多基復合管雙基界面適配層與結構分析的研究.pdf

1、預應力鋼筒混凝土管（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《多基結構材料復合技術及在高壓管制造中的應用》（2013AA031306）項目資助下，開展關于多基復合管道的相關研究

2、。本文針對多基復合管道在前期研究中所出現(xiàn)的關鍵性問題，開展了關于FRP-混凝土復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、結構與性能進行了分析；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鍵性的工藝參數。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計工藝參數提供了依據，對改善或調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。⑵基于Spangler理論，簡化了管-土間復雜的相互作用，并應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；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合管，

4、完成了三維結構性能分析，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構復雜計算，可應用于長距離埋地管道和管件的工程計算與設計，并可推廣到具有剛性管特征的多基復合管的變形分析。⑶針對多基復合管制備脫模起吊過程中面臨的關鍵力學問題進行了計算模擬?；诂F(xiàn)有多基復合管插口處的環(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粗粒徑石英顆粒制作工藝參數的合理