預應力鋼筒混凝土管

內(nèi)容概要

本書是首部系統(tǒng)的對PCCP尤其是超大口徑PCCP結構分析與安全評價研究方面的專著，詳述了作者帶領的課題組在PCCP管道結構安全評價試驗與理論建模分析等方面研究成果。
預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCP)作為具有適用范圍廣、經(jīng)濟性強、壽命長、抗震性能好、安裝方便、運行費用低、防滲性能好等優(yōu)點，可廣泛應用于長距離輸水、城市給水和電廠回水等。許多輸水工程一旦出現(xiàn)安全事故，如爆裂，將損失重大，且維修很難。作者在國家科技支撐計劃、國家自然科學基金、南京水利科學研究院院基金等項目陸續(xù)資助下，首次系統(tǒng)地完成了4m口徑PCCP內(nèi)壓和外載下(完整管、裂縫管、斷絲管、預應力松弛管)的原型試驗與l_2m口徑PCCP的破壞，性試驗、安全評價與理論分析等。本書主要包括第l章緒論；第2章PCCP承載能力試驗研究；第3章PCCP結構安全數(shù)值模擬與評價；第4章PCCP實際承載能力分析；第5章PCCP承受內(nèi)水壓全過程分析。第6章PCCP結構安全評價——裂縫對承載能力影響；第7章PCCP結構安全評價——斷絲對承載能力影響分析；第8章PCCP結構安全評價——預應力松弛對承載能力影晌；第9章PCCP承載能力理論分析與建模；第10章基于薄壁理論與新型計算方法的PCCP分析；第11章PCCP裂縫、斷絲與預應力松弛產(chǎn)生機理及防治措施；第l2章PCCP實際工程應用與分析；第13章本書的研究總結與展望。本書可供PCCP制造、設計與施工企業(yè)產(chǎn)品檢驗、制作設計時作為技術指導書，也可供水利、電力、市政給排水的科研、設計、施工等工程技術人員和高等院校師生參考。本書的出版得到南京水利科學研究院專著出版基金的資助。

書籍目錄

前言
第1章　緒論
 1.1 PCCP起源、發(fā)展(外、內(nèi))、應用情況
 1.2國內(nèi)外安全評價現(xiàn)狀
 1.3國內(nèi)外PCCP參照標準
 1.4研究意義及其研究內(nèi)容
第2章　PCCP承載能力試驗研究
 2.1試驗目的
 2.2 1.2m直徑PCCP試驗
 2.3現(xiàn)場4m直徑PCCP原型試驗
 2.4內(nèi)水壓承載試驗
 2.5三點法外載試驗
 2.6本章　小結
第3章　PCCP結構安全數(shù)值模擬與評價
　3.1非線性本構關系
　3.2破壞準則
　3.3 PCCP有限元模型
　3.4鋼絲預應力的模擬
　3.5分析步驟
　3.6計算結果
　3.7試驗與理論計算結果對比
　3.8本章　小結
第4章　PCCP實際承載能力分析
 4.1 PCCP管的破壞機理分析
 4.2 PCCP實際承載數(shù)值分析
 4.3本章　小結
第5章　PCCP承受內(nèi)水壓全過程分析
 5.1概述
 5.2模型建立與理論推導
第6章　PCCP結構安全評價——裂縫對承載能力影響
第7章　PCCP結構安全評價——斷絲對承載能力影響分析
第8章　PCCP結構安全評價——預應力松弛對承載能力影響
第9章　PCCP承載能力理論分析與建模
第10章　基于薄壁理論與新型計算方法的PCCP分析
第11章　PCCP裂縫、斷絲與預應力松弛產(chǎn)生機理及防治措施
第12章　PCCP實際工程應用與分析
第13章　研究總結與展望
附錄l　美國ANSl／AWWA C304規(guī)范規(guī)定的PCCP設計方法
附錄2　國內(nèi)規(guī)范規(guī)定的PCCP設計方法
附錄3　ANSl／AWWA C304與國內(nèi)規(guī)范CECS l40對PCCP設計方法規(guī)定的區(qū)別
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　預應力鋼筒混凝土管（PCCP）作為一種新型組合結構管材，以其承載能力強、抗?jié)B性好、安裝簡單、利于施工等優(yōu)點而成為城市供水、區(qū)域間輸水的首選管材。本書以南水北調(diào)中線工程為背景，介紹了PCCP這一新型管材的生產(chǎn)工藝、結構特點，采用準解析法對PCCP結構受力狀態(tài)進行了分析，通過現(xiàn)場原型管試驗和數(shù)值計算的方法對PCCP的承載機理、結構受力特點和破壞過程進行了系統(tǒng)分析，并詳細分析了裂縫、斷絲和預應力松弛對PCCP承載性能的影響評價。依托內(nèi)水壓試驗，外載破壞試驗論證了PCCP承載的特點，破壞特征以及破壞特征階段進行了研究與探討。對于內(nèi)水壓PCCP承載，并結合FEMOL進行了計算與分析；采用正交異性模型，建立PCCP承受內(nèi)水壓全過程分析模型，對承受內(nèi)水壓的PCCP進行了全過程分析，進行了結構計算?！　”緯策M行了10根PCCP原型管試驗，具體為1根直徑4m原型管內(nèi)水壓試驗；1根直徑4m原型管三點法外載試驗；2根直徑4m斷絲外載對比試驗；2根直徑2m裂縫管與完好管對比試驗；1根直徑4m松弛管內(nèi)水壓試驗；3根直徑1.2m管道的外載承載能力破壞性試驗。如此超大口徑PCCP現(xiàn)場原型試驗在國內(nèi)外尚屬首次，并進行了裂縫管、斷絲管、松弛管的對比試驗，使試驗更具有源頭創(chuàng)新性。本書在試驗的基礎上，以非線性有限元理論為基礎，對PCCP進行了內(nèi)水壓承載全過程分析，針對工程實際出現(xiàn)的管芯混凝土縱向裂縫和可能出現(xiàn)的預應力鋼絲斷絲和松弛現(xiàn)象，采用現(xiàn)場試驗和數(shù)值計算相結合的方法，得出了對PCCP承載性能的影響評價。論文可以得出如下結論：　?。?）PCCP內(nèi)水壓受力過程可以分為五個階段進行受載全過程分析：預應力鋼絲環(huán)向作用力階段、管芯混凝土彈性階段、混凝土塑性階段和發(fā)生徑向開裂、鋼材屈服階段和管道破壞階段。本書以準解析法計算出各階段臨界狀態(tài)的內(nèi)水壓?！　。?）通過比尺為1：1的原材料原型PCCP結構內(nèi)水壓承載試驗和外載試驗研究，得出了在內(nèi)水壓作用下PCCP的破壞過程：在鋼絲預應力作用下混凝土產(chǎn)生預壓力；隨著內(nèi)水壓的增大，管芯混凝土開裂，裂縫擴展貫通后，轉(zhuǎn)由鋼筒和鋼絲承擔內(nèi)水壓；隨著內(nèi)水壓的繼續(xù)增大，鋼筒和鋼絲屈服，PCCP破壞。通過原型PCCP外載試驗，得出了在外載下PCCP破壞特征：在外載作用下，PCCP管頂與管底的內(nèi)側混凝土因超過抗拉強度而發(fā)生開裂，管腰砂漿層也發(fā)生開裂破壞?！　　?/pre>








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