预应力钢筒超高性能混凝土管套箍混凝土短柱的抗压性能研究

跨海大桥面临着严峻的耐久性问题,尤其是混凝土桥墩。提出以围套的形式保护海洋工程桥墩混凝土柱防止海水侵蚀,在钢管外壁设置剪力钉,然后浇筑超高性能混凝土(UHPC),并缠绕预应力钢丝,最后浇筑UHPC,形成预应力钢筒超高性能混凝土管(PUCCP)。制备了PUCCP套箍混凝土柱,并对其进行了抗压试验,并与素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱进行对比。此外,分析了PUCCP中预应力大小对PUCCP套箍混凝土柱抗压性能的影响。试验结果表明:相比素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱,PUCCP套箍可显著提高混凝土柱的抗压强度,且随着预应力的增加,混凝土柱的抗压强度相应增加;PUCCP套箍能对混凝土柱提供比UHPC套箍更充分的侧向约束,以实现应变硬化行为,从而显著提高混凝土柱的初始刚度和延性。

预应力钢筒混凝土管的预应力裂缝、愈合机理及其界限

随着社会经济的日益发展,供水工程对输水管材的质量要求也日益提高。预应力钢筒混凝土管作为以混凝土为基材的薄壁制品,与其他混凝土薄壁制品一样,在制造、使用阶段,因物理和机械作用,当混凝土中产生的拉应力超过其极限抗拉强度时,混凝土会出现各种类型的裂缝。本文对可能出现的预应力裂缝的定义、特征、产生原因、“愈合”机理及界限进行分析和阐述。

大口径预应力钢筒混凝土管阴极保护施工分析

预应力钢筒混凝土管阴极保护施工工艺为解决当前工程施工中预应力钢丝腐蚀发生断裂破坏提供了一种解决方案。文章以龙河口引水工程一标段项目为例,详细阐述了预应力钢筒混凝土管道施工工艺、实施阴极保护时需要注意的技术细节以及施工质量控制要点。

碳纤维补强预应力钢筒混凝土管试验研究

针对预应力钢筒混凝土管道(PCCP)在使用过程中出现的裂缝、断丝等劣化现象,提出一种“一纵三环”黏贴碳纤维布加固PCCP管的方法。为验证该法修复PCCP断丝管的效果,采用3根2.2 m直径PCCP管在管芯混凝土内表面黏贴碳纤维增强复合材料(CFRP)进行加固试验。按不同温度和湿度组合黏贴CFRP,并分别在自然养护7 d和浸水30 d后进行正拉接性能试验。结果表明,自然养护条件下正拉接强度随着黏贴温度的升高而升高,随湿度增加呈先降低再升高的趋势;浸水养护后正拉接强度有所降低,为自然养护强度的80%。

预应力钢筒混凝土管道顶管注浆施工技术

新兴城市雨污水管道顶管施工因采用人工暗挖且距离较长,管道和土体间容易产生空隙,其整体的防水质量及地层稳定性备受关注。我公司在施工中从提高顶管周围土体注浆密实度和确保注浆材料质量两个方面进行了深入研究、分析与控制,最终取得了良好的施工效果。

大口径预应力钢筒混凝土管(PCCP)环向裂缝处理

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,城市供水量需求不断增长。为了缓解日益紧张的水资源供需矛盾,提高输水效率、降低能耗是解决问题的有效途径之一。在此背景下,大口径预应力钢筒混凝土管(PCCP)以其诸多优点而被广泛应用于给排水工程中。然而由于制造工艺、原材料变化及养护环境等原因,PCCP管道内壁有时会产生环向裂缝。本文通过理论分析与试验验证相结合的方式对PCCP管道环向裂缝成因及其影响因素展开系统深入地探讨,并针对不同类型环向裂缝分别采取合理可行的修复措施。通过有效的PCCP环向裂缝检测、诊断和处理技术是城市供水系统可持续发展的重要保障。

大口径预应力钢筒混凝土管(PCCP)安装施工技术

预应力钢筒混凝土管(PCCP)是一种常用的大型的给水管材,具有较高的强度、刚度及疲劳稳定性,且对施工安装地基要求低,施工时不需支模,施工方便,质量易于保证,且具有较高的抗压强度。PCCP管道能充分发挥混凝土的抗压强度和钢材的抗拉韧性。本文就预应力钢筒混凝土管(PCCP)的施工方法进行了阐述,并结合工程实例对大口径 PCCP安装施工工艺及施工质量控制措施进行了详细分析和总结。结果表明,预应力钢筒混凝土管(PCCP)安装时采用承插式连接方式能很好地保证管道安装质量。

预应力钢筒混凝土管结构变形规律的原型试验研究Ⅱ:外压

PCCP是由混凝土管芯、钢筒、预应力钢丝以及砂浆保护层构成的复合结构,不但承受内水荷载,还有外部土荷载、管体自重与水重、活荷载以及临时堆土等外荷载作用,在外荷载作用下PCCP的变形规律与内荷载的变形规律完全不同。为研究PCCP在极限外荷载作用下的变形规律,在国内外首次采用BOTDA和FBG光纤传感技术,并将光纤在PCCP制造过程中植入钢筒表面,采用三点试验法对内径2.6 m埋置式PCCP原型管进行了外荷载试验,在加载过程中连续测试PCCP各层结构的应变响应。通过深入分析测试数据发现,在三点法试验加载过程中,管体结构各层材料的变形与外荷载正比相关,钢筒外侧管芯混凝土与钢丝的变形协调一致,钢筒内侧管芯混凝土与钢筒的变形基本协调一致。管腰处管芯混凝土外侧和钢丝受拉,管腰处管芯混凝土内侧和钢筒受压,管顶和管底则与之相反,但变形协调规律一致。外荷载原型试验获得了PCCP各层结构受载响应规律,为PCCP结构深层次的基础理论研究和工程应用提供了宝贵的试验资料。

超大口径预存裂缝的预应力钢筒混凝土管结构分析与试验研究

针对南水北调工程中预应力钢筒混凝土(PCCP)管芯混凝土预存裂缝问题,通过对原型管道的抗裂外压承载力试验,探讨了预存管芯外壁纵向裂缝对承载力的影响,分析了混凝土管的受力特性。试验结果表明,PCCP在抗裂外压检验荷载下,其破坏主要发生在管顶、管底内侧管芯混凝土和管腰外侧砂浆保护层的受拉破坏。基于ABAQUS有限元分析,选用混凝土塑性损伤模型,对PCCP抗裂外压试验进行结构数值模拟,数值计算与试验结果一致。计算结果表明,管芯混凝土预存裂缝对PCCP抗裂外压极限荷载影响不大,但在外载作用下,预存裂缝会对混凝土、砂浆保护层出现应力集中现象,从而导致裂缝的发生与扩展。

软土地基上影响预应力钢筒混凝土管相对转角关键因素研究

预应力钢筒混凝土输水管线(PCCP)已广泛应用于地下输水工程,特别是南水北调工程。管道接口属于半刚性结构,相邻管道可产生一定的自由转角,在自由转角范围内两管之间不会产生内力。当相对转角大于自由转角时,两管会产生相互作用力,作用力过大会导致PCCP管的破坏,如何有效地控制不均匀软土地基上相邻管道转角成为研究管道安全的关键问题之一。首先分析了导致PCCP管线产生相对转角的机制,结合现场试验和数值分析对控制PCCP管线相对转角的关键因素进行研究。研究表明,相对转角的敏感因素为管道底部碎石垫层厚度、腰部以下砂垫层(砂包角)厚度和压实度,随着碎石垫层厚度增大、砂垫层(砂包角)厚度和压实度增加,管线相对转角降低,通过控制这3个因素可有效控制PCCP管的相对转角。研究成果可为软土地基上PCCP输水工程设计提供依据和指导。

预应力钢筒混凝土管(PCCP)结构修复更新技术介绍

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在我国的应用已有二十多年历史。随着PCCP使用年限的增加,不可避免地将面临结构性修复等问题,目前国内尚没有成熟的PCCP结构性修复更新技术。总结了北美地区已广泛使用的结构性修复更新技术:移除更换技术、钢绞线修复技术、缩颈钢筒内衬技术和钢管穿插技术,详细介绍了这4种技术的原理、施工步骤、技术特点、优缺点以及适用条件,对4种技术进行对比,并对可用于应急修复的方法进行相关介绍。

预应力钢筒混凝土管阴极保护技术应用介绍

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在国内的供水工程中已得到了广泛认可,应用越来越多,南水北调北京段就采用了DN4000mm的PCCP管。为防止PCCP管中钢质结构(钢筒和预应力钢丝)的腐蚀,国外对PCCP管道采用了阴极保护技术,成功克服了PCCP管的腐蚀,延长了PCCP管的使用寿命。介绍了利比亚"大人工河"及国际上几个工程中PCCP管道的防腐蚀做法,分析了造成PCCP管腐蚀的机理和应采用的防护方法和标准;并针对南水北调北京段PCCP管的保护,介绍了采用带状锌牺牲阳极进行保护的设计理念和方法。

预应力钢筒混凝土管(PCCP)设计方法探讨

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在输水过程中承受外荷载,在应力场作用下产生裂缝,影响结构的稳定性.根据美国规范AWWAC301、AWWAC304中的极限状态设计方法设计预应力钢筒混凝土管,对所设计的PCCP管进行有限元模拟,分析了PCCP管应力应变以及破坏机理,并比较了规范法和有限元法的计算结果.为预应力钢筒混凝土管的设计提供计算分析参考.

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的计算方法

在山西省万家寨引黄工程、南水北调等重大工程之中,采用了预应力钢筒混凝土管(PCCP),如何对其进行计算分析十分重要。在此,对现有的结构计算与数值计算这两类PCCP计算方法进行了全面的综述与评价,分析其各自的优势与局限性,并给出算例加以说明,最后指出了未来PCCP计算方法的可能突破方向与发展趋势。

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的数值仿真分析

根据预应力钢筒混凝土管的结构型式及特点,分析国内外有关PCCP数值研究现状.采用大型有限元分析软件ANSYS研究PCCP从制造、施工到运行的各个阶段的力学特性,采取依次施加预应力、管自重、回填土压、流体自重及内水压力等荷载方法研究PCCP的结构受力特性,得出PCCP的变形、应力、裂缝在不同荷载作用下的变化规律,以及裂缝出现后PCCP的应力重分布方式,为PCCP的设计制造和运行管理提供数值仿真分析方法和路线.

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的破坏模式及原因分析

将PCCP的破坏模式归纳为沿环向和纵向破坏两大类,指出PCCP破坏的原因主要包括设计、制造、安装、环境和运行这5个方面,并结合几个典型的工程实例,对PCCP的破坏类型和原因进行了分析。

预应力钢筒混凝土(PCCP)管道水压试验方法改进

输水管道水压试验是工程验收的关键,传统的水压试验方法需要对管道注水并配备复杂的充压设备,这给工程验收造成很大不便且费用较高。针对于此,提出依据PCCP管的特点,对水压试验方法进行改进,即仅对管道接头进行严密性试验,该方法快捷、准确、费用较低,在多项工程中的实际应用表明,效果良好,值得推广。

预应力钢筒混凝土管弯矩重分布问题的探讨

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在安装及运行过程中,将承受外荷载(土荷载、附加荷载、瞬时荷载及施工荷载)、管子重量、流体重量和内水压力的共同作用。由于这些荷载的作用,使得PCCP管壁的弯矩和轴力发生变化,管壁可能发生弯矩重分布现象。国内外现行规范针对工作、弹性和强度在内的三种极限状态的设计准则,给出了相应的计算方法和公式,但对于出现弯矩重分布时,规范中却未给出明确的计算方法和公式,给工程应用带来极大不便。本文依据极限状态设计理论,研究了嵌置式PCCP(ECP)管体不同工况下的应力状态,推导出弯矩重分布的计算公式,并以ANSI/AWWAC304-2007规范中的例题对公式进行了验证,证明了计算公式的正确性和可靠性。

新型预应力钢筒混凝土顶管受力特征试验研究

城市供水能力不足与供水安全保障脆弱等问题一直制约着城市的发展,为实现特大山地城市供水组团与水库资源间互联互通需修建大量引水隧洞,而在岩质地层引水隧洞顶管法施工中预应力混凝土管节(JPCCP)抗裂问题一直是施工及运营管理极切关注的重点。本文采用现场顶进原型试验方法开展了预应力混凝土管节在轴向顶力作用下内外层混凝土应变、内外表面混凝土应变及混凝土管节裂缝开展研究。研究结果表明:(1)JPCCP管节在轴向加载过程中,内外层应力分布形式一致,但外层应力远大于内层,受偏心加载影响,管节应力在纵向传递中均出现偏心方向变化;(2)管节端口内侧混凝土是最薄弱区域,加载到顶力设计荷载的2/3左右时,在端口附近开始出现裂缝,且随着荷载增加沿环向发展,最终接近贯通;(3)推导了轴向荷载作用时JPCCP管承载特性计算公式,并与试验进行了对比验证,为类似结构的计算提供了理论基础。

三个泉倒虹吸预应力钢筒混凝土管沿程水头损失计算分析

针对三个泉倒虹吸过流量富余的问题,基于工程特点及其水力设计方法,借鉴大口径钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)当量粗糙度的取值,根据雷诺数与相对粗糙度,结合莫迪图判别分析了大流量工况下倒虹吸管道水流流态,在此基础上,利用齐恩公式、海曾—威廉公式、谢才公式分别计算了三个泉倒虹吸水头损失值,并与实测资料进行对比分析。结果表明,随着管径增大,管壁光滑程度增加,使得PCCP管内水流处于紊流过渡区而非阻力平方区,因此不应选用谢才公式,而这正是导致三个泉倒虹吸过流能力与设计标准不符的主要原因。此外,发现齐恩公式、海曾—威廉公式适用于大口径有压PCCP管沿程水头损失计算。