基于力学仿真分析的PCCP断丝预警及报警阈值评估方法

分析了钢丝的预应力作用机理和管道的破坏过程,提出了一种基于力学仿真分析的PCCP断丝预警与报警阈值评估方法。通过ABAQUS程序建立了PCCP有限元模型,模拟了包括铺设垫层、安装管道、分步回填在内的完整施工过程,计算了不同埋深、不同设计工作压力近百种工况下管道预应力钢丝、钢筒和管芯混凝土的应力状态,提出将管芯混凝土在水锤作用下起裂的最大允许断丝数作为爆管预警阈值,将管道埋地承载力极限状态的最大允许断丝数作为爆管报警阈值,并分析了不同工作内压和埋深条件下PCCP断丝预警与报警阈值之间的关系。

基于软联结支护体系的PCCP管道快速施工技术

针对目前不良工况条件下大口径PCCP管道施工效率低、管道施工成本高、管道施工影响大等问题,开发“基于软联结支护体系的不良工况下大口径PCCP管道快速施工工法”,该技术成功应用于车木河水库引水管线(三期)工程,大幅度提高施工效率、减少施工成本、缩短施工工期、减小施工影响,以期为其他工程类似工况施工提供借鉴和参考。

基于原型试验的输水工程PCCP断丝信号智能识别与分析方法

在引调水工程中,钢丝断裂易导致预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)出现结构破坏和功能失效。本研究通过智能学习模型分析原型试验信号特征并判别断丝类型。采用内径3.4 m,长度5 m埋置式PCCP开展断丝原型试验,利用分布式光纤传感器分别对切割断丝、腐蚀断丝和敲击噪声信号进行实时监测,并基于短时傅里叶变换和深度学习模型重构断丝信号,最终利用支持向量机建立了断丝信号识别模型。以Inception-ResNet-v2重构信号的断丝识别模型最低和最高准确率分别为92.9%和100%,之后利用t-SNE证明了信号重构的有效性。本研究结合不同智能学习方法实现了PCCP断丝类型的有效判别,为其长期运行断丝监测及预警分析提供了新的手段。

一种融合Φ-OTDR和MZI的PCCP断丝监测系统

设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低于20 kHz,空间定位误差在±2 m以内,具备长距离定位断丝故障和分辨振动事件特征频率的能力,为PCCP的全生命周期在线结构健康监测提供了一种可靠的技术手段。

大口径PCCP断丝加固技术工程应用和效果评价

针对埋地预应力钢筒混凝土管(PCCP)的断丝现象,介绍了常用的三种加固方案,即在断丝管节内壁粘贴碳纤维片材、对断丝管节进行体外预应力加固以及更换断丝管节进行修补加固。为了验证这些加固技术的应用效果,对断丝管节加固前后的断丝数据及冬、夏季典型时段断丝数据进行了分析,并对加固方案效果进行了评价。结果表明:碳纤维加固不能显著减少断丝的持续发生;体外预应力加固效果明显,可基本解决断丝的发生,是相对可靠的断丝管节加固技术;更换断丝管节需耗费大量的人、财、物,适用于管线应急修复。

基于QC活动提高PCCP管安装一次合格率的措施

企业要在激烈的建筑市场竞争中取胜,需要依靠全员的共同努力,而质量管理小组是实现全员参与质量改进的有效形式。通过开展小组活动提高了全体职工的质量管理意识,创新管理模式和方法,调动了基层员工的主动性和创造性,促进了工程建设质量改进、能耗降低、绩效提升。以为引汉济渭工程为实例,开展提高大管径PCCP管安装一次验收合格率小组课题,通过现状调查,数据分析等步骤确定了小组活动预定的目标,以开展QC小组活动的模式找到影响一次验收合格率的主要要因,通过活动前后对比提高了PCCP管安装一次验收合格率,加速了工程进度,降低了经济成本,赢得了良好的社会效益。

西江引水工程大口径PCCP管道接口漏水的非开挖修复方法

以广州市西江引水工程为研究对象,结合工程实际情况,对大口径PCCP管与钢管接口漏水的修复进行设计和实践,阐述了修复设计思路及施工的具体步骤和过程,可为类似工程提供借鉴。

驮英灌区东干渠输水工程PCCP水压试验的方法

在长距离倒虹吸工程预应力钢筒混凝土管安装施工完成后,需对管道进行水压试验,以检验施工安装质量,确保满足管道在后续运行中的使用功能。笔者以广西驮英灌区东干渠输水工程东门倒虹吸为例,对长距离大口径预应力钢筒混凝土管水压试验段划分、分段处堵板和后背设计以及试验压力确定进行论述,详细阐述分段水压试验方法和步骤。试验结果满足规范及设计要求,并有效地检验管道安装质量,为以后类似工程积累经验,具有一定的参考价值。

河滩上PCCP供水管线工程施工工艺研究

为解决江东洲河滩地段输水工程施工安全问题,将开挖埋管设计更改为顶管施工,利用管道结构受力分析结合复合梁理论,提出PCCP承压计算公式,通过荷载模拟实验对管道截面承载性能进行探究。实验结果显示,管道各测点变化趋势一致,但增长幅度有所差异,表明受偏心作用,管道内外层受压不均;荷载在3500kN时,管道顶端处出现裂缝。利用相关参数及实验数据得出,移动300m最大施工顶力为22700kN,研究成果可为江东洲河滩工程提供理论依据。

水利工程大直径PCCP管自动对接安装技术与安全控制要点

PCCP管作为水利输水管道常用的管材已经有了近50 a的历史,随着科学技术的发展,目前的PCCP管具备大直径、耐腐蚀等特点,特别是相比较于压力钢管,PCCP管整体造价降低50%左右,且设计使用年限达到了50 a以上。目前的PCCP管多用人工倒链安装对接,对于大直径的PCCP管存在对接安装复杂、质量控制不稳定、安全风险高等问题。经过国内某大型水利工程的实践,介绍一种自动安装对接技术用于大直径PCCP管施工,不仅使安装效率得到极大提升,而且有效规避了传统人工倒链安装在质量安全控制上的不足。

PCCP管无溶剂型环氧煤沥青外防腐在南水北调工程的应用

南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的战略性工程。我国南涝北旱,南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置,能大大缓解我国北方水资源严重短缺问题,促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展,分东线、中线、西线三条调水线。工程沿线地质环境复杂,存在有害介质腐蚀和杂散电流腐蚀危害,必须采取有效的防腐措施,解决南水北调工程PCCP管线的腐蚀问题,提高工程安全和耐久性。本文通过PCCP管外防腐采用无溶剂型环氧煤沥青防腐涂层在保沧干渠项目的应用实例,总结了PCCP管无溶剂型环氧煤沥青外防腐涂层在工程施工中对材料选用、施工方法、补口及补伤、检验标准。

PCCP插口环与钢筒焊缝微渗漏处理工艺研究

针对PCCP插口环与钢筒焊缝微渗漏处的问题,采用内角焊缝焊接+高压注胶+内缝填充+涂刷聚脲封面的综合处理工艺,对微渗漏问题进行了有效处理。整体水压试验及长期运行效果均表明,该工艺处理效果较理想。

PCCP爆管预警的光纤声监测系统

介绍了用于PCCP爆管预警的光纤声监测系统组成及原理。对比试验及工程应用表明,该系统具有精度高、监测距离长、性能长期可靠等优点,可推广应用于长距离PCCP输水工程的实时监测,对爆管事故进行预警。

超大口径PCCP管内水压承载能力试验

采用原型现场试验的方法,分析PCCP的管内水压试验方法、破坏特征和承载机理。详细叙述了试验前试件成型与测量方案,阐述了内水压承载试验的具体过程及试验破坏特征。基于试验结果分析了PCCP的承载机理:PCCP较普通混凝土管承载力的提高是由于预应力钢丝的作用,极限内水压时,表现为钢丝的屈服和混凝土的最终拉裂破坏,发挥了组合结构中各材料的性能。试验研究为超大口径PCCP管道的生产、施工积累了经验,为制订超大口径PCCP管道标准及其质量验收标准提供依据。

基于ABAQUS的在役PCCP管道承载水压有限元分析

结合南水北调中线工程,利用有限元软件ABAQUS建立了预应力钢筒混凝土管与地基基础相互作用的有限元计算模型,通过模拟管道在运行过程中不同的内水压力,分析管体在不同水压作下的应力变化,得出标准工作内压0.6 MPa下PCCP各部件应力均满足要求,且有较高的可靠性;内水压增加的过程中预应力钢丝中应力增长均匀,钢筒中应力增长先快后慢,混凝土中拉应力增长先慢后快;达到极限内压1.4 MPa时,混凝土管芯最大拉应力超过混凝土抗拉强度,出现裂缝,其他部件应力仍能满足要求。

PCCP内壁复式碳纤维加固技术及应力计算分析

现有碳纤维加固预应力钢筒混凝土管(PCCP)技术不能有效发挥碳纤维的作用,也无法有效地抑制PCCP的变形和裂缝的扩展。为此,提出了PCCP内壁复式碳纤维加固技术,即在碳纤维与PCCP之间增设高压缩弹性垫层,研制出具有压缩量大、本体强度高、抗渗、与混凝土粘接强度大等特点的高压缩弹性垫层材料。根据弹性力学推导出内壁复式碳纤维加固PCCP的弹性解,并分别计算了在不同内水压力作用下对三种直径PCCP的应力分布情况。结果表明,当弹性垫层厚度为5 mm时,碳纤维的应力增加4.2~4.6倍,即增设弹性垫层后碳纤维加固PCCP的作用显著增加,作用于PCCP的内压明显减少;对于同一管径的PCCP,在固定内水压力下,随着高压缩弹性垫层厚度的增加,碳纤维的应力近似呈线性提高,碳纤维承担内水压力的比例也近似呈线性提高。

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。

超大口径PCCP内断丝对其承载能力影响研究

以南水北调中线工程为背景,进行PCCP断丝原型试验,基于试验结果,利用杆单元模拟钢丝,采用等效降温法施加钢丝预应力,建立PCCP承载数值计算分析模型,基于非线性有限元理论,选取混凝土塑性损伤模型,对超大口径PCCP断丝问题进行承载能力和受力状态分析。计算结果表明:PCCP管芯混凝土损伤开裂位置为断丝对应区域,断丝数增加加剧了管芯混凝土的开裂破坏;断丝数增加急剧降低了PCCP的承载性能;当断丝数达到一定根数时,管芯混凝土更易开裂,在有内水压力作用时,将加剧钢筒和钢丝层的腐蚀,影响PCCP长久运行。

PCCP输水工程设计应用常见问题研究

结合预应力钢筒混凝土管(PCCP)输水工程设计实践,对其设计应用中存在的一些问题,诸如,采用标准的合理性、管材设计荷载的正确选择、接头试验压力选择、管芯混凝土强度、厚度和缠丝面积的优化等进行了研究,旨在促进设计参数选择合理,保证工程建设安全可靠并节省工程投资。同时,提出了一些相关建议,可供类似工程参考。