基于鋼筒混凝土管的設(shè)計安全性分析

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-462編號：_基于鋼筒混凝土管的設(shè)計安全性分析審核：_時間：_單位：_基于鋼筒混凝土管的設(shè)計安全性分析用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運行中起到指導作用，包括確定問題目標和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進行快速編輯。為了提高鋼筒混凝土管的設(shè)計安全性能與質(zhì)量可靠性，本文通過對鋼筒混凝土的設(shè)計的規(guī)范與準則，設(shè)計管的材料的選擇安全性與設(shè)備生產(chǎn)鋼筒管的技術(shù)要求內(nèi)容

2、進行分析，對鋼筒混凝土管的設(shè)計安全性提供了一定的經(jīng)驗與方法。鋼筒混凝土管是由鋼筒、鋼絲以及砂裝等材料進行組成形成一種具有良好的性能的管材。該管材通過在外表面進行多層鋼絲的纏繞后，并對其進行砂漿噴射后，形成具有抗壓、抗?jié)B透能力以及耐腐蝕等優(yōu)點的管材。在鋼筒混凝土管的設(shè)計環(huán)節(jié)中，必須結(jié)合所適應(yīng)的環(huán)境的特點來，防止鋼筒混凝土管發(fā)生斷絲和裂縫等問題，保證其結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性，在工程應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的研究價值與理論意義。鋼筒混凝土管設(shè)計分析對于預應(yīng)力鋼筒混凝土管的設(shè)計國內(nèi)采用的是CECS 140:2011設(shè)計規(guī)范，規(guī)范的制定根據(jù)結(jié)合排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標準規(guī)范來完成對整個鋼筒混凝土管的

3、設(shè)計要求規(guī)定。在鋼筒管道結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，正常使用極限狀態(tài)以及承載能力極限狀態(tài)兩種方法可以對管道的結(jié)構(gòu)可靠性來判別。1.1.預應(yīng)力鋼筒混凝土管進行承載力外壓試驗，通過數(shù)值模擬來反映裂縫對鋼筒管的影響。在承載實驗中，根據(jù)斷絲的實驗分析，管道瞬間出現(xiàn)貫通裂縫的部位位于管頂、管底以及管腰砂漿保護層處。對于鋼筒管進行斷絲的數(shù)值模擬后，得到極限狀態(tài)下斷絲數(shù)量越多則施加的內(nèi)水壓越??；伴隨著內(nèi)水壓的變大，造成斷絲區(qū)的屈服強度與應(yīng)變與極限越來遇到，更接近材料的屈服極限。當出現(xiàn)斷絲后，很容易產(chǎn)生局部突起以及滲透和爆裂問題，因此為了防止斷絲，設(shè)計在最大檢驗內(nèi)壓力的作用下，預應(yīng)力鋼筒混凝土管不應(yīng)該出現(xiàn)長度大于300

4、mm ，寬大不應(yīng)大于0.25mm的裂縫，否者重新設(shè)計。1.2.對鋼筒混凝土管的尺寸公差設(shè)計符合GB / T196852005的設(shè)計要求，承插口處理的橢圓度滿足其偏差值大小不大于6mm。1.3.設(shè)計過程中，通過研究承插口接頭砂漿實驗進行減水劑、礦物摻合料等成分對灌縫砂漿的影響規(guī)律，根據(jù)規(guī)律進行鋼筒管耐久性影響分析，得到最優(yōu)的灌縫砂漿配合比，提高產(chǎn)品的整體性能。1.4.通過一定時間內(nèi)進行內(nèi)水壓承載實驗分析預應(yīng)力鋼筒的破壞特征，根據(jù)特征與壓力的大小，利用數(shù)值模擬方法進行測量鋼絲松弛的應(yīng)變值大小，得到不同壓力下承載能力與松弛量的大小。鋼筒混凝土管設(shè)計選擇安全性在整個鋼筒混凝土管的設(shè)計與生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為了能

5、夠保證得到質(zhì)量可靠的鋼筒管，一方面要從設(shè)計方面考慮，優(yōu)化設(shè)計方法與結(jié)構(gòu)，保證鋼筒管道從設(shè)計到原材料的選擇符合整體結(jié)構(gòu)與規(guī)范要求。2.1.混凝土選擇對于混凝土和砂漿的選擇根據(jù)CECS 140:2011規(guī)定，選擇配置良好的砂，保證混凝土的砂料的細度模數(shù)大小為2.5左右，且保證符合國家關(guān)于建筑用砂 標準。且粗骨料的配置不能大于混凝土內(nèi)外管道的厚度的0.4。在設(shè)計中，保證混凝土的強度等級不小于40MP，且其余的例如彈性模量與塑性變形等參數(shù)按照GB 50010規(guī)定執(zhí)行?；炷林械暮瑝A量不大于215 kg/m3，管芯脫模大小達到纏絲強度，塌落度的大小位于5,8mm之間，保證混凝土聚會很好的纏絲強度、低溫保

6、養(yǎng)、脫模強度、表面光滑等指標。2.2.承插口設(shè)計最為管材設(shè)計的關(guān)鍵件是承插口的設(shè)計，合理的設(shè)計不僅可以保證管線的封閉性，當?shù)鼗霈F(xiàn)微小的變形量時，能夠轉(zhuǎn)動余量使得適應(yīng)期變化，安裝對接比較方便?？梢圆捎梦挥趦赡z圈中間空隙處安置一個水壓密封檢驗孔的承插口。2.3.預應(yīng)力鋼絲錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼筒混凝土管的預應(yīng)力鋼絲需要滿足GB50010的設(shè)計要求，不能高于設(shè)計中鋼絲的標準尺寸，一般選擇7mm左右，且選擇的冷拉鋼絲，保證鋼絲的彈性模量和強度大小滿足設(shè)計規(guī)范要求。在鋼筒的設(shè)計與制造之前，需要進行預應(yīng)力鋼絲的脆弱性與靈敏度的測試，保證具有良好的可靠性。纏絲的質(zhì)量與陰極的保護能力與鋼絲的錨固相互關(guān)聯(lián)，設(shè)計過程中

7、必須考慮到鋼絲錨固的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)滿足鋼筒混凝土管的基本需求外，保證錨固的準確性，使得導電扁鋼與鋼絲之間的電連續(xù)，實現(xiàn)有效的陰極保護能力。如圖3所示，是一種采用雙層鋼絲錨固設(shè)計圖，將鋼絲錨固與陰極保護有效地結(jié)合起來。2.4.改造鋼筒管的生產(chǎn)設(shè)備與工藝規(guī)程在生產(chǎn)過程中，對鋼筒管的相關(guān)的設(shè)備，例如無動力傾管機、DN4 000 PCCP專用伸縮式氣動吊具、補償平衡式纏絲機以及砂漿保護層同步刮平裝置等設(shè)備進行更新與改進。對于鋼筒混凝土管水泥砂漿層的保護，采取輥射工藝，保證管芯混凝土與輥射法采用的水泥參數(shù)相同，對砂漿保護層的強度進行控制采取規(guī)范AWWA C301。工藝生產(chǎn)中，試驗試塊在抗壓強度為47MP下的多個試塊在一個月齡內(nèi)的強度大小的確定。利用機械化自動噴涂工藝對鋼筒混凝土管進行外幣防腐涂層噴涂，該工藝可以利用抗腐蝕介質(zhì)與絕緣介質(zhì)使的鋼筒混凝土管具有該性能，該方法且噴涂均勻，具有很好的粘合力，在混凝土表面與初凝的砂漿直接噴涂，大大提高了噴涂的可