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    新型式管道的压力实验技艺剖析

    2019-06-05   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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     中国钢管信息港营管部获悉:地质条件西南给排水根据地质部门提供的地质报告,过江管处地质情况如下:①低液限细粒土:成分以石英、长石为主,含少量卵砾石。层厚0.41.8m。②含砂质砾:卵砾石含量占50%以上,粒径一般0.22cm,大者可达5cm,亚圆形,多呈中等风化,充填物以中粗砂为主。层顶埋深0.05.1m,层厚0.30.8m。③含卵石土:卵石含量占5065%,粒径一般210cm,大者可达12cm,椭球状、亚圆形,多呈中等风化,充填物以中粗砂为主。按其密实程度可划分为稍密、中密和密实。层顶埋深0.53.3m,层厚0.43.5m。④泥质粉砂岩:泥质、粉砂质结构,薄至中厚层状构造,层理清晰,产状近水平。岩石组织结构大部分破坏,风化裂隙很发育,岩心以碎块状为主。岩体破碎,呈碎裂状结构,岩体基本质量等级为V类。
      
      设计方案设计思路根据当地相关部门的要求,过河管道的建设不能影响城市景观,不能影响河道的河势稳定,不能影响河道的行洪能力,因此,过河管只能敷设于河床下穿越河道。由于本工程输水管道所输送的介质为净水,水量大,设计使用年限长(50年),未预留备用管道,因此设计中考虑管道使用期安全情况下,采用挖槽、管道安装、回填保护的设计方案。
      
      设计方案过河位置的选择本次设计的过河管道拟在南山脚下横穿安昌河,在此附近的安昌河上已建有南河闸坝。南河闸坝是安昌河绵阳城区河段上的一座集蓄水、防洪、城市观光等功能于一体的综合性市政工程,可对安昌河水位进行调节。当南河闸坝开闸放水后,大部分河道将无水通过,便于施工。南河闸坝坝前的回水区内,水流较缓,有利于过河管道和岸坡的稳定,主河道在泥沙冲淤平衡后也会比天然情况下更趋于稳定。为了充分利用南河闸坝的有利作用,在征得相关部门同意后,本工程过河管过河位置选择在南河闸坝上游100米处。
      
      中国钢管信息港营管部获悉:管道敷设深度的确定在不影响河道的行洪能力的前提下,管道的敷设深度主要取决于该段河道的冲刷深度。只要将管道埋置于局部冲刷或最大冲刷深度以下,并采取一定的抗冲措施,管道的安全性是可以得到保证的。
      
      水压试验前的管端后背设计压力管道水压试验时,在水压作用下管端将产生巨大的推力,该推力全部作用在试验段的后背上。如果后背不坚固,管段会出现很大的纵向位移,导致接口拔出甚至管身产生环向开裂事故。根据水压试验的实践经验,当管道采用刚性接口,管径小于600mm时,若后背结构认真处理后,发生事故的概率较小。
      
      而当管径大于600mm后,必须对试验管道端部的第一个接口采用柔性接口或采用特制的柔性接口堵板。这样做的目的是,一旦后背产生位移时,上述措施可将微小的位移量吸收;试压时也可通过对柔性接口位移的监测及时采取措施防止事故发生。
      
      水压试验前后背必须进行认真设计,后背抗力的计算一般按被动土压力理论进行:B≥KREp式中:B后背墙的宽度(m);K安全系数1.5~2.0;R管道盖堵水压力传递给后背的总推力(kN)。
      
      式中:P试验压力(MPa);D盖堵内径(mm);Ep每米宽度被动土压力。Ep=rH(H2+h)tg2(45°+ψ2)(kN/m)式中:r土的重力密度(kN/m3);ψ后背土体内摩擦角(°);H后背墙高度(m);h后背墙上的土壤高度(m)。设计时还应注意:沿后背墙受力方向的土层厚度应大于7m.总推力R的作用点,应位于后背墙的纵向中心线上,其高度位于后背墙水平轴线下,一般为墙高的1/3~1/5处。
      
      预升压试验与管道内气体排除在进行正式水压试验之前,常常需要进行多次预升试验,其目的是将管道内空气排净。如果气体未排除近进行水压试验,所测定的渗水量是不真实的,滞留在管道内气体形成气囊会影响测试效果,严重时由于管内气体受到压缩还可能将管道胀裂。
      
      预升压试验,出现下列三种情况之一时,可以认为管道内气体没有排除干净:1.3.1已充满水的管道升压时,虽然水泵不断向管道内充水,但升压很慢。用手压泵向管道内充水,随手压泵柄上下摇动,压力表指针摆动幅度较大,读数也不稳定。当水泵升至80%试验压力时,停止升压,然后打开放水阀门,放水时水柱中带有“突突”的响声并喷出了许多气泡。
      
      中国钢管信息港营管部获悉:为了尽快排除管道内空气,减少预升压次数,提高工作效率,应按下面办法进行灌水:1.3.4管道灌水应从下游缓慢注入,并在试验管段的上游管顶及管段中的凸起点设排气阀,将管道内的气体排除。
      
      管道灌水时水流速度不可太快,应使管道的水量与管道的排气量相匹配,如果进水速度太快,而所设排气孔又小,管道内的气体就会滞留在内。试验时恒压的方法的确定“规范”第10.2.11规定:水压升至试验压力后,保持恒压检查接口、管身无破损及漏水现象时,管道强度试验为合格。由于管道的渗水,当水压升到试验压力后在10min内压力会有所下降,不可能保持10min内压力的恒定。管道的强度试验是为保证管道在特殊的情况下(如水锤)仍处于安全运行状态而采取的一种检验方法,因此在试验过程中,只要压力始终不低于所要求的检验压力就能保证管道的正常使用。所以在实际操作时是将水压升到略高于试验压力的0.01~0.02MPa之后停止升压,则允许再次升压,这样管道内的压力在10min内虽不是恒定的但它始终大于或等于试验压力,这与管道运行时有压力变化是相似的,从而保证管道达到了设计的强度标准。
      
      严密性试验的渗水量的测定《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97中规定,压力管道的强度试验是以水压升至试验压力后,保持恒压10min,检查接口、管身无破损及漏水现象时为合格,管道严密性试验时,不得有漏水现象,同时实测渗水量小于或等于“规范”规定允许值时为合格。管道内径小于或等于400mm的管道,且长度小于或等于1000m的管道,在试验压力下,10min降压不大于0.05MPa时,可认为严密性试验合格。
      
      所谓漏水是指连续不断的滴水,渗水是指潮湿形成水膜但不向下滴水。判断严密性合格的条件,首先使检查管道外观不得有漏水现象,然后再同时实测渗水量不得大于“规范”规定的允许值。
      
      实测管道渗水量的方法有两种:(1)注水法实验水压升至试验压力后开始计时,每当压力下降应及时向管道内补水(但降压不得大于0.03MPa),使管道压力始终保持恒定,延续时间不得少于2小时,并测定恒压时间补入试验管段内的水量。实测渗水量则按下式计算:q=WTL式中:q实测渗水量(L/min.m);W恒压时间内补入管道的水量(L);T从开始计时至保持恒压结束的实践(min);L试验管段的长度(m)。
      
      (2)放水法试验将水压升至试验压力,关闭注水泵进水阀门,记录降压0.1MPa所需时间T1;打开注水泵进水阀门,再将管道压力升至试验压力后,关闭水泵进水阀门;打开连通管道的放水阀门,记录降压0.1MPa的时间T2时间内从管道放出的水量W;则实测渗水量按下式计算:q=W(T1-T2)L式中:q实测渗水量(L/min.m);T1从试验压力降压0.1MPa所经过的时间(min);T2放水时,从试验压力降压0.1MPa所经过的时间(min);L试验管段的长度(m)。
      
      中国钢管信息港营管部获悉:水压严密性试验的方法选择首次采用放水法对引黄一期工程中DN700给水管道工程施工进行水压试验。该工程在管道安装前对管节进行10%的抽检,检查结果:管节的承口内径和插口外径以及橡胶圈的直径皆在公差允许范围内,符合ISO2531相关规定。在试验中发现,自然降压0.1MPa所需时间约为1~2d.这说明管道承受破坏性试验压力的时间过长,对管道的运行寿命有影响,并且在一定程度上也影响了施工工期。于是,采取了按比例计算0.1MPa所需时间的方法,以自然降压0.01MPa,0.02MPa和0.03MPa来推算自然降压0.1MPa所需的时间,从而计算渗水量。后来又发现随着时间的延续,渗水量越来越小。可见,时间与渗水量并不是成正比例的函数关系,按正比例推算0.1MPa所需的时间显然是不适合的。经过对比试验研究,给水管道工程中,水压试验的方法改为注水法。
      
      总结有限元网格的划分是有限元数值模拟中十分重要的一步,针对一些简单的裁剪曲面,如简单的四边曲边单元,它的边界常常是十分复杂的,本文借助ACIS平台和超限插值相结合的方法给出了这种简单裁剪曲面的网格生成算法,最终的实验结果表明,该方法比传统的只在UV参数曲面上划分的网格质量得到明显的改善。特别的,与四边曲边单元相比较,三角形曲边单元更方便,适应性更强,文中介绍的算法也可以很容易的扩展到三角形曲边单元的网格生成。
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