2016年度“青龙管业杯”混凝土与水泥制品行业技术革新奖获奖项目展示(二)

项目开发了一种埋地刚性压力管道的内水压和外荷载联合加荷试验设备及试验方法，适用于埋地压力管道结构设计理论和生产质量的复核验证。项目获国家实用新型专利授权1项，并已申请国家发明专利1项。

项目单位开发的预应力钢筒混凝土顶管（简称JPCCP）一般在城市供水或长距离输水中较重要节点的地方使用，其运行安全能力应高于开槽埋管，为了检验其承受内水压和外荷载的性能，需要进行结构性能试验。为尽量模拟管道在埋地、正常通水状态下的实际情况，项目单位开发了一种埋地刚性压力管道的内水压和外荷载联合加荷试验设备及试验方法，试验方法主要包括以下步骤：

（1）采用水压试验机内胆加长的内水压试验机，将两节连接管连接在目标试验管的两端，所述连接管采用承插式柔性接口钢管。

（2）将连接好的目标试验管和两节连接管共同套装在内水压试验机的水压试验机内胆上，两节连接管的另一端分别连接内水压试验机的两端接口。

（3）采用外载荷试验机，将装好目标试验管的内水压试验机放在外载荷试验机的试验空间内，内水压试验机和目标试验管保持水平放置。

（4）分别启动外载荷试验机和内水压试验机，进行内水压和外荷载联合加载试验。

通过测试数据分析掌握管道各部位、各种不同材料在各工况下的受力情况，同时也能与管道仿真模拟进行比较，最终判定复合管道结构理论计算是否安全可靠。

此外，在实施过程中该项目还对以下两方面技术设备进行了改进：

（1）通过对内水压试验机的水压试验机内胆进行加长，使内水压试验机同时具有试验目标试验管和连接管相加的能力。

（2）连接管采用承插式柔性接口钢管，该技术利用钢管的环向强度较高、刚度较低的特点，与相对刚性较大的目标试验管组合起来，在进行内水压和外荷载联合试验时，通过钢管传递水压力，使目标试验管环向全断面受拉，模拟了埋地压力管受内水压作用的效应；同时，在外荷载试验机加荷梁的作用下，目标试验管产生与埋地状态相同的管顶管底纯弯、管侧大偏心受压的效应，此时钢管由于环向刚度较低，其抵抗外荷载的贡献可以忽略不计，而由于钢管的接口和目标试验管的接口相同，均为承插式柔性接口，目标试验管在进行外荷载试验时在受力方向会出现一定量的变形，承插式柔性接口能在目标试验管有一定变形量的情况下仍然保持密封。

该项目把抗裂内水压试验或抗裂外荷载试验两种方法有机结合起来，实现内水压试验和外荷载试验同时进行，能够直观地检测埋地压力管道在受内水压和外荷载的共同作用下的性能，真实模拟埋地压力管道实际通水运行时管壁径向各位置的应力应变情况，无需再进行内水压或外荷载的折算，适用于埋地压力管道结构特别是复合结构管道的设计理论和生产质量的复核验证，成为联系理论和实践的桥梁，具有一定推广价值。

（原文见《混凝土世界》2017年05期“协会活动”）