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监测杂谈|从PCCP管道的异常应变测试看分布式光纤的优势

2020-5-26 14:04
来自: 北京百世通管道科技有限公司 收藏 分享 邀请

【52监测网】由于传统的应变片具有方向性,所采集到的数据是离散性的,并不能真实显示管道的应变变化和趋势,而借助分布式光纤应变监测系统,就能够很容易分析出导致管道异常应变的原因。 ...

1、概述


本次DN4000mm的PCCP管道1:1原型试验环境由7根PCCP管道组成,右边的4根管道为注水加压试验管道,左边的3根管道为不注水加固试验管道。我们前面所做的多项试验都是按照实际工程设计要求,把2组管道填埋到指定深度以后,再进行各种测试试验的。试验过程中,不管是给管道逐步加压还是降压,包括对管道整体进行覆土和开挖,管道整体的应变变化情况都正常。


2、管道左侧覆土被掏空后导致管道异常开裂


在测试管道加固复式碳纤维层的应变试验前,为了提前结束试验,避免北京开两会开会期间不让试验,从事管道加固的测试组提出要同步进行加固试验,并把注水加压试验管道和加固试验管道之间的土掏空了,导致试验管道右边的覆土达到和管道上壁水平,而管道左边的土只保留了不到管道底部的三分之一厚度。具体见下图(从北往南的角度拍摄,图中红色的为管道加固试验装置): 




管道加压到0.4~0.5MPa之间时,意外发生过了,管道左上方外层砂浆发生了爆裂,而且开裂的程度比较严重(如下图)。但是,在前面的多轮测试中,管道反复加压到0.9MPa时管道结构没有异常(试验管道设计压力1.2MPa)


 


3、管道左侧覆土被掏空后所测管道环向应变


我们分别在PCCP管道内壁表面、复式碳纤维加固层内、外表面粘贴了多组应变片和三圈分布式应变传感光缆,并分别各自的解调仪相连。管道环向应变曲线选取第3圈的光纤应变数据绘制,以等高线的形式展示(见下图所示)。     在.3~0.4MPa的升压过程中,管道环向应变值的轮廓相似,0.4~0.5MPa的应变值陡增。从管道加压0MPa至0.5MPa的过程中,光纤的信号强度稍有衰减,对信号测试没有影响。在打压0.5MPa至0.6MPa的过程中,信号强度并不是有趋势的衰减,是在某个时间点突然不通光, 而且卸压后还是不通光,说明光纤已经破断。

 


从上图可以看出,加压过程,管道环向受力曲线本该是以管道中心为圆心的同心圆(由于水和管道重量的原因,底部变形较小属于正常现象),管道左右两侧的应变曲线趋势应该是均匀一致的。但是由于管道右侧有覆土张力的制约,导致管道只能向左上侧没有覆土的地方发生形变,由于水压的作用,导致管道局部应力超标,管道在远没有达到设计极限压力时提前发生了破裂。


4、从该实验看分布式光纤应变监测的优势


在测试过程中,同步利用传统的应变片组和分布式光纤应变传感系统采集了加压过程中管道壁和碳纤维加固层的应变数据。但是,由于传统的应变片具有方向性,所采集到的数据是离散性的,并不能真实显示管道的应变变化和趋势。而借助分布式光纤应变监测系统,就能够很容易分析出导致管道异常应变的原因。





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全部评论

  • 蓝猫 2020-10-14 09:27
    实验完美并不定于工程应用就是完美的,还有很长的路要走,价格和精度。

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