[发明专利]公路用玄武岩纤维复合材料排水管受力性能现场试验方法

说明书

本发明涉及土木工程技术领域，公开了公路用玄武岩纤维复合材料排水管受力性能现场试验方法，依次包括如下步骤：确定被测排水管道的变形参数。确定并记录被测点的数量及位置，并在被测排水管道的对应位置做好标记。在埋放区域放置被测排水管道。本发明可解决仿真模拟得到受力和变形数据误差较大的问题，也可解决应变间接测试方法的不能反映管道的绝对的受力情况以及无法获知管道变形的问题。同时本发明的试验方法为现场中进行，管道和埋放情况均是管道工程使用实际情况，具有较高的准确性，所得数据对实际工程应用具有很好的参考作用。除数据检测设备外的所有部件均为土木工程现场常用的材料或设备，减少试验的准备和实施成本，操作简单便捷。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及公路用玄武岩纤维复合材料排水管受力性能现场试验方法。

背景技术

由于公路路面长期受外部环境的影响(比如：阳光暴晒、雨水侵蚀等)，且其负载力比较大，长此以往必然会出现较为严重的病害问题，尤其是修建时间较为久远的公路工程，其中最突出的问题则是排水性能变差，导致公路路面出现较为严重的积水现象，进一步加重病害问题的发生，最终导致公路路面的整体质量下降，不得不进行一系列的修补和维护工作。

目前广泛使用的混凝土排水管，本身自重大，在运输上耗资金，安装上需要花费较多人力物力。混凝土排水沟没有防腐，防微生物侵蚀的特点。投入使用后，短时间内就会出现腐蚀，排水沟内壁会有一些微生物，影响了排水能力。后期维护所需要时间较长，维护费用高。

新型管材玄武岩纤维复合材料排水管，其重量轻(比重2.0)，强度高，耐酸碱，抗腐蚀性，且抗紫外线，耐寒冻，即使在下雪严寒地区也不会有脆裂或破坏的现象产生。玄武岩纤维复合材料排水管表面光洁度高，粗糙系数＜0.01，光滑的表面可排走水和杂质，不会因日积月累造成杂质的堆积、钩挂内壁难以清理。

公路排水管是公路排水系统中重要的组成部分，排水管在使用过程中会因为自重、管周土压力、车辆荷载、施工荷载、机械碰撞等原因，导致排水管变形，变形部位极其容易出现应力集中现象。管道受到这些弯曲应力、施工荷载和使用过程中的荷载的作用，一旦管体应力超过材料的抗拉强度，管道就会被破坏，产生裂缝，发生大变形。这会严重影响公路排水系统的正常运作，严重的会使得路面损坏，破坏公路结构。因此，通过准确测试，确定管道重点部位的受力状态和变形状态是十分重要的，通过这些状态可以使工程人员了解管道的运行状况，以便及时采取相关应对措施。

目前主要通过以下几种技术手段了解管道的受力状态和变形状态：

一是在计算中进行仿真模拟计算。利用有限元软件对被测管道进行建模，施加荷载和边界条件，在计算机中模拟管道变形部位的各种应力和变形响应情况。这种方法在有限元建模过程中会进行模型简化和条件假设，并不能真实反映变形管道的载荷和约束情况，因此仿真模拟得到管道受力和变形数据准确较差，与实际应力和变形相比存在较大误。

二是应变间接测试。应变间接测试方法是将传统的应变片布置在管道的变形部位，通过应变采集设备先得到被测部位的应变，然后根据计算出与之对应的应力。该方法在已经覆土埋放好的管道上布置应变片，得到的测试数据是相对应变，无法获得管道变形部位的绝对应变，因此计算出来的管道的受力情况也无法反映管道的绝对的受力情况，同时无法获知管道在使用过程中发生变形。

三是室内试验。室内试验方法是将被测管道运输至室内实验室进行实验。在实验室中模拟现场覆土情况埋放管道，并通过大型液压装置模拟施加管道在使用过程中受到的车辆荷载，进而获取管道的受力状态和变形状态。该方法需要将被测管道运输到室内实验室，运输成本高，且限于试验场地限制，所测管道尺寸较小，管道的埋放过程有别与现场施工埋放，因此所得数据与现场管道的受力变形存在较大差异。

发明内容