【摘 要】
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埋地塑料管道随着埋深的不断增加、温差的变化、自身抗力的衰退,在外部力量的作用下,导致管道超过了其所能承受的承载力,进而出现问题,这是一个不可逆转的缓慢灾变过程。因此需要对塑料管道的应力变化进行研究、试验,对管道的性能进行评价,指导科学合理施工,提高塑料管道的可靠性和稳定性。本文根据埋地塑料管道的测试需求,根据其特点研究设计了一套埋地管道土壤实验室,同时选取了钢带聚乙烯螺旋波纹管作为研究对象,对管材
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埋地塑料管道随着埋深的不断增加、温差的变化、自身抗力的衰退,在外部力量的作用下,导致管道超过了其所能承受的承载力,进而出现问题,这是一个不可逆转的缓慢灾变过程。因此需要对塑料管道的应力变化进行研究、试验,对管道的性能进行评价,指导科学合理施工,提高塑料管道的可靠性和稳定性。本文根据埋地塑料管道的测试需求,根据其特点研究设计了一套埋地管道土壤实验室,同时选取了钢带聚乙烯螺旋波纹管作为研究对象,对管材进行性能测试。(1)对埋地管道应力进行了研究分析,对不同天气、不同工况下的埋地管材的受力和变形情况进行了研究。埋地柔性管道与土壤形成土拱效应,相对于刚性管而言不容易损坏;在夯实土壤的情况下,管道竖向变形量较小,管道稳定性更好,不容易损坏。(2)建立了国内首例大型研究管土相互作用的埋地管道土壤试验室,实验室由箱体结构、控制系统、液压系统三部分组成。通过结构方案的选定、分析及优化,最终确定了U型整体式铰轴箱体结构,同时对实验室的液压控制系统进行了设计和优化,对控制系统进行了设计,控制器选用欧姆龙品牌CP1H-XA40DR-A型PLC控制器,该产品具有40个点位(24个输入点位、16个输出点位),同时具备50/100KHZ高速计数功能,可满足振动频次的要求。(3)用建立的土壤实验室,以DN1000钢带增强聚乙烯螺旋波纹管为研究对象,对其受到不同的土壤压力下的应力松弛及性能极限进行试验,确定应力松弛特征和固定变形破坏数据,以及持续压力下管子的破坏程度。由试验可得,管道变形5%时,油缸内压强约为8.11MPa,施加给土壤压力为6082.5KN,相当于覆土深度17.36m。管道所承受的极限埋深,以管道出现非椭圆变形开始算起(包括出现陷窝),DN1000管道在埋深36.34m(17兆帕)时,12点钟方向出现反屈,3点钟与9点钟方向未出现破坏,管道竖直变形量最大为134mm,变形率13.44%,因此1000排水管道极限埋深为36.34m。该试验不仅验证了土壤实验室的设计功能,也为钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在不同压力下的管子变形数据进行了测试和采集,并对管子极限埋深进行了验证和确定。通过本文的研究工作,建成了国内首例埋地管道土壤试验室系统,通过更换土壤类别、土壤不同压实度(密实度)下管道的埋地试验,模拟不同埋地深度下管材的状况,对管材的各项性能和可靠埋地深度提供了可靠的科学依据,对管道行业产生了深远影响。
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