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承插式给水管道胶圈接口拉弯试验研究

作　者: 王子毅
导　师: 韩阳
学　校: 河南工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 管道柔性接口力学性能偏心拉弯
分类号: TU990.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为城市生命线工程的重要组成部分，城市地下管网系统对维持城市生存功能和国计民生有着重大影响。当强烈灾害（如地震等）发生时，地下管网系统中任一环节的破坏及其功能失效和由此引发的次生灾害（如火灾、水灾等）都会对人民的生命财产安全产生极大的影响。大量震害资料显示，地震作用下管道破坏形式以管道接口破坏为主。因此，开展分段管道柔性接口力学性能的研究具有重要的意义。本文基于国内外地下管道的研究现状，对城市地下供水管网系统中常用的球墨铸铁管柔性接口进行了偏心受拉试验，分析管道接口在拉弯耦合作用下的力学行为，损坏机理和各种极限状态。主要开展的研究工作有：1.总结国内外相关方面的研究现状，分析了地震发生时地下管道的破坏特征及其影响因素,阐述管道柔性接口的失效机理和破坏模式；2.在无水条件下对DN150管径进行了不同偏心距（e=25mm、e=50mm和e=180mm）下的偏心拉弯试验，测定了管道接口轴向拉拔力、轴向位移、横向位移、接口弯矩和转角，得出管道接口轴向拉拔力与轴向位移、接口弯矩与转角的关系曲线，分析了管道接口的受力特性以及失效极限状态；3.基于最小二乘法原理，对不同试验条件下的管道接口拉拔力-轴向位移、弯矩-转角关系曲线进行拟合，并对比分析实验数据与拟合值之间的差异；4.基于BP(BACK Propagation)神经网络基本原理，分析管道接口轴向拉拔力-横向位移-轴向位移三者间的关系，对比分析了实测值与BP拟合值之间的差异，提出给水管道的接口拉伸和弯曲耦合的力学模型。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13
  1.4 研究方法及技术路线  13-15
第二章地震作用下地下管道的震害分析  15-23
  2.1 引言  15
  2.2 地下管道的失效模式和震害特征分析  15-19
    2.2.1 地震对地下管道害的作用  15-16
    2.2.2 地下管道的破坏类型和特征  16-17
    2.2.3 影响管道破坏的主要因素  17-19
  2.3 地下管道接抗震性能分析  19-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章承插式球墨铸铁管接口拉–弯试验研究  23-43
  3.1 引言  23-24
  3.2 试验方案  24-31
    3.2.1 试验目的  24
    3.2.2 试验内容  24
    3.2.3 试验方法  24-26
    3.2.4 试验准备工作  26-31
  3.3 试验过程及试验现象  31-34
    3.3.1 试件的安装与调试  31-32
    3.3.2 试验过程及现象  32-34
  3.4 试验结果与分析  34-41
    3.4.1 接口轴向拉力F与轴向位移SV关系分析  36-38
    3.4.2 接口弯矩M与转角θ关系分析  38-41
  3.5 本章小结  41-43
第四章基于实验数据的曲线拟合与误差分析  43-57
  4.1 引言  43
  4.2 最小二乘法原理  43-44
  4.3 BP神经网络基本原理  44-46
  4.4 力-轴向位移数据拟合  46-50
    4.4.1 对偏心距e=25mm的力-轴向位移拟合  46-47
    4.4.2 对偏心距e=50mm的力-轴向位移拟合  47-48
    4.4.3 对偏心距e=180mm的力-轴向位移拟合  48-50
  4.5 横向位移-轴向位移-力数据拟合  50-55
    4.5.1 对偏心距e=25mm的横向位移-轴向位移-力拟合  50-52
    4.5.2 对偏心距e=50mm的横向位移-轴向位移-力拟合  52-53
    4.5.3 对偏心距e=180mm的横向位移-轴向位移-力拟合  53-55
  4.6 本章小结  55-57
第五章结论与建议  57-59
  5.1 结论  57-58
  5.2 建议  58-59
参考文献  59-63
附录I BP神经网络计算结果  63-72
个人简历  72-73
致谢  73

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