針對帶有扣壓式接頭的鋼帶纏繞增強復(fù)合管在內(nèi)壓爆破試驗中出現(xiàn)的爆破點靠近接頭的情形,基于薄壁殼理論,提出一種考慮應(yīng)力集中效應(yīng)的管道爆破壓力計算模型。分析得到管壁的徑向位移表達式,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)是爆破點靠近接頭的主要原因。將2英寸(5.08 cm) 4層增強層管道爆破試驗、2英寸(5.08 cm) 6層增強層管道爆破試驗作為算例,分別計算了考慮應(yīng)力集中效應(yīng)情形下兩種管道的爆破壓力,并將計算結(jié)果與試驗值對比,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)廠家和施工單位評估其爆破壓力提供一定參考。

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圖1鋼帶纏繞增強復(fù)合管扣壓式接頭結(jié)構(gòu)示意

鋼帶纏繞增強復(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)境的沖擊并保護中間增強層)、中間螺旋纏繞的鋼帶增強層。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，則可認為靠近接頭部分的管壁的徑向位移為0[13-14]。對于帶有多層增強層的復(fù)合管，采用上節(jié)中推導(dǎo)的等效內(nèi)壓表達式(4)表示某單層增強層內(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層的徑向位移不僅與該增強層的半徑有關(guān)，亦和所考慮的點的軸向位置有關(guān)，即在內(nèi)壓載荷下鋼帶層徑向位移會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沿軸向變化。在管道接頭的結(jié)....

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