椭圆变形管道非开挖修复内衬弹性屈曲性能研究

非开挖内衬技术广泛应用于城市地下管网的修复,对于保护城市环境和保障地下管网结构安全具有重要意义。然而原有管道的椭圆变形缺陷会降低新建内衬管的结构稳定性。将几种不同的椭圆变形管道内衬临界屈曲压力计算数学模型进行了对比,分析了现有规范中计算方法的不足,并基于最小势能原理和非线性理论,通过椭圆局部曲率方程推导出内衬的结构势能,建立起原有管道椭圆变形后柔性内衬管在外部静水压力作用下屈曲压力计算的数学模型;通过理论模型计算结果与有限元数值模拟结果进行对比,发现两者计算得到的内衬临界屈曲压力的计算误差基本上在10%以内;分析了不同椭圆度和内衬尺寸比(DR)值对内衬临界屈曲压力的影响规律,并通过与其他计算模型进行对比,验证了本文提出的计算模型在不同DR值内衬设计时的优势。

既有管道与内衬叠合界面受力性能及计算方法

为获悉应用非开挖离心喷涂法对缺陷管道的修复效果,并揭示修复后界面及“管道-内衬”体系的破坏机理,建立两层叠合曲梁模型,并应用变截面法推导不同材料叠合曲梁结构的截面应力及界面应力的解析公式,以修复后管道受集中荷载作用的三边承载力试验为例,验证公式的准确性.给出“管道-内衬”体系协调变形的判断标准,即当界面抗力大于荷载时形成叠合结构,抗力小于荷载时形成复合结构.通过对相关参数分析,得到界面剪切应力τ和内衬厚度与既有管道壁厚比值β、弹性模量比η和既有管道直径D的简化公式,与力学模型的精确结果误差小于1%.最终给出既有管道不同破坏模式的内衬修复设计方法.

水泥砂浆喷涂法修复钢筋混凝土管道结构性能

水泥砂浆喷涂法非开挖修复技术能够提高管道力学性能,目前在国内应用广泛。为深入探究砂浆内衬修复技术对管道的修复效果和机理,对一根直径1 m、垂直变形为14.7%、砂浆内衬层厚度为50 mm的修复钢筋混凝土管道进行裂纹三边荷载试验,得到了修复后管道裂缝萌生和承载能力变化规律。根据试验结果建立有限元模型,分析了砂浆喷涂厚度、原管变形程度、内衬层加筋对修复效果的影响。研究结果表明,内衬层厚度增加可以提高修复结构的承载力,并在原管破损程度较小时修复效果较好;内衬层加筋可提升修复管道的力学性能,配筋率增加可提高修复承载能力,钢筋加固位置越靠近内衬管内表面,修复结构的抗裂强度就越高,极限承载力越低。