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    蘇州混凝土水泥制品研究院有限公司

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    發布時間:2020-01-06 00:00:00
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    雙區域斷絲PCCP極限內水壓力及破壞模式研究
    Study on Failure Modes and Ultimate Internal Pressure for PCCP with Double-zone Broken Wires
    2022年第7期
    雙區域斷絲;極限內水壓力;預應力鋼筒混凝土管;失效模式;非線性有限元
    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
    國家自然科學基金面上項目(52079024);中央高?;究蒲袠I務費資助項目(DUT20LAB133)。
    張 寬1,馮 新1,李海珍1,劉賢良2
    1.大連理工大學 建設工程學部,遼寧 大連 116024;2.大連港油品碼頭公司,遼寧 大連 116601

    張 寬1,馮 新1,李海珍1,劉賢良2

    張寬,馮新,李海珍,等.雙區域斷絲PCCP極限內水壓力及破壞模式研究[J].混凝土與水泥制品,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:為研究腐蝕斷裂對預應力鋼筒混凝土管(PCCP)失效的影響,建立了PCCP雙區域斷絲三維非線性管-土相互作用有限元模型,得到了不同間距軸向雙區域斷絲情況下管道的損傷演化、失效模式和極限承載能力。結果表明,斷絲區域間距越大,相互影響越小,當間距大于150 cm后,兩個區域之間基本沒有相互作用,其極限內水壓力與單區域斷絲的結果差別顯著。研究結果可為PCCP實際工程中的雙區域斷絲損傷評價及承載能力分析提供參考。 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
    關鍵詞 : 雙區域斷絲;極限內水壓力;預應力鋼筒混凝土管;失效模式;非線性有限元
    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
    文章編號 :
    基金項目 : 國家自然科學基金面上項目(52079024);中央高?;究蒲袠I務費資助項目(DUT20LAB133)。
    作者 : 張 寬1,馮 新1,李海珍1,劉賢良2
    單位 : 1.大連理工大學 建設工程學部,遼寧 大連 116024;2.大連港油品碼頭公司,遼寧 大連 116601

    張 寬1,馮 新1,李海珍1,劉賢良2

    張寬,馮新,李海珍,等.雙區域斷絲PCCP極限內水壓力及破壞模式研究[J].混凝土與水泥制品,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
    參數
    結論
    參考文獻
    引用本文

    摘   要:為研究腐蝕斷裂對預應力鋼筒混凝土管(PCCP)失效的影響,建立了PCCP雙區域斷絲三維非線性管-土相互作用有限元模型,得到了不同間距軸向雙區域斷絲情況下管道的損傷演化、失效模式和極限承載能力。結果表明,斷絲區域間距越大,相互影響越小,當間距大于150 cm后,兩個區域之間基本沒有相互作用,其極限內水壓力與單區域斷絲的結果差別顯著。研究結果可為PCCP實際工程中的雙區域斷絲損傷評價及承載能力分析提供參考。

    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)對于雙區域斷絲軸向長度為0.75 m的情形,無論斷絲區域間距大小,在工作內水壓力作用下,混凝土的最大損傷因子均達到0.848 7,斷絲區域的混凝土均已經發生嚴重損傷。
    (2)當斷絲區域間距較小時,兩個區域的混凝土損傷趨于集中,連成整體。隨著斷絲區域間距增大至75 cm,兩個斷絲區域不再連成整體,在各自區域內的損傷呈現 “工”字型分布,且隨著內水壓力的增加,混凝土損傷逐漸向四周和管道內表面發展,造成大面積混凝土破壞,最后引起鋼筒和預應力鋼絲的屈服,PCCP管頂和管腰發生破壞。
    (3)在不同斷絲區域間距下,鋼筒和預應力鋼絲的應力隨著內水壓力的增加而增加,并且其應力發展趨勢相似。在斷絲間距小于150 cm時,鋼筒和預應力鋼絲屈服時的內水壓力隨著間距的增加而增加;當間距達到150 cm后,間距不再是影響鋼筒和預應力鋼絲屈服的主要因素,鋼筒和預應力鋼絲屈服時對應的水壓在一個定值附近波動,且其數值遠高于完好和斷絲區域間距較小的情況,表明斷絲區域間距對管道極限承載能力具有重要影響。
    (4)本文的研究未考慮其他位置和軸向長度的組合,且由于條件所限,數值模擬結果也未得到原型破壞試驗的驗證,未來將就更加復雜的情況,結合原型試驗和現場監檢測數據開展進一步的深入研究。

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    張寬,馮新,李海珍,.雙區域斷絲PCCP極限內水壓力及破壞模式研究[J].混凝土與水泥制品,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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