预应力钢筒混凝土管(PCCP)设计系统软件的开发.pdf
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1、2 0 1 0年第 2期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT P R0DUCTS 201 0 N0 2 Ap r i l 预应力钢筒混凝土管( P C C P ) 设计系统软件的开发 王荣鲁 , 窦铁 生 , 王东黎 。, 刘江 宁 ( 1 中国水利水电科学研究院, 北京, 1 0 0 0 3 8 ; 2 水利部水工程建设与安全重点实验室, 北京 1 0 0 0 3 8 ; 3 北京市水利规划设计研究 , 1 0 0 0 4 4 ; 4 北京河山引水管业有限公 司, 1 0 2 4 2 3 ) 摘要 : 分析 了 P C C P的计算 原
2、理 和计算步骤 , 利用 P C C P所依据 的 AN S I A WWA标准 中的计算 方法和基本公式 , 在系统整理 和理解 国内外 相关计算规 范的基础上 , 采用 V C + + 6 0为开发工具 , 开发出了符合 中国设计规范 、 材料参 数及设计 习惯 的软件 , 使其 能在工程设计人员 的设计 过程中起 到重要的辅助作用 。 关键词 : P C C P ; 功能划分 ; 计算 流程 ; 软件开发 中图分类号 : T U 5 2 8 7 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 0) 0 2 3 9 0 3 O前 言 预应力钢筒混凝
3、 土管 ( P C C P ) 是 由预应力 钢丝 、 钢 筒 、 混凝土构成的复合管材 。早 在 2 0 世 纪 8 0年代 , 我 国就开始探索 大 口径 P C C P的生产 技术 ,但 限于 当时 国情 , 仅对管道设计标准进行 了学 习掌握 , 对制 造工艺 及制造设 备进行了一定程度的研究分析 ,未对 管道结 构进行过深入细致的研究 。 2 0世纪 9 0年代 , 我 国引进 了 国外 的 P C C P生 产 工 艺 ,已 经 能 够 生 产 D N 6 0 0 D N 4 0 0 0的各种规 格管材, P C C P也越来 越多地 用于给 排水 、 电力 等工程 】 。我国南水
4、北调 中线工程 总干渠北 京段采用 4 m超大管径的 P C C P双线布置 , 这在 我 国尚 属首次 , 在 世界范围 内也是不多见 的。现在 , 我 国的管 道制造工艺 已基本过关 , 设备制造也 已具有相 当水平 , 基金项 目: 十一五科技 支撑计 划 ( N o 2 0 0 6 B A B A 0 4 ) , 国家 自然基 金项 目( 5 0 9 7 9 1 1 6 ) , 中国水 利水 电科 学研 究院 2 0 1 0年院专项 资助 项 目。 能吸 收变形 的能量 , 削弱裂缝 的形成 , 这种 影响 , 即使 在混凝土固化后 的较长时间里 , 也多少会存 在。因此 , 我们一方
5、 面力求 管片蒸 养温度低一些 ,以缩小 最终降 温幅值 ; 另 方面 , 拆模后 , 在车间里多放置一些 时间 , 让 温度降低 些再 下水 , 以减小温度骤降 。 ( 4 ) 采用水化热 较缓释放的水泥 , 并掺加粉煤灰 水泥 细度太 细是 眼下水 泥的通病 ,我们注 意检测 水 泥的细度 , 不使用 细度 过细的水泥 , 以免水化 热过分 集 中 。此外 , 在混凝 土 中掺人 1 0 - 2 0 的粉 煤灰 ( F ) , 一方面 降低水化热 , 另方 面 由于 二次水 化 , 对 固化 后及 2 8 d后 的后期裂缝具有 补偿收缩 的作 用 ,因而可 以改善后期裂缝 。 4结语 管片
6、原生裂缝 的成 因多种 多样 , 交相为害 , 推波助 而对管道结构 的研究几乎 空 白,致 使工程设计人 员对 结构设计方法 的选用产生 困惑。 目前我 国工程设 计及 制造仍 普遍采用 美 国 A N S U A WWA C 3 0 4标 准, 但是 由 于 A WWA C 3 0 4设计标 准配 套软件 采用的参数取值 与 国内相关标准不衔接 , 使用 不方便 , 设计人员经 常需 要 在参数选择方面进行反复 的换算 。 因此 , 依 据国内的相 关标准和材料 的参数取值 ,开发符 合 中国设计人员操 作习惯 的 P C C P设 计软 件非 常必要 。本 软件 以 V C + + 6
7、0为 开发 语 言, 以 A c c e s s为数 据库 系 统进 行 P C C P 的软件开发 。 1 P CCP结构型式Z 3 】 P C C P分 为 内衬 型和埋置 型两种类 型 : ( 1 ) 管芯 由 钢筒 内衬混凝土组成 ,然后通过直接在 钢筒外侧缠绕 高强度钢丝建立预应力制成 的内衬式 预应力钢筒混凝 土压力 管 ( P C C P L ) ; ( 2 ) 管芯 由钢筒 嵌置 在管壁 混凝 土中组成 ,然后 通过在外层混凝土 表面缠绕高强度钢 澜 ; 因此 , 对 付的办法看来也得各种各样 , 互为补充 , 联 合 防控。本 文结合生产实践 , 研究 了塑性 裂缝 、 干缩
8、裂 缝 与温差裂缝的部分机理和针对性措施 ,获得 了对症 的效 果。 但 由于水平 限制 , 难免还存在一些认识上 的问 题 , 有 的措施 也许不得 要领 , 甚至有 负面 作用 , 也 未可 知。 我们 意在抛砖 引玉 , 推动探索 , 集思广益 , 为进一步 提高地铁管片的产品质量贡献力量 。 参考文献 : 1 1吴中伟 , 张鸿直 膨胀 混凝 土 收稿 日期 : 2 0 1 0 - 0 1 - 1 4 作者简 介: 何 国金 ( 1 9 6 6 一) , 男 , 副总经理 、 工程师 。 通讯 地址 : 杭 州市萧山区义桥镇联三村 联 系电话 : 1 3 8 0 6 5 0 4 8 1
9、 6 3 9 2 0 1 0年第 2期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 2期 丝建立预应力制成 的埋置式 预应力钢筒混凝土压力管 ( P C C P E ) 。两种型式 的 P C C P均需 制作砂 浆保护层 , 具体见 图 l 。 砂浆保护层高强钢丝 薄钢筒 - : f Il : l : n _ L : j : n i _ _ - I 一 0 : - 。 I 混凝 土 内衬 内衬式管( P C C P - L ) 砂浆保护层 高强钢丝 。 : 。 c _ : 。 。 。 : 。 - : : 。 : 。 。 - - , 。 0 。 f _ - : 。 一 j - - : 保护层厚度 管芯 厚
10、度 保 护层厚 度 管芯厚度 管芯混 凝土 薄钢 筒 埋置式管( P C C P E ) 图 1 内衬式和埋置式 P C C P管壁 截面示意 图 P C C P管道主要由以下几部分组成I 3 : ( 1 ) 钢筒 : 抗 渗和传递荷 载作用 下管身 中出现 的 纵 向力 。( 2 ) 混凝 土管芯 : 嵌埋有钢筒 , 使 管材具有 刚 性管 的特性,保护嵌埋 的钢筒 免受外界 环境 的侵蚀 。 ( 3 )管芯外预应力钢丝 :承受 由内外荷 载产生 的复合 应变应力 。( 4 ) 砂浆保 护层 : 保护预应力钢丝不受外界 的侵蚀或在冲击等外力作用下产生的破坏 。( 5 ) 承插 口接头 : 使
11、管道问柔性结合, 可承受 一定的不均匀沉 降 变形, 胶圈可防止管道接头渗漏。 2软件系统分析设计 2 1 软件的功能划分 P C C P的设 计 软 件 ,可 根 据 美 国 A N S I , A WWA C 3 0 4 2 0 0 7标准 , 对 P C C P进行设计 和检 验计算 , 在单 位 制上可分别选择 美 国 U S和 国际 S I 两种单位制 , 同 时设计和检验中还可考虑多种 中国材料及荷载规范的 要求 。 软件采用工程管理数据库和材料数据库 ,对设计 工程和材料参数进行管理 。计算功能包括 管子设 计计 算 , 配筋计算 、 检验计算 、 管子应力计算 、 工程量统计等
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