多基復(fù)合管雙基界面適配層與結(jié)構(gòu)分析的研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡稱PCCP）與玻璃鋼（Fiber Reinforced Plastics，簡稱FRP）夾砂管等是目前引水與給排水等工程應(yīng)用的主要管材。這兩類管道有各自的優(yōu)點，但也存在缺點。為了克服它們的缺陷，并保留各自的優(yōu)點，本課題在國家863計劃《多基結(jié)構(gòu)材料復(fù)合技術(shù)及在高壓管制造中的應(yīng)用》（2013AA031306）項目資助下，開展關(guān)于多基復(fù)合管道的相關(guān)研究

2、。本文針對多基復(fù)合管道在前期研究中所出現(xiàn)的關(guān)鍵性問題，開展了關(guān)于FRP-混凝土復(fù)合材料的雙基界面適配層的研究，通過大量實驗，對其界面適配層的組成、結(jié)構(gòu)與性能進行了分析；其次，通過有限元等計算分析方法，對多基復(fù)合管的埋地服役行為進行了分析計算，對管道制備脫模起吊進行了模擬分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過大量的FRP與混凝土雙基界面的剝離實驗與剪切試驗，獲得了在界面適配層制作中關(guān)鍵性的工藝參數(shù)。實驗發(fā)現(xiàn)通過改變或選擇合適石英顆粒

3、的粒徑，可使界面適配層上的水泥基握裹粘接力與樹脂基粘接力發(fā)生變化，為獲得高剝離強度與高剪切強度的雙基界面設(shè)計工藝參數(shù)提供了依據(jù)，對改善或調(diào)控管道接口雙基界面的剝離強度、剪切強度可提供有益的指導(dǎo)。⑵基于Spangler理論，簡化了管-土間復(fù)雜的相互作用，并應(yīng)用于有限元建模中的全局尋優(yōu)迭代算法，獲得了最大土壓的量化參數(shù)；提出了基于Spangler理論的有限元迭代分析的途徑并實現(xiàn)計算程序，針對具有柔性管特征的聚乙烯醇纖維延性混凝土多基復(fù)合管，

4、完成了三維結(jié)構(gòu)性能分析，可考慮不同地基差異引起的管道沉降，簡化了埋地管線的三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜計算，可應(yīng)用于長距離埋地管道和管件的工程計算與設(shè)計，并可推廣到具有剛性管特征的多基復(fù)合管的變形分析。⑶針對多基復(fù)合管制備脫模起吊過程中面臨的關(guān)鍵力學(xué)問題進行了計算模擬。基于現(xiàn)有多基復(fù)合管插口處的環(huán)向纏繞工藝，提出了增加玻纖增強織物的鋪層方案，能有效提高管接頭抗吊裝的軸向拉伸強度及其插口的剪切強度，驗證了插口界面適配層鋪設(shè)粗粒徑石英顆粒制作工藝參數(shù)的合理