玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管接頭受力分析.pdf

1、地下給水排水管線為城市的生命線,但城市中密集的建筑、縱橫的道路以及復(fù)雜的各種地下管網(wǎng)給地下給水排水管線的鋪設(shè)帶來很大的困難,頂管施工作為一種非開挖施工方法能比較方便的解決以上問題。而玻璃纖維增強(qiáng)塑料管道因其自身優(yōu)良的性能,是給排水管道的首選管材之一。由于目前對玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管研究的還非常少,一些基本的問題還沒有得到解決,常有玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管發(fā)生損傷的情況出現(xiàn)。頂管的核心問題是強(qiáng)度問題,而玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管的強(qiáng)度問題可歸結(jié)于接頭

2、的受力問題,接頭的受力狀態(tài)直接決定了其所能承受的頂力。因此,本文以工程實(shí)際為背景,從工程應(yīng)用中提煉出若干關(guān)鍵問題,通過對玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管接頭的受力分析,解決玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管的一些基本問題。
　　 本文主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1)通過引入頂管接頭的張開長度與偏轉(zhuǎn)角度兩個狀態(tài)參數(shù),對玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管接頭進(jìn)行受力分析,建立了玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管達(dá)到其極限頂力時兩個狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式,并分別得到由張開長度

3、和偏轉(zhuǎn)角度確定玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管極限頂力的計算公式。
　　 2)結(jié)合工程應(yīng)用中的關(guān)鍵問題,研究分析了最大允許偏轉(zhuǎn)角與最大允許張開長度,獲得了玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管允許頂力的計算方法,并從理論上確定了頂力安全系數(shù)一般應(yīng)不小于3.5;這一成果應(yīng)用到了作者參與編寫的國家標(biāo)準(zhǔn)中。
　　 3)通過對玻璃鋼套環(huán)和鋼套環(huán)兩種接頭連接方式分別在無項力和有頂力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的受力情況、頂管插口接觸面的接觸壓力分布情況、頂管在軸心受壓與偏

4、心受壓兩種情況下受力狀態(tài)的比較以及不同的橡膠圈和襯墊分別對接頭受力的影響進(jìn)行有限元模擬計算,由此對玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管接頭的受力進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,獲得了玻璃鋼套環(huán)比鋼套環(huán)具有更好的承受偏轉(zhuǎn)能力的結(jié)論,解釋了頂管工程中“插入破壞”事故的原因,同時也給出了合理選擇橡膠圈和襯墊的理論依據(jù)。由數(shù)值計算得到的接頭偏轉(zhuǎn)對管道受力的影響和理論公式分析結(jié)果基本一致。
　　 4)通過對實(shí)際玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn),驗(yàn)證了在實(shí)際施

5、工過程中由于接頭的張開或偏轉(zhuǎn),導(dǎo)致玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管的管端受力不均勻,同一管道同一角度在沿頂進(jìn)方向上的應(yīng)力也不相同,表明玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管處于一種復(fù)雜的受力狀態(tài),與理論分析及數(shù)值計算的結(jié)果基本一致;同時,通過廠內(nèi)偏轉(zhuǎn)角試驗(yàn)表明:玻璃鋼承口環(huán)具有足夠的安全可靠性,將試驗(yàn)結(jié)果與理論分析進(jìn)行了比較,兩者比較吻合。
　　 本文的研究成果對玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管的設(shè)計、施工均具有重要的指導(dǎo)意義,依據(jù)本研究成果在一定程度上可以保證玻璃纖維