埋地式圓形混凝土排污管腐蝕規(guī)律及蝕后力學性能.pdf

1、隨著國民經濟的快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，人們對城市環(huán)境的要求也越來越高。城市地下排污管道是維持城市正常運轉的重要基礎設施，它對城市環(huán)境和市民健康都起著非常重要的作用。地下排污管道處于特殊的工作和受力環(huán)境之中，首先管道是埋設于地下一定深度處的構筑物，在均質土中其圍壓較規(guī)則，呈現(xiàn)管道頂面與底面較大，側面較小的規(guī)律。而在非均質土中其受力就會變得復雜；其次管道內輸送的是生活或者工業(yè)污水，其中含有大量對管道具有腐蝕作用的離子，在腐蝕作用下管

2、道混凝土的性能將有所下降，管壁厚度變薄，管道的剛度也會有所下降，管土相對剛度同樣會影響土壓力在管周的分布。綜合作用下管道在使用一定年限后容易產生混凝土開裂和壓碎現(xiàn)象，使管道發(fā)生破壞，嚴重影響城市的居住和生活環(huán)境，因此研究地下排污管的腐蝕是非常緊迫也是非常必要的。本文結合國家水體污染控制與治理科技重大專項子課題(2008ZX07315-001)，采用理論分析、模型試驗、數(shù)值計算等方法對埋地式混凝土圓形管道的腐蝕規(guī)律及其受力性能進行研究，主

3、要開展了以下工作：
　　 ①運用Fick第二定律和數(shù)值分析方法對腐蝕介質在矩形截面中的擴散進行計算，解析結果與數(shù)值分析結果進行對比，驗證了有限元分析在模擬介質擴散中的可行性。對圓形混凝土管道的腐蝕過程作有限元分析，得到不同腐蝕時間下腐蝕介質在管壁上的濃度分布，腐蝕介質濃度隨管壁深度的增加呈非線性降低，且濃度減小的速率隨深度的增加而減小。腐蝕時間越長的試件其管壁內部腐蝕介質濃度越大，但濃度隨管壁深度降低的速率越小。
　　

4、②采用小型管道模型進行腐蝕試驗，獲得其完全腐蝕深度與腐蝕時間之間的關系，同時對腐蝕后的模型進行埋地加載試驗，在管周布置微型土壓力計和應變片獲得不同腐蝕程度下的管道在豎向荷載作用下的管周應變變化及管周土壓力分布曲線。在豎向荷載下，管道裂縫一般首先出現(xiàn)在管頂內表面處，管周最大土壓力出現(xiàn)在管頂位置。
　　 ③建立了埋地式管道加載的數(shù)值模型，根據相關資料選取參數(shù)，對腐蝕后的管壁材料參數(shù)按照腐蝕介質濃度進行折減。對腐蝕后的管壁應力、應變及

5、管周土壓力計算分析，基于數(shù)值模擬數(shù)據對蝕后管道力學性能進行了相應分析。腐蝕后的混凝土管道管壁變薄，有效管壁厚度減小，應力零點外移，影響管道整體力學性能的并不是剩余管壁厚度，而是管壁的有效厚度。
　　 ④改變管道的厚徑比及腐蝕介質的充滿度，分析了不同厚徑比及充滿度的管道腐蝕規(guī)律及力學性能變化規(guī)律，厚徑比越大的管道抗蝕能力越大，充滿度通過影響管道的腐蝕范圍來影響管道的力學性能。管道受到腐蝕后剛度降低，管周土壓力會產生重分布現(xiàn)象，對于