锥角，所述定位套管1和管道5外圆周配合部分设置为1°的锥角，所述定位套管1和管道5外圆周配合部分设置为1°的锥角。
所述第一端面密封圈8为X形密封圈，所述第二端面密封圈9为V形密封圈，所述第一端面密封圈8和所述第二端面密封圈9材料为硅胶或聚合物发泡材料中的一种；所述第一外圆密封圈6和所述第二外圆密封圈7为硅胶管道密封圈。
所述的第一外圆密封圈6设置为2个，第二外圆密封圈7、第一端面密封圈8和第二端面密封圈9均设置为1个。
如图9所示，所述定位套管1和配合套管2通过热缩套11与所述管道5夹紧，安装热缩套更加增强了定位套管1和管道5、配合套管2和管道5之间的密封性能，热缩套起到了双重密封的作用，安装的热缩套需包裹住大于或等于管道5的一个波峰。
上述实施例是仅为本发明的优选方案及安装方法说明而已，不是对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行可详细的说明，对于本领域的技术员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
