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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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双区域断丝PCCP极限内水压力及破坏模式研究
Study on Failure Modes and Ultimate Internal Pressure for PCCP with Double-zone Broken Wires
2022年第7期
双区域断丝;极限内水压力;预应力钢筒混凝土管;失效模式;非线性有限元
Double-zone broken wire; Ultimate internal pressure; Prestressed concrete cylinder pipe; Failure mode; Nonlinear finite element analysis
2022年第7期
10.19761/j.1000-4637.2022.07.045.06
国家自然科学基金面上项目(52079024);中央高校基本科研业务费资助项目(DUT20LAB133)。
张 宽1,冯 新1,李海珍1,刘贤良2
1.大连理工大学 建设工程学部,辽宁 大连 116024;2.大连港油品码头公司,辽宁 大连 116601

张 宽1,冯 新1,李海珍1,刘贤良2

张宽,冯新,李海珍,等.双区域断丝PCCP极限内水压力及破坏模式研究[J].混凝土与水泥制品,2022(7):45-49,68.

ZHANG K,FENG X,LI H Z,et al.Study on Failure Modes and Ultimate Internal Pressure for PCCP with Double-zone Broken Wires[J].China Concrete and Cement Products,2022(7):45-49,68.

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摘   要:为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管(PCCP)失效的影响,建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型,得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明,断丝区域间距越大,相互影响越小,当间距大于150 cm后,两个区域之间基本没有相互作用,其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。 Abstract: In order to study the effect of corrosion fracture on the failure of prestressed concrete cylinder pipe (PCCP), the 3D nonlinear finite element model of PCCP with double-zone broken wires was established to investigate the structural responses and the ultimate internal pressure by considering the pipe-soil interaction. The results show that the greater the distance between the two regions, the smaller the mutual influence. When the interval is greater than 150 cm, it can be considered that there is no interaction between the two regions, and the ultimate internal pressure is much larger than that of the single-zone broken wires with the same axial length. The research results can provide the theoretical basis for multi-region broken wire damage evaluation and bearing capacity analysis in real applications.
英文名 : Study on Failure Modes and Ultimate Internal Pressure for PCCP with Double-zone Broken Wires
刊期 : 2022年第7期
关键词 : 双区域断丝;极限内水压力;预应力钢筒混凝土管;失效模式;非线性有限元
Key words : Double-zone broken wire; Ultimate internal pressure; Prestressed concrete cylinder pipe; Failure mode; Nonlinear finite element analysis
刊期 : 2022年第7期
DOI : 10.19761/j.1000-4637.2022.07.045.06
文章编号 :
基金项目 : 国家自然科学基金面上项目(52079024);中央高校基本科研业务费资助项目(DUT20LAB133)。
作者 : 张 宽1,冯 新1,李海珍1,刘贤良2
单位 : 1.大连理工大学 建设工程学部,辽宁 大连 116024;2.大连港油品码头公司,辽宁 大连 116601

张 宽1,冯 新1,李海珍1,刘贤良2

张宽,冯新,李海珍,等.双区域断丝PCCP极限内水压力及破坏模式研究[J].混凝土与水泥制品,2022(7):45-49,68.

ZHANG K,FENG X,LI H Z,et al.Study on Failure Modes and Ultimate Internal Pressure for PCCP with Double-zone Broken Wires[J].China Concrete and Cement Products,2022(7):45-49,68.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管(PCCP)失效的影响,建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型,得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明,断丝区域间距越大,相互影响越小,当间距大于150 cm后,两个区域之间基本没有相互作用,其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。

Abstract: In order to study the effect of corrosion fracture on the failure of prestressed concrete cylinder pipe (PCCP), the 3D nonlinear finite element model of PCCP with double-zone broken wires was established to investigate the structural responses and the ultimate internal pressure by considering the pipe-soil interaction. The results show that the greater the distance between the two regions, the smaller the mutual influence. When the interval is greater than 150 cm, it can be considered that there is no interaction between the two regions, and the ultimate internal pressure is much larger than that of the single-zone broken wires with the same axial length. The research results can provide the theoretical basis for multi-region broken wire damage evaluation and bearing capacity analysis in real applications.

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(1)对于双区域断丝轴向长度为0.75 m的情形,无论断丝区域间距大小,在工作内水压力作用下,混凝土的最大损伤因子均达到0.848 7,断丝区域的混凝土均已经发生严重损伤。
(2)当断丝区域间距较小时,两个区域的混凝土损伤趋于集中,连成整体。随着断丝区域间距增大至75 cm,两个断丝区域不再连成整体,在各自区域内的损伤呈现 “工”字型分布,且随着内水压力的增加,混凝土损伤逐渐向四周和管道内表面发展,造成大面积混凝土破坏,最后引起钢筒和预应力钢丝的屈服,PCCP管顶和管腰发生破坏。
(3)在不同断丝区域间距下,钢筒和预应力钢丝的应力随着内水压力的增加而增加,并且其应力发展趋势相似。在断丝间距小于150 cm时,钢筒和预应力钢丝屈服时的内水压力随着间距的增加而增加;当间距达到150 cm后,间距不再是影响钢筒和预应力钢丝屈服的主要因素,钢筒和预应力钢丝屈服时对应的水压在一个定值附近波动,且其数值远高于完好和断丝区域间距较小的情况,表明断丝区域间距对管道极限承载能力具有重要影响。
(4)本文的研究未考虑其他位置和轴向长度的组合,且由于条件所限,数值模拟结果也未得到原型破坏试验的验证,未来将就更加复杂的情况,结合原型试验和现场监检测数据开展进一步的深入研究。

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张宽,冯新,李海珍,.双区域断丝PCCP极限内水压力及破坏模式研究[J].混凝土与水泥制品,2022(7):45-49,68.

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