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HDPE雙壁波紋管的環剛度是什么意思?

2021-11-01 17:40:53

可能大家購買雙壁波紋管的時候,廠家常常會問您,需要什么標準的雙壁波紋管,這個標準就是環剛度的意思。那什么是環剛度呢?

環剛度就是承受的負載有內部壓力和外部壓力或無壓管道承受外壓負載,而HDPE雙壁波紋管就是無壓管道。

埋地鋪設塑料管有兩種,一種是內部有壓力的管道;一種是內部沒有壓力或壓力很低的管道。

壓力管道的承受的負載有內部壓力和外部壓力。通常內部壓力產生的壓力是造成管材損壞的主要因素,損壞的形式是管道壁內的壓力過大造成管道的破裂。

無壓管道承受外部壓力負載,損壞的形式是外部壓力負載造成管道管材變形過大或管道破損。

外部壓力的因素有很多,主要為土壤和地面的壓力,以及運輸車經過的壓力,塑料管承受壓力的機制比較復雜,因為塑料管屬于柔性管,在外部壓力和周圍回填土產生的壓力共同來給管道施加壓力。

所以,決定塑料埋地排水管鋪設后是否能夠正常工作,取決于壓力、管材和周圍回填土的影響。

根據承受負載的管材共同作用,從以上公式中我們可以看到管材的結構性能是決定能否承受負載的重要參數。這個管材參數(抗外壓負載)由三個由管材材料、結構和尺寸決定的因素(Ep Ip ro):

Ep---管材短期的彈性模量(kN/m)

Ip----管道縱截面每延米管壁的慣性矩(m4/m)

ro----管道計算半徑(管壁中性軸半徑)(m)

所以,從理論上講,每當我們進行塑料埋地排水管設計時必須首先知道這三個數值,然后才能放在公式中去設計計算。從道理上講,如果設計時根據了這三個數值,生產企業提供的管材就要保證這三個數值。

但是,在實踐中這三個數值不容易獲得。首先,管材的彈性模量不容易測量,采用不同牌號和不同配方的原材料彈性模量都會有很大變化。此外,管道縱截面每延米管壁的慣性矩很難計算,結構尺寸的變動會造成慣性矩明顯變化。

HDPE雙壁波紋管的環剛度是什么意思?

而且,在設計確定以后,如果要求制造廠保證這三個數值都不變也是很不現實的。

能不能找到一個在實際生產和應用中容易獲得、容易檢查和容易保證的管材參數(抗外壓負載)的方法呢?有一個國際公認的方法,就是引入名稱為‘環剛度’的數值指標。

國際標準ISO對于環剛度S的定義是:

E材料的彈性模量I慣性矩D管環的平均直徑單位是KN/m2

所以,計算豎向管道變形量的公式可以直接用環剛度數值表示為

其中Sp就是國際標準規定的環剛度。

(D=2 ro, = =8Sp)

這樣,只要知道環剛度Sp的數值,不需要知道彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計算半徑ro的確切數值就可以進行設計計算。而環剛度Sp的數值可以通過對管材的實際測量來獲得。通過對管材的實際測量來獲得環剛度Sp的方法已經標準化,就是國際標準ISO 9969:1994。

國家標準GB/T 9647-2003測定環剛度的方法比較簡單:按要求的方法在兩個平行的平板間壓縮一段管材,測量在管直徑方向變形達到3%時的作用力F,就可以按照以下公式計算出管材的環剛度:

其中,F –相對于管材3%變形時的力值(kN)

L –試樣長度(m)

Y –變形量(m) d—內徑(m)

為什么用此標準方法實際測量出來的環剛度可以確認為就是我們需要的EI/D數值呢?

因為在兩個平行平板間壓縮管段產生變形是一個典型的材料力學問題。利用材料力學的分析方法可以證明變形量,作用力和管材的參數EI/D—環剛度有以上公式所表示的明確關系。

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