1疲劳试验 1.1试验概要 一般通过道路的管道。由于承受土压力等静荷载和载重车等反复作用的动荷载,故需要以分析静荷载加东荷载对管体的耐久性影响。 试样取FRPM型150管径。管径厚6mm,管长100cm,试验至发生破坏时,查明其动荷载周期数和应力,静态挠度的关系以及破坏形态。 试验装置如图1示。 1.2试验条件 (1)温度:常温(5-15℃) (2)振动次数:400周期/分钟 (3)振幅:标称直径的±1%(按内径800mm时为8mm) (4 )静荷载下的挠度(%):按标称直径的百分数10,15,18,21,24系列考虑 (5)试验数2根 (注)对于静荷载,以挠度来表征 对于动荷载,以标称直径的挠度基础上±1%变化来表征。 就表征动荷载试验条件而言,按地中埋管情况,路面有2辆载重20T卡车同时通过时,依苏巴库伦公式求算得:土层覆盖3m时的挠度量约2.1mm,仅相当于标称管径0.3%以下,故可以为现采取动态挠度量±1%的试验条件是较为苛严的. 1.3试验结果 试验结果示于图2中的直线(A) 由图2可确定107次振动周期未达疲劳界限,按该直线外推的补插推断疲劳界限是在108次震动周期以后. 此外,图2中(B),(C)直线是标称直径相应为100,200mm的RPMP管在玻璃钢所实验室曾做实验结果,可见(A)(B)(C)大体一致. 2.安全系数 安全系数S1=S11*S12 S11-----由于形变的因素 S12-----其他因素 由形变试验结果(见图3)可据以推断.既按图3显示的形变出现起始破坏的临界应力与累积小时(折合年数)关系求得,或如下表所示. | 40 | 50 | 60 | 70- | 100 | 形变极限的应力0(kgf/cm2) | 2522 | 2512 | 2504 | 2497 | 2480 | 形态系数0/0。 | 0.81 | 0.81 | 0.81 | 0.8 | 0.8 |
?表中数据关系式0=0。-M log t式中: 0----累积时间作用下出现破坏的应力(kgf/cm2) 0。----初始出现破坏的应力。3110kgf/cm2 t--------累积时间作用下出现破坏的小时数(h) M-------RPMP材料随时间特性变坏的常数。M=1.06 由表中数据可取形变系数为0.8.再考虑分散性影响计入5%,就有下列算式结果: S11=1/0.8*0.95= 1.32 再假设S12WEI? 2,可得 S1=S11*S12=1.32*2=2.64 3.FRPM管耐用年数的推算 基于往复疲劳减衰的关系曲线(图2)来推算寿命时,其前提条件有: - 每天大型载量车的通行量按10000台/天
- 容许挠度以管径的5%为限
- 安全系数为
此外,对形变因素项添加由于往复作用至破坏时的静挠度, 有静挠度=5%*2.64=13.2% 把图2所式关系延伸且取其后续部分充分显示图4,则按静挠度13.2%界限判别可推断,RPMP管耐用年数不少于60年. 表1各种电缆保护管性能指标综合比较 性能 | 玻钢夹砂管 | 钢管 | 水泥管 | PVC管(U) | 比重g/cm2 | 2.0 | 7.8 | 2.1 | 1.4 | 导热系数 | 0.3 | 6.8 | 0.13 | 0.3 | 拉伸强度MP。 | 175 | 240 | 20-25 | 40-60 | 弯曲强度MP。 | 199 | 260 | 20-30 | 10-20 | 热变型温度℃ | 135 | / | / | 40-60-(93) | 扁平破坏强度MP。 | 100 | 360 | 20-30 | 13?? 17 | 比强度O/r | 160 | 90 | 1.2 | 27 | 涡流效应 | 无 | 有 | 无 | 无 | 耐蚀性 | 好 | 差 | 差 | 般 | 外观 | 内壁光滑,对电缆无伤害 | 内壁粗糙 | 内壁粗糙 | 内壁光滑 |
由表1可见夹砂的玻璃钢电缆保护管其综合性能均优于其他管材,是城网改造,市政工程,机场建设中的理想产品。 以敷设同样长度的电缆(1LM),同样电缆直径,用不同的管材作保护管,其综合造价分析比较见表2 表2不同材料电缆保护管综合造价比较表 项目 | 玻璃夹砂管 | 钢管 | PVC | 多孔水泥管 | 规格 | θ150*5 | θ150*4.5 | θ150*4.5 | θ150 | 质量kg/m | 4.8 | 19.8 | 3.1 | 96 | 单价元/m | 80 | 108.9 | 20 | 85 | 管材成本(元) | 80000 | 108900 | 20000 | 85000 | 连接材料 | 1370 | 4500 | 3400 | 13600 | 钢筋混凝土(元) | / | / | 56000 | 44000 | 安装费用(元) | 2000 | 4400 | 6000 | 18000 | 合计(元) | 83370 | 117800 | 85400 | 190600 |
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