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地埋管的性能极限

文章出处:责任编辑:河北华洁人气:1243发表时间:2014-03-11 09:16:49
 

  地埋管的性能

  对于地埋管同多数结构物一样,在设计中常考虑以下性能:管壁破坏(应力)、管壁压屈、挠曲、曲率反向(超挠曲)、应变界限、剪切荷载、疲劳、成分分离。

  ①管壁破坏  管壁破坏用于描述延性材料的局部屈服,或脆性材料的破裂失效。这一性能是在壁内应力达到管材的屈服应力或强度时达到的。环向压缩应力是主要因素。有事,弯曲应力也可能导致管壁破坏。

  ②管壁压曲  压曲不是一种强度的性能,但可能由于韧性不够而发生。压曲现象对于承受内部真空、外部静压或高士压的柔性管出现的可能性较大。管的柔性越大,管壁结构在抵抗曲压方面就越不稳定。

  ③挠曲  挠曲是一项用于柔性管和半刚性管或半柔性管的设计参数。  柔性管产品有挠曲设计,而往往是根据带系数的性能。对于特定产品,计算出来的设计挠度应等于或小于设计挠度。传统使用Spangler的衣阿华公式。

  ④曲率反转  曲率反转上一种挠曲现象,如果挠度收到控制,就不会发生。塑性钢管的曲率反转性能是在衣阿华公式发表不久后制定的。当时认定波纹钢管在大约20%挠度时会开始曲率反转。那是设计要求挠度为5%,从而提供了结构系数为4。

  ⑤应变  应变与挠度有关。通常只有脆性的、组合的或填充料多的材料才有受控于应变的安装设计。

  ⑥弯曲应变  大多数实壁管可采用椭圆形的假设得出式来计算弯曲应变。

  ⑦纵向应力  较长管安装设计和施工应使纵向应力小,产生纵向应力的原因包括:热膨胀、纵向弯曲、泊桑效应。

  ⑧剪切荷载  剪切荷载往往伴随纵向弯曲。其原因通常可归于不均匀弯曲或差别沉降。剪切力可能很大,变化也大,局部化,不容易定量分析。

  ⑨疲劳  对重力流和压力流管道,疲劳性能应予以考虑。由于交通负荷造成的反复应力通常不考虑,除非埋深浅或覆土小。

  疲劳寿命是指膨胀节波纹管经受循环载荷作用直至破坏时的次数。波纹管在工作时,它的波峰和波谷常处在塑性应力范围内,很容易再较低的循环次数下产生疲劳失效。因此疲劳寿命是膨胀节文官的基本性能之一。

  1、材料的疲劳设计

  材料承受循环荷载时,能经受的循环次数是与交变应力幅有关的。两者的关系曲线称为疲劳曲线,即所谓S-N曲线。典型的疲劳曲线再循环周次附近往往会出现转折,膨胀节用波纹管属于典型的低周疲劳部件。

  2、地埋管用U形波纹管的疲劳寿命

  对U形波纹管的疲劳寿命预测,应考虑波纹管的应变集中。

  计算波纹管的疲劳寿命较著名的有以下几种:

  EJMA标准法

  kellogg法

  滨田一竹园法

  以上介绍的各种地埋管疲劳寿命设计方法,除修正的滨田一竹田园法与弹塑性分析有联系外,其余方法均是采用线弹性应力分析和实验结果回归而得出的。