針對(duì)帶有扣壓式接頭的鋼帶纏繞增強(qiáng)復(fù)合管在內(nèi)壓爆破試驗(yàn)中出現(xiàn)的爆破點(diǎn)靠近接頭的情形,基于薄壁殼理論,提出一種考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的管道爆破壓力計(jì)算模型。分析得到管壁的徑向位移表達(dá)式,指出接頭附近的管壁徑向位移不連續(xù)導(dǎo)致的應(yīng)力集中效應(yīng)是爆破點(diǎn)靠近接頭的主要原因。將2英寸(5.08 cm) 4層增強(qiáng)層管道爆破試驗(yàn)、2英寸(5.08 cm) 6層增強(qiáng)層管道爆破試驗(yàn)作為算例,分別計(jì)算了考慮應(yīng)力集中效應(yīng)情形下兩種管道的爆破壓力,并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值對(duì)比,結(jié)果顯示二者符合程度良好。通過該模型得到的管道爆破壓力可為復(fù)合管生產(chǎn)廠家和施工單位評(píng)估其爆破壓力提供一定參考。

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圖1鋼帶纏繞增強(qiáng)復(fù)合管扣壓式接頭結(jié)構(gòu)示意

鋼帶纏繞增強(qiáng)復(fù)合管的結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)層高密度聚乙烯(HDPE)層(用于輸送介質(zhì)以及隔絕來自介質(zhì)的腐蝕)、外層HDPE層(用于隔絕來自外部環(huán)境的沖擊并保護(hù)中間增強(qiáng)層)、中間螺旋纏繞的鋼帶增強(qiáng)層。管道接頭與接頭之間通過螺栓法蘭連接，接頭與管道之間通過接頭內(nèi)外套筒之間帶鋸齒腔壓緊管壁而形....

圖2增強(qiáng)層內(nèi)外表面壓力分布示意

σθ———第k層環(huán)向應(yīng)力，MPa。通過求解式(3)，可求得p與σθ之間的關(guān)系:

圖3管道端部笛卡爾坐標(biāo)系

在管道接頭結(jié)合部建立笛卡爾坐標(biāo)系，其中x沿管道軸向，y沿管道徑向，如圖3所示。假設(shè)管道體內(nèi)不存在質(zhì)量力且接頭為剛性材料，則可認(rèn)為靠近接頭部分的管壁的徑向位移為0[13-14]。對(duì)于帶有多層增強(qiáng)層的復(fù)合管，采用上節(jié)中推導(dǎo)的等效內(nèi)壓表達(dá)式(4)表示某單層增強(qiáng)層內(nèi)表面壓力，則考慮應(yīng)力集....

圖4不同內(nèi)壓載荷下管壁徑向變形趨勢

式(7)中，x和r分別為自變量，可知在該理論模型中管道增強(qiáng)層的徑向位移不僅與該增強(qiáng)層的半徑有關(guān)，亦和所考慮的點(diǎn)的軸向位置有關(guān)，即在內(nèi)壓載荷下鋼帶層徑向位移會(huì)隨軸向位置的變化而變化[15-16]。圖4所示的算例表明，受內(nèi)壓載荷且端部全約束的管道其徑向位移會(huì)沿軸向變化。在管道接頭的結(jié)....

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