CN110470533B - 一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置，它包括：底座上放置圆柱型箱体，水平管道穿过圆柱型箱体并在其内外两侧分别用第二管道固定器和第一管道固定器固定住，水平管道与竖直管道接口处装有可替换的弯管接头，弯管接头下方设有承载弹簧，圆柱型箱体边侧上方设有注液口，边侧下方设有出液口，顶部设有圆形开口的箱盖，在箱盖上方通过支架固定好水平加载底座，在水平加载底座上通过支撑柱固定好水平加载顶盖，在水平加载底座凹槽和水平加载顶盖凹槽内放置水平非均布荷载作用模块，竖直管道顶端设有竖直加载器。试验开始时，注入土壤腐蚀液后，对弯管接头施加荷载，依据试验结果可以为弯管接头在土壤环境下的破坏成因分析提供试验依据。

Description

一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置
所属技术领域
本发明属于埋地弯管接头安全领域，具体涉及一种在土壤腐蚀液环境下，弯管接头破坏分析的试验装置，即一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置。
背景技术
弯管接头作为两根不同方向管道的连接载体，是管网铺设工程的重要设施之一，在工程实际上起着不可或缺的作用。管道穿越地域广阔，涉及的地域类型复杂，大部分管道通过弯管接头连接形成管网铺设于地下。随着埋地管网运行时间的增加，土壤环境作用逐渐加剧，埋地管网在土壤环境下的破坏风险越来越大。其中，弯管接头作为管道连接载体，不仅容易受到土壤腐蚀的影响，还可能要经受土壤位移荷载的作用，从而造成管道泄漏、变形甚至断裂，造成不可估量的经济损失，也对自然环境造成了不可弥补的伤害。现阶段对于弯管接头的研究比较成熟，而对于弯管接头在土壤环境下的破坏分析还比较少，尤其是在土壤腐蚀液环境下，其研究手段主要依靠数值模拟，而数值模拟的结果必须通过试验来验证，但目前关于弯管接头在土壤环境下的破坏分析模拟试验未有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置。利用这种装置，可模拟在土壤腐蚀液环境下，弯管接头同时受到不同方向的非均布位移荷载，测量分析弯管接头的应变和破坏过程，为弯管接头在土壤环境下的破坏成因及影响因素分析提供试验依据。
本发明采用如下技术方案：
一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置，包括底座1、水平管道2、第一管道固定器3、第二管道固定器4、承载弹簧5、弯管接头6、竖直管道7、圆柱型箱体8、支架9、箱盖10、管道固定钢套11、水平加载底座12、出液口18、注液口19、支撑柱20、水平加载顶盖21、管道固定钢套22、竖直加载器23以及水平非均布荷载作用模块；其特征在于：所述底座1上设有圆柱型箱体8，圆柱型箱体8的右侧和箱盖10的中间均设有一个圆形开口，其中箱盖10处的圆形开口直径大于两倍竖直管道7直径；水平管道2穿过圆柱型箱体8右侧的圆形开口，在圆柱型箱体8内外两侧分别套有第二管道固定器4和第一管道固定器3，用螺栓旋紧后可以将水平管道2固定在底座1上，在圆柱型箱体8内部通过螺栓将弯管接头6和水平管道2及竖直管道7连接起来，弯管接头6下方设有承载弹簧5；圆柱型箱体8的左侧底部设有出液口19，上部设有注液口18，圆柱型箱体8的上方盖有箱盖10，在箱盖10上方套有管道固定钢套11并用螺栓固定住；在圆柱型箱体8的外围通过螺母把支架9固定在底座1上，在支架9上方通过螺母与水平加载底座12相连接，水平加载底座12上方设有圆形凹槽，中间设有大于两倍竖直管道7直径的圆形开口，将水平非均布荷载作用模块放入水平加载底座12上方的圆形凹槽内；通过螺母将支撑柱20固定在水平加载底座12与水平加载顶盖21之间，水平加载顶盖21下方亦设有圆形凹槽，中间亦设有大于两倍竖直管道7直径的圆形开口；在水平加载顶盖21上方套有管道固定钢套22并用螺栓固定住，在竖直管道7顶端设有竖直加载器23。
水平非均布荷载作用模块由滚珠13、碟簧14、卡扣15、滚珠16、管道保护器17组成，其特征在于：水平非均布荷载作用模块分为两部分以碟簧14连接，下方通过滚珠13与水平加载底座12凹槽相连，上方通过滚珠16与水平加载顶盖21凹槽相连，中间设有卡扣15与带有凹槽的管道保护器17相连，管道保护器17放置在管道固定钢套11和管道固定钢套22的中间。
本发明的上述技术方案与现有技术相比，能够模拟在一种土壤腐蚀液环境下，弯管接头6同时受到不同方向的非均布位移荷载，并且该试验装置设有第一管道固定器3、第二管道固定器4和支架9，能够稳固结构，使位移荷载能直接传递到弯管接头6上，弯管接头6底部设有承载弹簧5，可以有效的保护弯管接头6，依据试验结果可以为弯管接头6在土壤环境下的破坏成因分析提供试验依据。
作为本发明的一种优选方式，圆柱型箱体8内外两侧分别通过第二管道固定器4和第一管道固定器3将管道固定住，且水平加载底座12通过支架9固定，使应力荷载能直接传递到弯管接头6上，不会对圆柱型箱体8和水平管道2及竖直管道7造成破坏。
作为本发明的一种优选方式，弯管接头6底部设有承载弹簧5构成的保护措施，以防荷载过大造成弯管接头6的断裂。
作为本发明的一种优选方式，弯管接头6通过六角螺栓与水平管道2及竖直管道7相连，试验过程中可替换，以满足不同形状的弯管接头6。
作为本发明的一种优选方式，水平非均布荷载作用模块分为两部分以碟簧14连接，下方通过滚珠13与水平加载底座12凹槽相连，上方通过滚珠16与水平加载顶盖21凹槽相连，可以实现加载水平方向上的非均布荷载。
作为本发明的一种优选方式，水平非均布荷载作用模块中间设有卡扣15与带有凹槽的管道保护器17相连，且管道保护器17放置在管道固定钢套11和管道固定钢套22的中间，可以使水平加载与竖直加载互不影响，并且还能组合使用，实现三维加载。
作为本发明的一种优选方式，针对土壤腐蚀液，可以在圆柱型箱体8内部刷有环氧煤沥青漆用来防腐，并在弯管接头6内部贴有应变片，用来测量管道应变。
附图说明
图1是本发明的剖切结构示意总图。
图2是本发明的圆柱型箱体结构示意图。
图3是本发明的圆柱型箱体内部结构示意图。
图4是本发明的支架结构示意图。
图5是本发明的水平加载底座与水平加载顶盖结构示意图。
图6是本发明的水平非均布荷载作用模块结构示意图。
图7是本发明的水平非均布荷载作用模块剖切结构示意图。
图8是本发明的管道保护器结构示意图。
图中标号说明：1—底座、2—水平管道、3—第一管道固定器、4—第二管道固定器、5—承载弹簧、6—弯管接头、7—竖直管道、8—圆柱型箱体、9—支架、10—箱盖、11—管道固定钢套、12—水平加载底座、13—滚珠、14—碟簧、15—卡扣、16—滚珠、17—管道保护器、18—出液口、19—注液口、20—支撑柱、21—水平加载顶盖、22—管道固定钢套、23—竖直加载器。
具体实施方式
下面结合附图详述本发明：
一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置，如图1—图5所示，包括底座1、水平管道2、第一管道固定器3、第二管道固定器4、承载弹簧5、弯管接头6、竖直管道7、圆柱型箱体8、支架9、箱盖10、管道固定钢套11、水平加载底座12、出液口18、注液口19、支撑柱20、水平加载顶盖21、管道固定钢套22、竖直加载器23以及水平非均布荷载作用模块。其特征在于：所述底座1上设有圆柱型箱体8，圆柱型箱体8的右侧和箱盖10的中间均设有一个圆形开口，其中箱盖10处的圆形开口直径大于两倍竖直管道7直径；水平管道2穿过圆柱型箱体8右端的圆形开口，在圆柱型箱体8内外两侧分别套有第二管道固定器4和第一管道固定器3，用螺栓旋紧后可以将水平管道2固定在底座1上，在圆柱型箱体8内部通过螺栓将弯管接头6和水平管道2及竖直管道7连接起来，弯管接头6下方设有承载弹簧5；圆柱型箱体8的左侧底部设有出液口19，上部设有注液口18，圆柱型箱体8的上方盖有箱盖10，在箱盖10上方套有管道固定钢套11并用螺栓固定住；在圆柱型箱体8的外围通过螺母把支架9固定在底座1上，在支架9上方通过螺母与水平加载底座12相连接，水平加载底座12上方设有圆形凹槽，中间设有大于两倍竖直管道7直径的圆形开口，将水平非均布荷载作用模块放入水平加载底座12上方的圆形凹槽内；通过螺母将支撑柱20固定在水平加载底座12与水平加载顶盖21之间，水平加载顶盖21下方亦设有圆形凹槽，中间亦设有大于两倍竖直管道7直径的圆形开口；在水平加载顶盖21上方套有管道固定钢套22并用螺栓固定住，在竖直管道7顶端设有竖直加载器23。
如图6—图8所示，水平非均布荷载作用模块由滚珠13、碟簧14、卡扣15、滚珠16、管道保护器17组成，其特征在于：水平非均布荷载作用模块分为两部分以碟簧14连接，下方通过滚珠13与水平加载底座12凹槽相连，上方通过滚珠16与水平加载顶盖21凹槽相连，中间设有卡扣15与带有凹槽的管道保护器17相连，管道保护器17放置在管道固定钢套11和管道固定钢套22的中间。
作为本发明的一种优选结构，圆柱型箱体8内外两侧分别通过第二管道固定器4和第一管道固定器3将管道固定住，且水平加载底座12通过支架9固定，使位移荷载能直接传递到弯管接头6上，不会对圆柱型箱体8和水平管道2及竖直管道7造成破坏。
作为本发明的一种优选结构，弯管接头6底部设有承载弹簧5构成的保护措施，以防位移荷载过大造成弯管接头6的断裂。
作为本发明的一种优选结构，弯管接头6通过六角螺栓与水平管道2及竖直管道7相连，试验过程中可替换，以满足不同形状的弯管接头6。
作为本发明的一种优选结构，水平非均布荷载作用模块分为两部分以碟簧14连接，下方通过滚珠13与水平加载底座12凹槽相连，上方通过滚珠16与水平加载顶盖21凹槽相连，可以实现加载水平方向上的非均布荷载。
作为本发明的一种优选结构，水平非均布荷载作用模块中间设有卡扣15与带有凹槽的管道保护器17相连，且管道保护器17放置在管道固定钢套11和管道固定钢套22的中间，可以使水平加载与竖直加载互不影响，并且还能组合使用，实现三维加载。
作为本发明的一种优选结构，针对土壤腐蚀液，可以在圆柱型箱体8内部刷有环氧煤沥青漆用来防腐，并在弯管接头6内部贴有应变片，用来测量管道应变。
为实现用MTS加载模拟弯管接头6在土壤腐蚀液环境下所受的应力荷载，将水平非均布荷载作用模块与MTS动作器连接到一起，可以实现加载水平方向上的非均布荷载，将竖直加载器23与MTS动作器连接到一起，可以实现加载竖直方向上的应力荷载，水平非均布荷载作用模块中间设有卡扣15与带有凹槽的管道保护器17相连，以致水平非均布荷载作用模块与竖直加载器23互不影响，并且还可以组合使用，实现三维加载。

Claims (2)

1.一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置，包括底座(1)、水平管道(2)、第一管道固定器(3)、第二管道固定器(4)、承载弹簧(5)、弯管接头(6)、竖直管道(7)、圆柱型箱体(8)、支架(9)、箱盖(10)、管道固定钢套(11)、水平加载底座(12)、出液口(18)、注液口(19)、支撑柱(20)、水平加载顶盖(21)、管道固定钢套(22)、竖直加载器(23)以及水平非均布荷载作用模块；其特征在于：所述底座(1)上设有圆柱型箱体(8)，圆柱型箱体(8)的右侧和箱盖(10)的中间均设有一个圆形开口，其中箱盖(10)处的圆形开口直径大于两倍竖直管道(7)的直径；水平管道(2)穿过圆柱型箱体(8)右侧的圆形开口，在圆柱型箱体(8)内外两侧分别套有第二管道固定器(4)和第一管道固定器(3)，用螺栓旋紧后可以将水平管道(2)固定在底座(1)上，在圆柱型箱体(8)内部通过螺栓将弯管接头(6)和水平管道(2)及竖直管道(7)连接起来，弯管接头(6)下方设有承载弹簧(5)；圆柱型箱体(8)的左侧底部设有出液口(19)，上部设有注液口(18)，圆柱型箱体(8)的上方盖有箱盖(10)，在箱盖(10)上方套有管道固定钢套(11)并用螺栓固定住；在圆柱型箱体(8)的外围通过螺母把支架(9)固定在底座(1)上，在支架(9)上方通过螺母与水平加载底座(12)相连接，水平加载底座(12)上方设有圆形凹槽，中间设有大于两倍竖直管道(7)直径的圆形开口，将水平非均布荷载作用模块放入水平加载底座(12)上方的圆形凹槽内；通过螺母将支撑柱(20)固定在水平加载底座(12)与水平加载顶盖(21)之间，水平加载顶盖(21)下方亦设有圆形凹槽，中间亦设有大于两倍竖直管道(7)直径的圆形开口；在水平加载顶盖(21)上方套有管道固定钢套(22)并用螺栓固定住，在竖直管道(7)顶端设有竖直加载器(23)。
2.根据权利要求1所述的一种土壤环境下弯管接头破坏分析试验装置，水平非均布荷载作用模块由滚珠(13)、碟簧(14)、卡扣(15)、滚珠(16)、管道保护器(17)组成，其特征在于：水平非均布荷载作用模块分为两部分以碟簧(14)连接，下方通过滚珠(13)与水平加载底座(12)凹槽相连，上方通过滚珠(16)与水平加载顶盖(21)凹槽相连，中间设有卡扣(15)与带有凹槽的管道保护器(17)相连，管道保护器(17)放置在管道固定钢套(11)和管道固定钢套(22)的中间。
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