CIPP修复腐蚀与脱节钢筋混凝土管道的接头力学行为

摘要

钢筋混凝土管道(RCP)接头问题是引发管道失效的主要诱因．采用原位固化法(CIPP)技术可有效修复接头病害，但修复后复合结构的协载特性尚不明确．为此，开展了CIPP-RCP接头复合结构三边加载试验，分析了内衬壁厚、腐蚀宽度、顶部腐蚀深度和脱节长度对接头屈服荷载、极限荷载和内衬应变的影响规律．基于双线性牵引-分离响应的黏结单元，建立了复合结构三维数值模型，探讨了各因素对CIPP内衬von Mises应力的影响，并基于模拟结果推导了内衬最大vonMises应力预测方程．结果表明：复合结构失效过程分为线性增长、屈服强化、波动下降和稳定下降4个阶段，达到屈服荷载后接头顶部和底部内壁率先开裂．内衬壁厚从4 mm增至16 mm时，屈服荷载与极限荷载分别增长31.8%和80.3%．顶部腐蚀深度小于保护层厚度时，腐蚀宽度扩大对复合结构的屈服荷载影响可以忽略，极限荷载与腐蚀宽度呈正相关；顶部腐蚀深度大于保护层厚度时，复合结构的屈服荷载和极限荷载骤降．脱节长度小于10 cm时，CIPP可有效恢复原RCP接头的极限荷载；脱节长度大于10 cm时，修复效果减弱．内衬应变发展呈线性缓慢增长和非线性快速增长两个阶段．内衬壁厚与腐蚀宽度越大，内衬越稳定；顶部腐蚀深度与脱节长度越大，内衬越易屈服．推导的内衬最大von Mises应力预测方程精度较高．

关键词

原位固化法 / 钢筋混凝土管道 / 腐蚀 / 脱节 / 复合结构 / 三边加载试验 / 接头力学行为

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52208375); 河南省高校科技创新团队支持计划资助项目(23IRTSTHN004); 河南省科技研发计划联合基金重点资助项目(235200810014); 中原基础研究领军人才计划资助项目(22ZYLJ005); 河南省自然科学基金优青项目(232300421064)