【摘要】：隨著管線結(jié)構(gòu),尤其是高水頭水電站和超高壓輸氣輸油管線的發(fā)展,壓力管道的創(chuàng)新與實(shí)踐越來(lái)越多引起了工程技術(shù)與學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注�，F(xiàn)行的壓力管道多選用鋼襯鋼筋混凝土壓力管道(Steel Lined Reinforced Concrete Penstocks:SLRCP)和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe:PCCP)等管道結(jié)構(gòu)形式,但在管線工程長(zhǎng)期的發(fā)展與實(shí)踐中,發(fā)現(xiàn)上述兩種管道形式,包括早期的普通混凝土管道,由于材料本身的局限性(強(qiáng)度低、韌性差、耐久性不好,抗腐蝕能力差等)和施工局限性(制作偏差、設(shè)計(jì)失誤、環(huán)境因素)等原因,致使壓力管道產(chǎn)生了各種各樣的缺陷和損傷,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力下降或結(jié)構(gòu)破壞。因而,采用新型材料創(chuàng)新壓力管線的結(jié)構(gòu)形式就顯得尤為重要。本文就是在這樣的背景下,采用活性粉末混凝土(Reactive Power Concrete:RPC)材料,提出RPC壓力管道,創(chuàng)新了管道結(jié)構(gòu)形式,并對(duì)新型的RPC壓力管道開(kāi)展了試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)理論研究,取得了初步的試驗(yàn)成果和理論成果,這些成果將成為推動(dòng)管線結(jié)構(gòu)發(fā)展的源動(dòng)力之一,必定會(huì)取得重要的理論意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。RPC材料作為一種新型超高性能混凝土,以其高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性、高耐腐蝕性和高體積穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),基本滿足了混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)材料的本質(zhì)需求,現(xiàn)已成功應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、核電安全殼結(jié)構(gòu)、耐火耐腐結(jié)構(gòu)等多種領(lǐng)域。但在管線方面的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外有其應(yīng)用前景和潛力的報(bào)道,但實(shí)質(zhì)性的研究和推廣應(yīng)用還處于空白。本文采用理論分析和試驗(yàn)研究的方法,旨在解決RPC壓力管道推廣應(yīng)用中遇到的基礎(chǔ)性的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題提供試驗(yàn)支撐和理論支撐,其主要的工作如下:1通過(guò)文獻(xiàn)查閱和工程調(diào)研,指出了RPC材料力學(xué)性能及其材性的優(yōu)越性,并對(duì)現(xiàn)行壓力管道設(shè)計(jì)理論和工程應(yīng)用中的問(wèn)題進(jìn)行了綜述,找到了現(xiàn)有管線存在的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題,并針對(duì)現(xiàn)有管線結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題,提出了新型的RPC壓力管道結(jié)構(gòu)形式。2介紹了現(xiàn)有混凝土管道設(shè)計(jì)理論,并采用類(lèi)比的方法對(duì)RPC壓力管道設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了初步探索。3試制了RPC材料,并通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定了該批RPC材料的立方體抗壓強(qiáng)度、棱柱體抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和彈性模量。試驗(yàn)結(jié)果顯示,本實(shí)驗(yàn)試制的RPC立方體抗壓強(qiáng)度達(dá)到149.7MPa,棱柱體抗壓強(qiáng)度達(dá)到112.3MPa,抗折強(qiáng)度達(dá)到19.2MPa,彈性模量為50.8GPa,而且通過(guò)試驗(yàn)可知,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差在0.92-5.7之間,由此判定本文試制的RPC材料材性較為穩(wěn)定。4試制了RPC管道,開(kāi)展了RPC管道內(nèi)壓承載能力的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)中,通過(guò)逐級(jí)加載,闡述了RPC管道的裂縫發(fā)育機(jī)理、荷載與應(yīng)變關(guān)系、荷載與徑向位移關(guān)系及RPC管道的開(kāi)裂荷載、正常使用極限荷載(裂縫寬度達(dá)到0.2mm時(shí)的荷載)和極限承載荷載等問(wèn)題,指出了RPC壓力管道的可行性與先進(jìn)性。實(shí)驗(yàn)表明:(1)未配筋的RPC管的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)格類(lèi)似的碳纖維、玻璃纖維加固過(guò)的鋼筋混凝土管道;(2)內(nèi)徑500mm,外徑590mm的RPC管,開(kāi)裂荷載約為0.93 MPa,混凝土開(kāi)裂后,由鋼纖維繼續(xù)承擔(dān)荷載,所以管道能夠繼續(xù)承載,且由于鋼纖維的阻裂作用,裂縫開(kāi)展較為緩慢,當(dāng)內(nèi)壓增大到1.08MPa時(shí),裂縫的寬度達(dá)到0.2mm。到達(dá)正常使用極限荷載(裂縫寬度達(dá)到0.2mm時(shí)的荷載),此時(shí)的徑向位移約為1.4 mm,與經(jīng)過(guò)碳纖維、玻璃纖維加固后的鋼筋混凝土管達(dá)到正常使用極限荷載時(shí)的產(chǎn)生的徑向位移大小相似。5在總結(jié)全文基礎(chǔ)上,找到了進(jìn)一步推廣RPC管線結(jié)構(gòu)所遇到的問(wèn)題,指明了進(jìn)一步努力的方向,并基于現(xiàn)有的試驗(yàn)和理論成果,預(yù)構(gòu)了一種新型RPC-NC復(fù)合預(yù)應(yīng)力管,為RPC管道的進(jìn)一步應(yīng)用做出了預(yù)測(cè)。最后,以期本文的研究成果在推動(dòng)RPC管道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方面做出貢獻(xiàn)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TU528.73

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鞠彥忠;王德弘;康孟新;;不同鋼纖維摻量活性粉末混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

2 杜任遠(yuǎn);黃卿維;陳寶春;;活性粉末混凝土橋梁應(yīng)用與研究[J];世界橋梁;2013年01期

3 安明U，

本文編號(hào)：2500421