通过建立运行期管线及其周围土体的非线性有限元模型,研究了预应力钢筒混凝土管(PCCP)在极限内压荷载下的损伤演化规律。结果表明:管线在工作压力及设计压力荷载下均可安全运行;随内水压力的进一步增加,管芯由受压转变为受拉状态,进而出现(微)裂缝损伤,且材料损伤先在管芯内侧出现,管芯损伤后钢筒应力迅速增加直至达到其屈服强度,达到弹性极限状态;在极限内压下埋地管线内外层材料失效位置不同,但材料损伤均由插口端向管体中部延伸。研究成果可为遭受水锤作用PCCP管线的损伤评价提供参考。

为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管(PCCP)失效的影响,建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型,得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明,断丝区域间距越大,相互影响越小,当间距大于150 cm后,两个区域之间基本没有相互作用,其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。

缓粘结预应力混凝土是近二十年出现的一种新型独特预应力体系。为了解研究这一新型预应力混凝土构件的受力性能和使用性能,本文以手工的方式制作了缓粘结预应力筋,并对3根缓粘结部分预应力混凝土T形梁进行了短期刚度的试验研究和理论分析,在试验研究的基础上,结合试验梁的特性和国家现行标准规范,建立了缓粘结部分预应力混凝土梁短期刚度的计算公式。研究结果表明,按修正公式计算的挠度值与试验结果吻合较好,为这一新型预应力体系的实际应用提供了参考依据。

根据PCCP(预应力钢筒混凝土管)插口端内壁混凝土环裂产生机理,从管道结构设计出发,提出了高工压、双层缠丝管道PCCP插口内壁混凝土的抗裂措施。该措施同时采用在插口异形钢环外侧预留变形缝、插口管芯内衬钢环以及插口内壁使用钢纤维混凝土等三种手段,通过提高插口抗弯能力、降低缠丝附加弯矩而实现插口内壁抗裂。建立了高工压、双层缠丝PCCP的三维非线性有限元模型,模拟了管道生产中的典型受力情况,分析了管道的应力和变形规律,并与无抗裂措施的管道进行了对比。结果表明,所提出的PCCP插口内壁混凝土的抗裂措施可以大大改善高工压、双层缠丝PCCP插口内壁混凝土的环裂问题。

分析了中美两国PCCP设计标准中关于砂浆强度取值以及开裂控制条件的一些规定,并基于ABAQUS有限元分析软件,模拟和研究了PCCP在安装和运行过程中砂浆保护层的力学响应机理,依据计算结果对设计标准中存在的问题进行了探讨。结果表明,目前设计中采用砂浆的抗压强度作为砂浆强度的设计值,高估了PCCP砂浆的承载能力,同时,设计标准中控制砂浆层开裂验算中的应变限值过高,导致砂浆保护层容易产生裂缝这一现象被忽视,容易导致由设计缺陷造成的PCCP结构失效和破坏。

为了使显示屏的体积更小，成本更低，同时又能有较丰富的显示效果，采用AVR微处理器ATmegal6L作为核心控制芯片，由直流电机带动一列贴片LED旋转设计了圆柱形LED显示屏，可以由无线红外遥控装置随时切换显示的内容，可显示不同的文字、图案、系统时间等。利用少量发光二极管实现海量发光二极管才能实现的显示屏，同时该屏在旋转过程中显示，使得可视角更广，可以达到360°全方位。

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