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          管材環剛度和環柔度試驗區別解析
          發布時間:2019-06-18瀏覽次數:74

          壓力管道的承受的負載有內部壓力和外部的壓力。通常內部壓力產生的應力是造成管材破壞的主要因素,破壞的形式是管壁內的拉應力造成的變形過大和破裂(塑料管通常是由蠕變造成)。設計時一般先按承受內壓,選擇材料和結構數據(如壁厚),然后再考慮外壓負載進行設計驗算,必要時修改結構數據。

          外壓負載比較復雜,主要包括土壤重量和地面產生的靜負載,以及運輸車輛經過時產生的動負載。塑料埋地排水管承受負載的機理也比較復雜,因為塑料管屬于柔性管(Flexible Pipe),在外壓負載下管材和周圍的土壤(回填材料)產生管土共同作用。換句話說,是管材和周圍土壤(回填材料)共同來承受外壓負載。


          決定埋地柔性管外壓負載下變形量的一方面是負載的大?。ü街蟹肿硬糠郑?,另一方面是管材結構性能和周圍土壤結構性能兩者之和(公式中分母部分的兩項)。

          根據承受負載的管土共同作用,從以上公式中我們可以看到管材的結構性能是決定能否承受負載的重要參數。這個管材參數(抗外壓負載)由三個由管材材料、結構和尺寸決定的因素(Ep Ip ro):

          Ip----管道縱截面每延米管壁的慣性矩(m4/m

          所以,從理論上講,每當我們進行塑料埋地排水管設計時必須首先知道這三個數值,然后才能放在公式中去設計計算。從道理上講,如果設計時根據了這三個數值,生產企業提供的管材就要保證這三個數值。

          而且,在設計確定以后,如果要求制造廠保證這三個數值都不變也是很不現實的。

          國際標準ISO對于環剛度S的定義是(見ISO9967 Annex A):

          所以,計算豎向管道變形量的公式可以直接用環剛度數值表示為

          D=2 ro, = =8Sp

          國家標準GB/T 9647-2003測定環剛度的方法比較簡單:按要求的方法在兩個平行的平板間壓縮一段管材,測量在管直徑方向變形達到3%時的作用力F,就可以按照以下公式計算出管材的環剛度:

          L –試樣長度(m

          為什么用此標準方法實際測量出來的環剛度可以確認為就是我們需要的EI/D數值呢?

          國際上都廣泛應用環剛度這個數值指標來表示塑料埋地排水管的抗外壓負載能力。因為:1)不需要知道彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計算半徑ro的確切數值,只要知道環剛度Sp的數值就可以進行設計計算;

          3)生產廠只要保證環剛度達到要求,不必保證彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計算半徑ro都達到要求。而且環剛度在生產廠可以通過經常檢測進行控制。

          有的企業不按國家標準GB/T 9647-2003(等同ISO 9969:1994)測定(例如,不用平行平板而用兩V型板壓縮,或者在管側加限制。),但是把測出的數值稱為環剛度。用戶據此設計計算必然失誤。


          什么是環柔度


          簡單來說,環剛度是在規定下壓速率情況下,下壓管材平均內壁的3%變化值,套入公式計算出的實驗結果。而環柔度是規定下壓速度情況下,下壓管材平均外壁的30%。由此可見,這兩個試驗雖然試驗步驟相似,但對于下壓行程的取值是不一樣的,環剛度是通過環剛度試驗機中內經測量裝置,在試驗過程中測量內壁變化的3%,而環柔度是在試驗前準備中,就在環剛度試驗機軟件中規定好了下壓的行程,也就是外壁的30%。


           標準:

           符合GB/T9647、ISO9969、ASTM D2122等標準要求。

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