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    新型式管道的壓力實驗技藝剖析

    2019-06-05   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港營管部獲悉:地質條件西南給排水根據地質部門提供的地質報告,過江管處地質情況如下:①低液限細粒土:成分以石英、長石為主,含少量卵礫石。層厚0.41.8m。②含砂質礫:卵礫石含量占50%以上,粒徑一般0.22cm,大者可達5cm,亞圓形,多呈中等風化,充填物以中粗砂為主。層頂埋深0.05.1m,層厚0.30.8m。③含卵石土:卵石含量占5065%,粒徑一般210cm,大者可達12cm,橢球狀、亞圓形,多呈中等風化,充填物以中粗砂為主。按其密實程度可劃分為稍密、中密和密實。層頂埋深0.53.3m,層厚0.43.5m。④泥質粉砂巖:泥質、粉砂質結構,薄至中厚層狀構造,層理清晰,產狀近水平。巖石組織結構大部分破壞,風化裂隙很發育,巖心以碎塊狀為主。巖體破碎,呈碎裂狀結構,巖體基本質量等級為V類。
      
      設計方案設計思路根據當地相關部門的要求,過河管道的建設不能影響城市景觀,不能影響河道的河勢穩定,不能影響河道的行洪能力,因此,過河管只能敷設于河床下穿越河道。由于本工程輸水管道所輸送的介質為凈水,水量大,設計使用年限長(50年),未預留備用管道,因此設計中考慮管道使用期安全情況下,采用挖槽、管道安裝、回填保護的設計方案。
      
      設計方案過河位置的選擇本次設計的過河管道擬在南山腳下橫穿安昌河,在此附近的安昌河上已建有南河閘壩。南河閘壩是安昌河綿陽城區河段上的一座集蓄水、防洪、城市觀光等功能于一體的綜合性市政工程,可對安昌河水位進行調節。當南河閘壩開閘放水后,大部分河道將無水通過,便于施工。南河閘壩壩前的回水區內,水流較緩,有利于過河管道和岸坡的穩定,主河道在泥沙沖淤平衡后也會比天然情況下更趨于穩定。為了充分利用南河閘壩的有利作用,在征得相關部門同意后,本工程過河管過河位置選擇在南河閘壩上游100米處。
      
      中國鋼管信息港營管部獲悉:管道敷設深度的確定在不影響河道的行洪能力的前提下,管道的敷設深度主要取決于該段河道的沖刷深度。只要將管道埋置于局部沖刷或最大沖刷深度以下,并采取一定的抗沖措施,管道的安全性是可以得到保證的。
      
      水壓試驗前的管端后背設計壓力管道水壓試驗時,在水壓作用下管端將產生巨大的推力,該推力全部作用在試驗段的后背上。如果后背不堅固,管段會出現很大的縱向位移,導致接口拔出甚至管身產生環向開裂事故。根據水壓試驗的實踐經驗,當管道采用剛性接口,管徑小于600mm時,若后背結構認真處理后,發生事故的概率較小。
      
      而當管徑大于600mm后,必須對試驗管道端部的第一個接口采用柔性接口或采用特制的柔性接口堵板。這樣做的目的是,一旦后背產生位移時,上述措施可將微小的位移量吸收;試壓時也可通過對柔性接口位移的監測及時采取措施防止事故發生。
      
      水壓試驗前后背必須進行認真設計,后背抗力的計算一般按被動土壓力理論進行:B≥KREp式中:B后背墻的寬度(m);K安全系數1.5~2.0;R管道蓋堵水壓力傳遞給后背的總推力(kN)。
      
      式中:P試驗壓力(MPa);D蓋堵內徑(mm);Ep每米寬度被動土壓力。Ep=rH(H2+h)tg2(45°+ψ2)(kN/m)式中:r土的重力密度(kN/m3);ψ后背土體內摩擦角(°);H后背墻高度(m);h后背墻上的土壤高度(m)。設計時還應注意:沿后背墻受力方向的土層厚度應大于7m.總推力R的作用點,應位于后背墻的縱向中心線上,其高度位于后背墻水平軸線下,一般為墻高的1/3~1/5處。
      
      預升壓試驗與管道內氣體排除在進行正式水壓試驗之前,常常需要進行多次預升試驗,其目的是將管道內空氣排凈。如果氣體未排除近進行水壓試驗,所測定的滲水量是不真實的,滯留在管道內氣體形成氣囊會影響測試效果,嚴重時由于管內氣體受到壓縮還可能將管道脹裂。
      
      預升壓試驗,出現下列三種情況之一時,可以認為管道內氣體沒有排除干凈:1.3.1已充滿水的管道升壓時,雖然水泵不斷向管道內充水,但升壓很慢。用手壓泵向管道內充水,隨手壓泵柄上下搖動,壓力表指針擺動幅度較大,讀數也不穩定。當水泵升至80%試驗壓力時,停止升壓,然后打開放水閥門,放水時水柱中帶有“突突”的響聲并噴出了許多氣泡。
      
      中國鋼管信息港營管部獲悉:為了盡快排除管道內空氣,減少預升壓次數,提高工作效率,應按下面辦法進行灌水:1.3.4管道灌水應從下游緩慢注入,并在試驗管段的上游管頂及管段中的凸起點設排氣閥,將管道內的氣體排除。
      
      管道灌水時水流速度不可太快,應使管道的水量與管道的排氣量相匹配,如果進水速度太快,而所設排氣孔又小,管道內的氣體就會滯留在內。試驗時恒壓的方法的確定“規范”第10.2.11規定:水壓升至試驗壓力后,保持恒壓檢查接口、管身無破損及漏水現象時,管道強度試驗為合格。由于管道的滲水,當水壓升到試驗壓力后在10min內壓力會有所下降,不可能保持10min內壓力的恒定。管道的強度試驗是為保證管道在特殊的情況下(如水錘)仍處于安全運行狀態而采取的一種檢驗方法,因此在試驗過程中,只要壓力始終不低于所要求的檢驗壓力就能保證管道的正常使用。所以在實際操作時是將水壓升到略高于試驗壓力的0.01~0.02MPa之后停止升壓,則允許再次升壓,這樣管道內的壓力在10min內雖不是恒定的但它始終大于或等于試驗壓力,這與管道運行時有壓力變化是相似的,從而保證管道達到了設計的強度標準。
      
      嚴密性試驗的滲水量的測定《給排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-97中規定,壓力管道的強度試驗是以水壓升至試驗壓力后,保持恒壓10min,檢查接口、管身無破損及漏水現象時為合格,管道嚴密性試驗時,不得有漏水現象,同時實測滲水量小于或等于“規范”規定允許值時為合格。管道內徑小于或等于400mm的管道,且長度小于或等于1000m的管道,在試驗壓力下,10min降壓不大于0.05MPa時,可認為嚴密性試驗合格。
      
      所謂漏水是指連續不斷的滴水,滲水是指潮濕形成水膜但不向下滴水。判斷嚴密性合格的條件,首先使檢查管道外觀不得有漏水現象,然后再同時實測滲水量不得大于“規范”規定的允許值。
      
      實測管道滲水量的方法有兩種:(1)注水法實驗水壓升至試驗壓力后開始計時,每當壓力下降應及時向管道內補水(但降壓不得大于0.03MPa),使管道壓力始終保持恒定,延續時間不得少于2小時,并測定恒壓時間補入試驗管段內的水量。實測滲水量則按下式計算:q=WTL式中:q實測滲水量(L/min.m);W恒壓時間內補入管道的水量(L);T從開始計時至保持恒壓結束的實踐(min);L試驗管段的長度(m)。
      
      (2)放水法試驗將水壓升至試驗壓力,關閉注水泵進水閥門,記錄降壓0.1MPa所需時間T1;打開注水泵進水閥門,再將管道壓力升至試驗壓力后,關閉水泵進水閥門;打開連通管道的放水閥門,記錄降壓0.1MPa的時間T2時間內從管道放出的水量W;則實測滲水量按下式計算:q=W(T1-T2)L式中:q實測滲水量(L/min.m);T1從試驗壓力降壓0.1MPa所經過的時間(min);T2放水時,從試驗壓力降壓0.1MPa所經過的時間(min);L試驗管段的長度(m)。
      
      中國鋼管信息港營管部獲悉:水壓嚴密性試驗的方法選擇首次采用放水法對引黃一期工程中DN700給水管道工程施工進行水壓試驗。該工程在管道安裝前對管節進行10%的抽檢,檢查結果:管節的承口內徑和插口外徑以及橡膠圈的直徑皆在公差允許范圍內,符合ISO2531相關規定。在試驗中發現,自然降壓0.1MPa所需時間約為1~2d.這說明管道承受破壞性試驗壓力的時間過長,對管道的運行壽命有影響,并且在一定程度上也影響了施工工期。于是,采取了按比例計算0.1MPa所需時間的方法,以自然降壓0.01MPa,0.02MPa和0.03MPa來推算自然降壓0.1MPa所需的時間,從而計算滲水量。后來又發現隨著時間的延續,滲水量越來越小。可見,時間與滲水量并不是成正比例的函數關系,按正比例推算0.1MPa所需的時間顯然是不適合的。經過對比試驗研究,給水管道工程中,水壓試驗的方法改為注水法。
      
      總結有限元網格的劃分是有限元數值模擬中十分重要的一步,針對一些簡單的裁剪曲面,如簡單的四邊曲邊單元,它的邊界常常是十分復雜的,本文借助ACIS平臺和超限插值相結合的方法給出了這種簡單裁剪曲面的網格生成算法,最終的實驗結果表明,該方法比傳統的只在UV參數曲面上劃分的網格質量得到明顯的改善。特別的,與四邊曲邊單元相比較,三角形曲邊單元更方便,適應性更強,文中介紹的算法也可以很容易的擴展到三角形曲邊單元的網格生成。
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