PCCP碳纤维补强加固技术
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作者窦铁生
出版社中国建材工业
ISBN9787516032121
出版时间2023-07
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定价88元
货号1203117434
上书时间2024-06-18
商品详情
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目录
1概述
11背景
12PCCP的破坏模式及原因
13补强加固常用方法
2PCCP的设计荷载和设计方法
21PCCP设计荷载
22PCCP设计方法
3碳纤维修复技术进展
31碳纤维材料
32碳纤维增强复合材料（CFRP）
33CFRP加固混凝土技术原理
34FRP加固混凝土结构破坏形式
35PCCP碳纤维补强加固
4碳纤维补强加固PCCP结构设计
41国内外CFRP加固混凝土结构规范和标准
42CFRP的力学特性
43CFRP加固PCCP的结构型式
44CFRP补强加固PCCP
45管道荷载
46设计极限状态
47管体变形计算
48CFRP屈曲设计
5碳纤维补强加固技术试验研究
51原型试验
52室内CFRP性能试验
53结论
6碳纤维补强加固数值模拟
61单元类型
62各材料本构模型
63试验结果与计算结果对比分析
64计算成果云图
65不同CFRP粘贴层数的断丝阈值
66结论
7PCCP破坏全过程数值模拟
71PCCP断丝管破坏过程
72建立非线性有限元模型预测断丝管的性能
73断丝数目对承载能力的影响
74结论
8北方某大型引水工程PCCP断丝管承载能力的安全评价
81建立非线性有限元模型预测断丝管的性能
82断丝数目对承载能力的影响
83结论
9补强加固方案的研究
91回填覆土分区、计算荷载和参数
92单元类型及材料本构
93管土相互作用模式与边界条件
94模拟分析步骤
95模拟计算成果
96加压过程与断丝过程各阶段分析
97PCCP断丝管补强加固效果评价
98北方某大型引水工程PCCP补强加固方案
99结论
10AWWA C305环向荷载组合ECP算例
101参数条件
102计算过程
11长期浸水条件下CFRP表层YEC防护材料
111冻融循环试验
112高低温干热循环试验
113潮湿适应性试验
114YEC环氧防护涂料抗冲磨性能测试
115YEC环氧防护涂料耐老化性能测试
12CFRP施工工艺及质量控制标准
121施工条件
122施工程序
123涂刷底胶
124粘贴碳纤维
125养护
126注意事项
127CFRP保护涂层YEC的施工
128结论
13PCCP断丝管CFRP补强加固质量检验和验收标准
131工程质量检验
132碳纤维布黏结强度检测
133验收标准
参考文献
内容摘要
地下管道在水资源配置的引调水工程、城市给水排水管线、工业输水管线、农田灌溉、工厂管网、电厂补给水管线等领域广泛应用。应用的管材主要有预应力钢筒混凝土管（PCCP）、球墨铸铁管（DIP）、钢管（SP）、玻璃钢管（FRP）、其他类型的混凝土管以及聚氯乙烯（PVC）管。随着运行时间的推移，多种原因造成各种管材不同程度的老化或者损伤，影响管线的安全运行，运管单位将选择不同的修复技术对管道进行处理，确保管线的安全性、可靠性和耐久性。PCCP是由混凝土管芯、钢筒、预应力钢丝及砂浆保护层构成的具有复合结构的管材，具有强度高、抗渗性强和耐久性好等特点。自1942年首次在美国投入使用以来，广泛应用于长距离有压输水和市政排水等基础工程中。由于结构设计不充分、制造缺陷、安装不规范、环境腐蚀和运行管理不当等原因，导致PCCP发生断丝或者管芯开裂，影响管体的承载能力。为保证管道安全运行、消除其安全隐患，需对PCCP进行补强加固。
目前PCCP受损管加固技术主要有外部法和内部法。外部法主要包括：换管法、体外预应力加固法、加强钢带加固法、外部粘贴碳纤维增强复合材料加固法等。内部法主要包括：径缩钢筒内衬法、钢管内衬法、碳纤维增强复合材料（CFRP）内衬法。以上加固技术中管体外部补强加固需要完全开挖；径缩钢筒内衬法和钢管内衬法需要开挖设定的工作面，属于半开挖技术；CFRP内衬法不需要任何开挖，可以通过人工井或检修口等设施进入待修复的管段。由于PCCP管线时常与公路、铁路、河流交叉穿行，或者管线邻近第三方建筑物，无法开挖或者开挖难度大，当其他方法既不经济也不可行时，应采用碳纤维补强加固技术进行针对性的结构性修复。此外，CFRP的安装可快速完成，因此该方法尤其适用于修复时间非常有限的PCCP管道。
在20世纪90年代末，CFRP首次用于大口径PCCP的补强加固。在21世纪初期，美国将CFRP内衬广泛用于PCCP受损管的修复中。特别是PCCP断丝检测和监测技术的发展，使工程人员能够获得有关受损管的准确信息，这大大提升了碳纤维补强加固技术的应用。
尽管自1997年以来已经将CFRP用于PCCP内部的补强加固，但其使用历史远远短于传统结构材料。2018年12月1日美国颁布了PCCP碳纤维补强加固技术的标准《CFRPRenewalandStrengtheningofPrestressedConcreteCylinderPipe》（ANSI/AWWAC30518）。
中国水利水电科学研究院自2014年开展PCCP碳纤维补强加固技术的研究工作，从原型试验、室内试验、拉拔试验到CFRP表面防护材料的研制，历经5年艰苦努力，形成一套与我国相关规范和材料相适应的PCCP碳纤维补强加固技术。
本书主要内容包括：碳纤维布补强加固PCCP结构设计、试验研究、数值模拟、ANSI/AWWAC30518荷载组合和PCCPECP（埋置式钢筒管）算例、长期浸水条件下CFRP表层防护材料、CFRP施工工艺和质控标准以及CFRP补强加固质量检验和验收标准等。
本书读者对象主要是从事PCCP碳纤维补强加固的设计、施工和科研的技术人员。本书也可作为相关专业的本科生和研究生的参考教材。
本书在编写过程中得到李秀琳正高级工程师、李萌正高级工程师、程冰清博士、李洹臣工程师的大力支持和帮助，在此表示谢意。
需要指出的是，就PCCP碳纤维补强加固技术和其他成熟的技术比较而言，还有待进一步发展。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏，敬希读者批评指正。
本书出版得到了水利部重大科技项目“高盐渍复杂侵蚀环境预应力钢筒混凝土管耐久性研究”的资助。
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