球墨铸铁供水管线在地震作用下功能性实验分析

目的 通过对埋地球墨铸铁管线柔性接口抗拉静载实验研究,分析管线抗震功能性,建立管内水压与接口位移的数学模型.方法 对采用胶圈连接的柔性接口球墨铸铁管线,在不覆土的情况下,分别进行了两种管径、注水的静载拉拔试验.结果 通过试验研究可得出柔性接口管线内水压变化值与接口相对位移关系曲线,并分别对两种管径的六组水压-位移关系曲线取平均值,进行线性拟合和二次多项式拟合,建立数学模型.结论 将线性拟合和二次多项式拟合进行误差比较分析,二次多项式拟合误差较小,线性拟合误差虽较大,但也能控制在±30%范围内,对于精度要求不是很高的实际工程中建议使用线性拟合模型.     

埋地球墨铸铁供水管道轴向拉拔试验

目的 对埋地球墨铸铁管道进行抗拉静载试验,分析管道接口力学性能以及砂土对管道产生的摩擦力,确定地震作用下管道接口抗拉拔强度,以该指标作为判断管道抗震性能的依据.方法 管道采用T型胶圈连接的柔性接口,在覆土的情况下,对150 mm和200 mm两种管径的管道注水后,分别进行6次静力拉拔试验.结果 直径150mm和200 mm管道的接口位移所承受的最大值分别为56.97 mnl和57.52 mm.水压随着位移的增大基本没有太大变化,直到管道接口破坏,管体内水压才突然下降.结论 球墨铸铁管柔性接口管道抗震性能较好,管径越大抗震性能越好.管道与砂土之间的相对位移是影响管道抗震性能的主要因素之一,增加承插式管道的承口深度有助于提高管道的抗震性能.     

UPVC与球墨铸铁管线柔性接口有限元分析

目的验证利用实体单元模型对UPVC与球墨铸铁管线接口进行抗震性能分析的正确性．方法对采用橡胶圈连接（柔性接口）的球墨铸铁与UPVC管线,在有水与无水的情况下,进行模拟拉拔试验,通过模拟计算结果和试验结果对比分析,比较UPVC与球墨铸铁管线接口的抗震性能．结果管径相同时,球墨铸铁管线比UPVC管线的抗震性能好;管内有水情况下,构件接头处的管线与橡胶圈之间的摩擦力增大,因而接口反力变大,有利于提高管线接口的抗震性能．结论有限元模拟结果与试验结果基本一致,说明利用实体模型的数值模拟方法进行管线接口的抗震性能分析是正确的．     

地下UPVC供水管线柔性接口抗拉强度实验

目的通过对硬聚氯乙烯（Unplasticized Poly Vinyl Chloride，UPVC）管线柔性接口强度实验．确定UPVC供水管线柔性接口抗震性能．方法通过对地下UPVC供水管线接口力学性能分析。并对UPVC管线进行了注水和不注水、不同管径、不同水压变化的接口轴向拉拔实验、结果笔者通过控制位移的加载方式实验，确定管线接口轴向拉力和接口位移的关系曲线．结论在地震波作用下，地下UPVC供水管线管径越大，震害率越低．与不注水的UPVC供水管线相比．注水UPVC供水管线接口的抗拉强度较强．     

地下UPVC供水管线柔性接口抗震试验

目的 通过UPVC地下供水管线柔性接口力学性能试验,分析覆土的UPVC地下供水管线的抗震性能.方法 在覆土的条件下,对接口采用胶圈连接的6根管径为315 mm和6根管径为200 mmUPVC供水管进行抗拉静载试验.根据力和位移的试验数据,画出相应的平均值曲线,进而分析此接口的力学性能,为地下供水管线的抗震设计提供参考依据.结果 分析两种管径力与位移曲线.得出:虽然管径不同,但基本走势近似相同,即都是在初始阶段,随着位移的增大力也增加,到达一定位移时接口开始漏水,力会突然下降,最终降至最小值.结论 管径大小、力与位移的变化关系是影响线接口抗震的主要因素.管径越大,管线接口的抗拉强度越大,抗震性能越好.     

埋地球墨铸铁供水管道柔性接口在不同轴向变形下供水功能试验

目的 研究覆土情况下埋地球墨铸铁管道在不同轴向变形下的破坏情况,确定地震作用下管道接口抗拉拔强度,以该指标作为判断管道抗震性能的依据.方法 采用T型胶圈连接直径为200 mm的球墨铸铁管道.管道埋深为0.6 m,下部铺垫0.2 m厚的砂土,左侧和右侧分别铺垫0.3 m的砂土,进行6种不同位移工况下的静载拉拔试验.结果 48 mm、52 mm、58 mm 3个工况属于小位移不漏时的工况,此时水压基本稳定;65 mm工况是微漏的工况,水压略微有下降,到0.15 MPa仍能能满足供水;68 mm是小漏的工况,水压明显下降,降到0.1 MPa仍能满足供水;68 mm工况以后是全程工况,此时已经大漏,水压迅速下降直至到0,不能满足供水.结论 球墨铸铁管柔性接口管道抗震性能较好,胶圈质量对抗震性能有重要影响,增加承插式管道的承口深度有助于提高管道的抗震性能.     

经垫衬法修复后铸铁管道接口力学性能试验

垫衬法是指采用柔性的高密度聚乙烯速格垫作为内衬材料并使用V型速格键与高徽浆进行贴合并填充管道接口缝隙的一种管道非开挖修复技术.垫衬法可有效提高供水管道的过流量、耐腐蚀性与防渗漏性能,避免大规模开挖与修复.为研究垫衬法修复对管道承载力和变形能力的提升效果,采用垫衬法对现有DN400球墨铸铁供水管道的承插式接口进行修复,在外部无覆土、管内注水条件下,对修复后球墨铸铁供水管道承插式接口进行拟静力拉拔与弯曲试验,分析了修复后管道接口的轴向抗拔与横向抗弯曲的力学性能与破坏模式,建立了修复后管道接口失效判定准则.对比垫衬法修复前后管道接口的力学性能表明,该方法能显著提高管道接口的抗拉、抗弯承载力.本试验研究成果为管道垫衬法修复技术的适用性与施工工艺的提升提供了必要的试验数据与理论依据.     

埋地UPVC供水管线静力试验

目的分析埋地UPVC地下供水管线柔性接口的抗震性能,建立力与接1：7位移的数学模型．方法在覆土的条件下,对接口采用胶圈连接的6根管径为315mm和6根管径为200mmUPVC供水管,进行抗拉静载试验．结果6组覆土管径315mm和6组覆土管径200mm试件的P—S曲线的上下浮动不是很大,所以可以用平均值法取值．分别对两种管径的P—S关系曲线取平均值,进行二次曲线拟合和三次曲线拟合,建立了数学模型．结论二次多项式拟合误差较大,三次拟合误差较小,基本控制在±10％范围内,对于有精度要求实际工程中,建议使用三次多项式拟合模型．     

球墨铸铁管道新型抗震接口力学性能试验及数值模拟

有效的管线接口抗震措施是优化城市供水管网抗震性能和震后功能恢复能力的关键。为此,基于机械自锚设计和自变形补偿等思想,提出一种球墨铸铁管道新型自锚式抗震接口。开展普通承插式接口和新型抗震接口的轴向拉伸拟静力试验及抗震接口精细化三维有限元数值模拟,研究新型管道接口的抗拉承载能力、初始抗拉刚度、抗变形能力和极限破坏状态等力学特性。结果表明:0.2 MPa以内的水压变幅对普通承插式接口的轴向力学性能和破坏方式的影响不大,接口初始漏水至功能失效状态的过渡变形约为2.5 mm;新型自锚式抗震接口具备良好的承载能力和抵抗大变形能力,其抗拉力学性能曲线分为3个阶段,即胶圈受力阶段、卡环受力阶段和卡环失效破坏,其中,在卡环变形量为9 mm左右时,达到峰值承载力330 kN左右。     

埋地UPVC供水管线接口受力全曲线关系

目的 研究对UPVC供水管线接口试验及在不同管径、有水、无水情况下的接口力与接'口位移关系.解决不同情况下的接口力与位移关系问题.方法 通过对试验数据的分析,采用数学的最小二乘的方法 拟和出力和位移的关系式.结果 对不同情况下的接口力与接口位移进行拟合误差分析,误差基本能控制在±10%范围内,从而可看出拟合公式与试验数据基本相符.结论 对UPVC供水管线不同管径、有水、无水情况下接口力与接口位移拟合的二次多项式能满足实际要求.     

考虑土体参数不确定性的供水管道地震响应分析

埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%;考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍;管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。     

基于主动学习Kriging模型的地下管线抗震可靠度分析

为提升地下承插式接口铸铁管线抗震可靠度的计算效率,提出基于主动学习Kriging代理模型的Monte Carlo模拟方法(AK-MCS)进行地下管线抗震可靠度计算。采用梁单元模拟管线结构,均布弹簧反映管土相互作用,接口弹簧模拟邻接管道约束作用,建立了地下管线地震响应分析模型;考虑管线接口允许位移、管线埋深、土体容重和内摩擦角等模型参数随机性的影响,以管线接口位移量为安全准则,采用主动学习Kriging模型方法建立管线接口位移响应与随机变量参数关系的代理模型,从而获得管线接口安全状态。算例结果表明,AK-MCS法计算得到的管线失效概率与传统Monte Carlo模拟计算的结果相对误差在5%以内,且AK-MCS法计算时间约为传统Monte Carlo模拟计算时间的2%。因此在进行管线可靠度计算时,主动学习Kriging代理模型方法具有准确性与高效性。     

灰口铸铁给水管道内壁腐蚀试验

目的 灰口铸铁给水管道运行过程必然造成内壁发生不同程度的腐蚀,通过实验研究内腐蚀各影响因素,分析灰口铸铁供水管道腐蚀变化规律.方法 在调查分析埋地供水管道腐蚀状况及腐蚀原因的基础上,对灰口铸铁试片进行室内挂片实验,分别考虑不同溶解氧、pH值、余氯和流速的条件下的腐蚀速率.同时对灰口铸铁管的内壁腐蚀产物进行电子扫描电镜分析和X-射线衍射分析,确定内壁腐蚀结构成分.结果 pH＜5和pH＞11时腐蚀速率分别呈线性递增和线性递减趋势,水中溶解氧在初始50 h内消耗速度呈直线增加变化,随后DO消耗速度几乎不变,余氯对腐蚀过程有促进作用,流速与铸铁管道的腐蚀速率成正比例关系.结论 pH值、溶解氧、余氯、流速和侵蚀性CO2是引起灰口铸铁供水管道内腐蚀的主要原因.     

外套管式冷弯方钢管与H型钢梁连接节点的抗震性能

结合钢结构住宅产业化的研究,设计了冷弯方钢管与H型钢梁的螺栓连接外套管式节点。为研究该种节点的抗震性能,进行了3个十字形足尺构件的低周反复试验。通过研究拟静力试验所得的滞回曲线求得该节点的等效阻尼比,并以此衡量其耗能能力。从恢复力特性曲线得到与一次加载相接近的骨架曲线、节点的初始刚度和刚度退化等参数。通过这些参数从强度、变形和能量等三方面判别和鉴定外套管式梁柱节点的抗震性能。     

喷粉处理改善球化效果的试验研究

探讨了稀土镁球化剂在喷粉处理时的球化效果，进而对喷粉脱硫、球化、孕育综合处理工艺的球化效果进行了试验研究。结果表明：喷粉球化是一种有效的新球化方法，可获得低硫、低氧、石墨圆整而细小的铸态铁素体球墨铸铁。综合喷粉球化工艺可将脱硫剂、球化剂、孕育剂喷入铁水，完成脱硫、球化、孕育过程。获得的球铁在强度较高的同时，其延伸率和冲击值也很大，使铸态生产高韧性球铁成为可能。