地埋管的性能極限

　　地埋管的性能

　　對于地埋管同多數(shù)結(jié)構(gòu)物一樣，在設(shè)計中常考慮以下性能：管壁破壞(應(yīng)力)、管壁壓屈、撓曲、曲率反向(超撓曲)、應(yīng)變界限、剪切荷載、疲勞、成分分離。

　　①管壁破壞  管壁破壞用于描述延性材料的局部屈服，或脆性材料的破裂失效。這一性能是在壁內(nèi)應(yīng)力達(dá)到管材的屈服應(yīng)力或強(qiáng)度時達(dá)到的。環(huán)向壓縮應(yīng)力是主要因素。有事，彎曲應(yīng)力也可能導(dǎo)致管壁破壞。

　　②管壁壓曲  壓曲不是一種強(qiáng)度的性能，但可能由于韌性不夠而發(fā)生。壓曲現(xiàn)象對于承受內(nèi)部真空、外部靜壓或高士壓的柔性管出現(xiàn)的可能性較大。管的柔性越大，管壁結(jié)構(gòu)在抵抗曲壓方面就越不穩(wěn)定。

　　③撓曲  撓曲是一項用于柔性管和半剛性管或半柔性管的設(shè)計參數(shù)。  柔性管產(chǎn)品有撓曲設(shè)計，而往往是根據(jù)帶系數(shù)的性能。對于特定產(chǎn)品，計算出來的設(shè)計撓度應(yīng)等于或小于設(shè)計撓度。傳統(tǒng)使用Spangler的衣阿華公式。

　　④曲率反轉(zhuǎn)  曲率反轉(zhuǎn)上一種撓曲現(xiàn)象，如果撓度收到控制，就不會發(fā)生。塑性鋼管的曲率反轉(zhuǎn)性能是在衣阿華公式發(fā)表不久后制定的。當(dāng)時認(rèn)定波紋鋼管在大約20%撓度時會開始曲率反轉(zhuǎn)。那是設(shè)計要求撓度為5%，從而提供了結(jié)構(gòu)系數(shù)為4。

　　⑤應(yīng)變  應(yīng)變與撓度有關(guān)。通常只有脆性的、組合的或填充料多的材料才有受控于應(yīng)變的安裝設(shè)計。

　　⑥彎曲應(yīng)變  大多數(shù)實壁管可采用橢圓形的假設(shè)得出式來計算彎曲應(yīng)變。

　　⑦縱向應(yīng)力  較長管安裝設(shè)計和施工應(yīng)使縱向應(yīng)力小，產(chǎn)生縱向應(yīng)力的原因包括：熱膨脹、縱向彎曲、泊桑效應(yīng)。

　　⑧剪切荷載  剪切荷載往往伴隨縱向彎曲。其原因通常可歸于不均勻彎曲或差別沉降。剪切力可能很大，變化也大，局部化，不容易定量分析。

　　⑨疲勞  對重力流和壓力流管道，疲勞性能應(yīng)予以考慮。由于交通負(fù)荷造成的反復(fù)應(yīng)力通常不考慮，除非埋深淺或覆土小。

　　疲勞壽命是指膨脹節(jié)波紋管經(jīng)受循環(huán)載荷作用直至破壞時的次數(shù)。波紋管在工作時，它的波峰和波谷常處在塑性應(yīng)力范圍內(nèi)，很容易再較低的循環(huán)次數(shù)下產(chǎn)生疲勞失效。因此疲勞壽命是膨脹節(jié)文官的基本性能之一。

　　1、材料的疲勞設(shè)計

　　材料承受循環(huán)荷載時，能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)是與交變應(yīng)力幅有關(guān)的。兩者的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線，即所謂S-N曲線。典型的疲勞曲線再循環(huán)周次附近往往會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，膨脹節(jié)用波紋管屬于典型的低周疲勞部件。

　　2、地埋管用U形波紋管的疲勞壽命

　　對U形波紋管的疲勞壽命預(yù)測，應(yīng)考慮波紋管的應(yīng)變集中。

　　計算波紋管的疲勞壽命較著名的有以下幾種：

　　EJMA標(biāo)準(zhǔn)法

　　kellogg法

　　濱田一竹園法

　　以上介紹的各種地埋管疲勞壽命設(shè)計方法，除修正的濱田一竹田園法與彈塑性分析有聯(lián)系外，其余方法均是采用線彈性應(yīng)力分析和實驗結(jié)果回歸而得出的。