拉弯作用下给水管道柔性接口的试验研究

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城市供水管线是城市生命线工程的重要组成部分,关系到城市的正常运转,在人们的生产生活中发挥着重要的作用。地下管道在地震、地质灾害下,极易发生破坏,造成严重的经济损失和次生灾害,成为严重制约城市可持续发展的难题。总结大量地震对埋地管道的破坏数据,可以得知,管道接口破坏是管道在地震中破坏的主要形式。现有的规范对分段管道的抗震设计,都只考虑了轴向拉伸破坏。目前大多数对球墨铸铁管道进行的试验也主要集中在抗拉,抗弯和抗扭的试验,而对拉、弯耦合作用下的试验还很少有人研究。对此,本文对给水管网中常用的球墨铸铁管道胶圈接口进行了偏心拉弯试验研究。本文的主要研究工作有:1.对管道橡胶圈的性能进行了总结,包括化学成分,力学性能,管体强度等。了解了球墨铸铁管道柔性接口的特点和管道橡胶圈的重要性。2.通过万能试验机对DN80和DN100管径管道胶圈柔性接口进行了不同偏心距(e1=10mm、e2=20mm、e3=30mm和e4=40mm)下的拉弯试验,得到管道胶圈柔性接口在拉弯作用下的轴向力和轴向位移的关系曲线以及管道胶圈柔性接口处弯矩和转角的关系曲线。3.通过试验得到结论:偏心距越大,管道接口的最大轴向拉力和对应的轴向位移越大,相应的管道接口的最大弯矩和对应的转角也越大。4.根据线最小二乘法原理,运用MATLAB数学工具箱,得出了DN80管径和DN100管径的管道胶圈柔性接口轴向拉力和轴向位移关系的拟合曲线以及拟合公式,并初步探讨了拉弯作用下管道柔性接口的刚度矩阵。
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