埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法，屬于管道承載能力試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]埋地壓力管道在正常工作情況下一般需承受管道上部土壤的土荷載、地面上的車輛人群荷載等外荷載，以及管道內(nèi)部的內(nèi)水壓力。管道設(shè)計制造完成后，為了檢驗(yàn)其承受內(nèi)水壓和外荷載的性能，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)。
[0003]目前業(yè)界對埋地壓力管道的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)一般采用抗裂內(nèi)水壓試驗(yàn)或抗裂外荷載試驗(yàn)(GB/T16752《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗(yàn)方法》、GB/T15345《混凝土輸水管試驗(yàn)方法》)。做抗裂內(nèi)水壓試驗(yàn)時需要通過換算、把管道應(yīng)承受的外荷載折算成內(nèi)水壓力，加上管道本應(yīng)承受的內(nèi)水壓力，用兩者之和對管道進(jìn)行抗裂內(nèi)水壓試驗(yàn);做抗裂外荷載試驗(yàn)時同樣需要通過換算、把管道應(yīng)承受的內(nèi)水壓力折算成外荷載，加上管道本應(yīng)承受的外荷載，用兩者之和對管道進(jìn)行抗裂外荷載試驗(yàn)。
[0004]內(nèi)水壓和外荷載互相折算的原理是使混凝土受拉或受壓邊緣產(chǎn)生相等的應(yīng)力，此時的內(nèi)水壓和外荷載的作用效應(yīng)是相同的，因此可以相互轉(zhuǎn)換。在缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)手段的情況下，經(jīng)換算的抗裂內(nèi)水壓試驗(yàn)或抗裂外荷載試驗(yàn)其結(jié)果也是可以被接受的，但必須認(rèn)識到這樣的試驗(yàn)并不完全符合管道在埋地、正常通水狀態(tài)下的實(shí)際情況。內(nèi)水壓力(不等于O時)對管道的作用效應(yīng)在任何截面都是全斷面受拉，外荷載對管道的作用效應(yīng)是管頂管底近似純彎、管側(cè)大偏心受壓。因此，管道的實(shí)際受力狀況是管頂管底軸心受拉疊加純彎、管側(cè)軸心受拉疊加大偏心受壓，而目前業(yè)界通常的試驗(yàn)方法無法做到疊加的效果，盡管受拉或受壓邊緣能模擬出管道實(shí)際運(yùn)行時的應(yīng)力應(yīng)變，但是管道實(shí)際運(yùn)行時的沿管壁徑向的應(yīng)力應(yīng)變梯度卻是無法模擬出來，特別是對于有一定厚度的復(fù)合結(jié)構(gòu)的管道，特定位置的某種材料在管道實(shí)際運(yùn)行的應(yīng)力應(yīng)變情況對管道安全運(yùn)行是很重要的，但目前的試驗(yàn)方法無法模擬出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法，其操作簡單，試驗(yàn)結(jié)果直觀真實(shí)。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案:埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備，包括外載荷試驗(yàn)機(jī)和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:還包括兩節(jié)連接管;所述內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)水平放置在外載荷試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)上用于裝在目標(biāo)試驗(yàn)管內(nèi)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽進(jìn)行加長;所述的兩節(jié)連接管分別用于連接在目標(biāo)試驗(yàn)管兩端，兩節(jié)連接管的另一端分別用于連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的兩端接口。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外載荷試驗(yàn)機(jī)包括上承壓梁、加荷油缸、加荷梁、拉桿和下承壓梁，上承壓梁與下承壓梁之間通過拉桿連接，所述加荷油缸一端連接在上承壓梁上，另一端向下連接加荷梁。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連接管兩端的接口與目標(biāo)試驗(yàn)管兩端的接口相同，連接管為承插式柔性接口鋼管。
[0009]埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)、采用水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽加長的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)，將兩節(jié)連接管連接在目標(biāo)試驗(yàn)管的兩端，所述連接管采用承插式柔性接口鋼管；
(2)、將連接好的目標(biāo)試驗(yàn)管和兩節(jié)連接管共同套裝在內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽上，兩節(jié)連接管的另一端分別連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的兩端接口；
(3 )、采用外載荷試驗(yàn)機(jī)，將裝好目標(biāo)試驗(yàn)管的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)放在外載荷試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)和目標(biāo)試驗(yàn)管保持水平放置；
(4)、同時啟動外載荷試驗(yàn)機(jī)和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加載試驗(yàn)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明操作簡單，克服了現(xiàn)有試驗(yàn)方法只能單獨(dú)進(jìn)行抗裂內(nèi)水壓試驗(yàn)或抗裂外荷載試驗(yàn)的缺陷，把兩種試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)內(nèi)水壓試驗(yàn)和外荷載試驗(yàn)同時進(jìn)行，能夠直觀地檢測埋地壓力管道在受內(nèi)水壓和外荷載的共同作用下的性能，真實(shí)模擬埋地壓力管道實(shí)際通水運(yùn)行時管壁徑向各位置的應(yīng)力應(yīng)變情況，無需再進(jìn)行內(nèi)水壓或外荷載的折算，適用于埋地壓力管道結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和生產(chǎn)質(zhì)量的復(fù)核驗(yàn)證，成為聯(lián)系理論和實(shí)踐的橋梁。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用示意圖。
[0012]圖2為目標(biāo)試驗(yàn)管與兩節(jié)連接管的組裝情況示意圖。
[0013]圖3本發(fā)明實(shí)施例水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽加長的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖所示:實(shí)施例中的埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備主要由外載荷試驗(yàn)機(jī)1、內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2和兩節(jié)連接管3組成。
[0016]如圖1?圖3所示，所述內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2水平放置在外載荷試驗(yàn)機(jī)I的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2上用于裝在目標(biāo)試驗(yàn)管4內(nèi)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽2a進(jìn)行加長;所述的兩節(jié)連接管3分別用于連接在目標(biāo)試驗(yàn)管4兩端，兩節(jié)連接管3的另一端分別用于連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2的兩端接口。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述外載荷試驗(yàn)機(jī)I主要由上承壓梁1.1、加荷油缸1.2、加荷梁1.3、拉桿1.4和下承壓梁1.5組成，上承壓梁1.1與下承壓梁1.5之間通過拉桿I.4連接，所述加荷油缸1.2—端連接在上承壓梁1.1上，另一端向下連接加荷梁1.3。
[0018]如圖1、圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述連接管3兩端的接口與目標(biāo)試驗(yàn)管4兩端的接口相同，連接管3為承插式柔性接口鋼管。
[0019]所述埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)方法包括如下步驟: (1)、采用水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽2a加長的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2，按圖2所示將兩節(jié)連接管3連接在目標(biāo)試驗(yàn)管4的兩端，所述連接管3采用承插式柔性接口鋼管；
(2)、再按圖1所示將連接好的目標(biāo)試驗(yàn)管4和兩節(jié)連接管3共同套裝在內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽2a上，兩節(jié)連接管3的另一端分別連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2的兩端接口；
(3)、采用外載荷試驗(yàn)機(jī)1，再按圖1所示將裝好目標(biāo)試驗(yàn)管4的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2放在外載荷試驗(yàn)機(jī)I的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2和目標(biāo)試驗(yàn)管4保持水平放置；
(4)、同時啟動外載荷試驗(yàn)機(jī)I和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2，進(jìn)行內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加載試驗(yàn)。
[0020]本發(fā)明通過對內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽2a進(jìn)行加長，使內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)2具有同時試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)試驗(yàn)管4和連接管3相加的能力。本發(fā)明中的連接管3采用的是承插式柔性接口鋼管，由于鋼管是一種環(huán)向強(qiáng)度較高、剛度較低的壓力管材，本發(fā)明巧妙利用了鋼管這一特點(diǎn)，與相對剛性較大的目標(biāo)試驗(yàn)管4組合起來，在進(jìn)行內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合試驗(yàn)時，通過鋼管傳遞水壓力，使目標(biāo)試驗(yàn)管4環(huán)向全斷面受拉，模擬了埋地壓力管受內(nèi)水壓作用的效應(yīng);同時，在外荷載試驗(yàn)機(jī)加荷梁1.3的作用下，目標(biāo)試驗(yàn)管4產(chǎn)生與埋地狀態(tài)相同的管頂管底純彎、管側(cè)大偏心受壓的效應(yīng)，此時鋼管由于環(huán)向剛度較低，其抵抗外荷載的貢獻(xiàn)可以忽略不計，而由于鋼管的接口和目標(biāo)試驗(yàn)管4的接口相同，均為承插式柔性接口，目標(biāo)試驗(yàn)管4在進(jìn)行外荷載試驗(yàn)時在受力方向會出現(xiàn)一定量的變形，承插式柔性接口能在目標(biāo)試驗(yàn)管4有一定變形量的情況下仍然保持密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備，包括外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)，其特征在于:還包括兩節(jié)連接管(3);所述內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)水平放置在外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)上用于裝在目標(biāo)試驗(yàn)管(4)內(nèi)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽(2a)進(jìn)行加長;所述的兩節(jié)連接管(3)分別用于連接在目標(biāo)試驗(yàn)管(4)兩端，兩節(jié)連接管(3)的另一端分別用于連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)的兩端接口。2.如權(quán)利要求1所述的埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)包括上承壓梁(1.1)、加荷油缸(1.2)、加荷梁(1.3)、拉桿(1.4)和下承壓梁(1.5)，上承壓梁(1.1)與下承壓梁(1.5)之間通過拉桿(1.4)連接，所述加荷油缸(1.2)—端連接在上承壓梁(1.1)上，另一端向下連接加荷梁(1.3)。3.如權(quán)利要求1所述的埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述連接管(3)兩端的接口與目標(biāo)試驗(yàn)管(4)兩端的接口相同，連接管(3)為承插式柔性接口鋼管。4.埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、采用水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽(2a)加長的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)，將兩節(jié)連接管(3)連接在目標(biāo)試驗(yàn)管(4)的兩端，所述連接管(3)采用承插式柔性接口鋼管； (2)、將連接好的目標(biāo)試驗(yàn)管(4)和兩節(jié)連接管(3)共同套裝在內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽(2a)上，兩節(jié)連接管(3)的另一端分別連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)的兩端接口； (3)、采用外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)，將裝好目標(biāo)試驗(yàn)管(4)的內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)放在外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)和目標(biāo)試驗(yàn)管(4)保持水平放置； (4)、同時啟動外載荷試驗(yàn)機(jī)(I)和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)(2)，進(jìn)行內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加載試驗(yàn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及埋地剛性壓力管道的內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加荷試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法。所述試驗(yàn)設(shè)備包括外載荷試驗(yàn)機(jī)和內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：還包括兩節(jié)連接管；所述內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)水平放置在外載荷試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)空間內(nèi)，內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)上用于裝在目標(biāo)試驗(yàn)管內(nèi)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽進(jìn)行加長；所述的兩節(jié)連接管分別用于連接在目標(biāo)試驗(yàn)管兩端，兩節(jié)連接管的另一端分別用于連接內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的兩端接口。所述試驗(yàn)方法是先將兩節(jié)連接管連接在目標(biāo)試驗(yàn)管的兩端，然后共同套裝在內(nèi)水壓試驗(yàn)機(jī)的水壓試驗(yàn)機(jī)內(nèi)膽上并連接密封，再放在外載荷試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)空間內(nèi)，目標(biāo)試驗(yàn)管保持水平放置，同時進(jìn)行內(nèi)水壓和外荷載聯(lián)合加載試驗(yàn)。本發(fā)明操作簡單，試驗(yàn)結(jié)果直觀真實(shí)。
【IPC分類】G01N3/12, G01N3/10
【公開號】CN105571951
【申請?zhí)枴緾N201610061079
【發(fā)明人】吳悅?cè)? 樊雪蓮, 汪洪濤, 鄭國興, 葉新源, 鐘俊彬, 宣鋒, 陶哲峰, 朱磊, 姚潔, 王曉鵬, 顧赟, 張海鋒, 王濤, 徐英武, 王建斌, 甄理
【申請人】無錫華毅管道有限公司, 上海萬朗管業(yè)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月28日