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基于力学仿真分析的pccp断丝预警及报警阈值评估方法

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中国农村水利水电 2024年第5期 1-8页

作者：马宝龙朱新民崔炜河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院北京100038

分析了钢丝的预应力作用机理和管道的破坏过程,提出了一种基于力学仿真分析的pccp断丝预警与报警阈值评估方法。通过ABAQUS程序建立了pccp有限元模型,模拟了包括铺设垫层、安装管道、分步回填在内的完整施工过程,计算了不同埋深、不同... 详细信息

分析了钢丝的预应力作用机理和管道的破坏过程,提出了一种基于力学仿真分析的pccp断丝预警与报警阈值评估方法。通过ABAQUS程序建立了pccp有限元模型,模拟了包括铺设垫层、安装管道、分步回填在内的完整施工过程,计算了不同埋深、不同设计工作压力近百种工况下管道预应力钢丝、钢筒和管芯混凝土的应力状态,提出将管芯混凝土在水锤作用下起裂的最大允许断丝数作为爆管预警阈值,将管道埋地承载力极限状态的最大允许断丝数作为爆管报警阈值,并分析了不同工作内压和埋深条件下pccp断丝预警与报警阈值之间的关系。

关键词：埋深断丝预警和报警 pccp 管土相互作用回填过程

基于YOLOX的分布式pccp断丝自动监测方法研究

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中国农村水利水电 2024年第3期 190-197页

作者：马宝龙朱新民张石磊河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 中国水利水电科学研究院北京100038 内蒙古引绰济辽供水有限责任公司内蒙古兴安盟137400

为了研究一种针对预应力钢筒混凝土管(pccp)断丝信号的识别技术,设计了使用DN4000mm的pccp建成模拟测试环境,在非常接近实际工况的情况下进行了1∶1原型断丝监测试验。试验将采集到的断丝信号与之前采集到的运行管道内的噪声信号相互组... 详细信息

为了研究一种针对预应力钢筒混凝土管(pccp)断丝信号的识别技术,设计了使用DN4000mm的pccp建成模拟测试环境,在非常接近实际工况的情况下进行了1∶1原型断丝监测试验。试验将采集到的断丝信号与之前采集到的运行管道内的噪声信号相互组合,分别通过连续小波变换(CWT)和同步挤压小波变换(SWT)两种方式转化的时频谱图作为断丝信号数据集,采用基于YOLOX的目标检测算法通过提取数据集中断丝信号时频谱图图像特征来判断断丝事件的发生。两组数据集训练出模型的准确率、召回率、F1分数,误检率均达到100%、100%、1和0%。随后的剪枝计算阶段,在保证检测精度不变的前提下,SWT组的剪枝率高于CWT组,最终模型大小仅为1.36 MByte。可见,通过SWT变换得到的时频谱图可以在不损失精度的前提下更大的简化YOLOX模型,为开发pccp断丝监测系统的嵌入式部署提供了参考。

关键词： YOLOX pccp 断丝信号识别 CWT SWT 剪枝

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pccp管道断丝声波特征研究

北京水务 2024年第2期 29-35页

作者：张晓勇王成刚邵青王建慧陈新申阳北京市水科学技术研究院北京100048 北京市水利工程管理中心北京100038 北京市南水北调干线管理处北京100195 北京市永定河管理处北京100165

预应力钢筒混凝土管道pccp在运行中不可避免地产生断丝,断丝现象可能会导致管道运行面临爆管风险。基于光纤声波传感设备监测到的断丝声波信号对管道断丝动力过程进行分析,采用ICEEMDAN算法及Hilbert变换得到声波信号的时频谱,结合时频... 详细信息

预应力钢筒混凝土管道pccp在运行中不可避免地产生断丝,断丝现象可能会导致管道运行面临爆管风险。基于光纤声波传感设备监测到的断丝声波信号对管道断丝动力过程进行分析,采用ICEEMDAN算法及Hilbert变换得到声波信号的时频谱,结合时频谱对管道的非线性动力过程进行分析,钢丝回弹过程中对管道产生高频冲击激励,管道非线性动力过程在时频谱上表现为“M”状条纹与“V”状条纹的组合,且“V”状条纹顶点出现在“M”状条纹对应频率第1个峰值之后。另一方面,钢丝的频率变化趋势与混凝土振动频率变化趋势相反,在时频谱上可观测到2条频率变化趋势相反的条纹。对pccp管道断丝声波信号非线性特征的提取及识别可为pccp管道断丝在线监测提供有益借鉴。

关键词： pccp 断丝声波时频谱非线性特征

基于组合赋权pccp输水管道腐蚀风险评价研究

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水利科学与寒区工程 2024年第6期7卷 5-10页

作者：陆云才康义博马财龙罗纬绑新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000 新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830000

为了评估pccp输水管道腐蚀风险,精准防范管道事故风险,提出了基于G1法、COWA算子组合赋权的模糊综合评价腐蚀风险评价模型。首先,运用文献分析对影响pccp输水管道腐蚀因素进行分析,构建pccp输水管道腐蚀风险指标体系;其次,为降低传统赋... 详细信息

为了评估pccp输水管道腐蚀风险,精准防范管道事故风险,提出了基于G1法、COWA算子组合赋权的模糊综合评价腐蚀风险评价模型。首先,运用文献分析对影响pccp输水管道腐蚀因素进行分析,构建pccp输水管道腐蚀风险指标体系;其次,为降低传统赋权方法的主观性,通过COWA算子和G1法两者相结合确定指标权重;然后,引入模糊综合评价进行腐蚀风险评价,从项目数据角度科学判断pccp输水管道腐蚀风险评价等级;最后以某引调水工程中pccp输水管线为例,验证了该方法的可靠性和有效性。研究结果表明:该项目pccp输水管道腐蚀风险等级为低风险水平,说明管道腐蚀风险低。该评价模型简单实用,可以作为管道腐蚀风险评价的方法,提高综合评价的效率和可操作性。

关键词：组合赋权 pccp 管道腐蚀风险评价

中国pccp开拓者的奋斗长歌——中国电建集团山东电力管道工程有限公司高质量发展纪实

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混凝土世界 2024年第1期 9-14页

作者：张红徐洁中国混凝土与水泥制品协会

这是一家有着65年历史,至今依然生机焕发的老牌国有企业;这也是35年前首家从美国引进预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,pccp)并持续推动该产业在中国落地生根、开花结果、从无到有、从追赶到引领的中国企业。如今... 详细信息

这是一家有着65年历史,至今依然生机焕发的老牌国有企业;这也是35年前首家从美国引进预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,pccp)并持续推动该产业在中国落地生根、开花结果、从无到有、从追赶到引领的中国企业。如今,她的产品涵盖了从东到西、从南到北几乎所有的重点输引水工程。她就是中国电建集团山东电力管道工程有限公司(以下简称“山东电力管道”)。

关键词：国有企业中国电建预应力钢筒混凝土管电力管道落地生根高质量发展 pccp

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pccp断丝破坏规律Ⅰ:原型试验研究

水利学报 2023年第12期54卷 1430-1439页

作者：窦铁生董晓农章煊李炎隆宁靖华黎康平中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国电建集团山东电力管道工程有限公司山东济南250117

目前断丝是预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe, pccp)结构性能评估时考虑的主要因素。由于砂浆对钢丝的握裹作用,断丝预应力损失的初始范围、扩展时机和扩展幅度是研究管芯预压应力保有量的关键指标。本文基于分... 详细信息

目前断丝是预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe, pccp)结构性能评估时考虑的主要因素。由于砂浆对钢丝的握裹作用,断丝预应力损失的初始范围、扩展时机和扩展幅度是研究管芯预压应力保有量的关键指标。本文基于分布式光纤传感器,考虑了3类荷载作用下2类断丝的影响,对4根相同设计参数的pccp进行了断丝直到破坏的原型试验研究。在恒定内压下集中与离散断丝、循环内压下离散断丝以及恒定外压下集中断丝试验中,管体破坏时的极限断丝数(率)分别为60(19.8%)、185(61.1%)、140(46.2%)和150(49.5%)。试验获得了不同工况下管体破坏过程中各层材料初始损伤和管体最终破坏时对应的断丝数量,揭示了管芯的预应力损失和破坏规律,展现了断丝pccp结构性能评估时应注意的关键因素,为开发断丝破坏过程的数值模拟方法提供了依据。

关键词： pccp 原型试验集中断丝离散断丝循环内压预应力损失破坏

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考虑施工过程影响的pccp地震响应分析

河海大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 76-82页

作者：佟大威王星任炳昱余佳刘明辉天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

为了研究地震作用下施工过程对预应力钢筒混凝土管(pccp)的影响,建立考虑pccp施工过程影响的非线性有限元模型,利用生死单元技术实现pccp从地应力平衡到施加预应力钢丝预应力、铺设管道,再到回填回填土过程的有限元分析,以压实度作为衡... 详细信息

为了研究地震作用下施工过程对预应力钢筒混凝土管(pccp)的影响,建立考虑pccp施工过程影响的非线性有限元模型,利用生死单元技术实现pccp从地应力平衡到施加预应力钢丝预应力、铺设管道,再到回填回填土过程的有限元分析,以压实度作为衡量回填土施工质量的指标,基于黏弹性人工边界理论、等效节点力地震动输入法以及静-动力边界转换法,分析考虑施工过程以及不同回填土压实质量对pccp地震响应的影响。结果表明,管道应力受自身和回填土重力的影响,考虑施工过程影响时内外层混凝土管顶、管底的外侧单元和管腰内侧单元的环向压应力比未考虑施工过程大,管顶、管底的内侧单元和管腰的外侧单元环向压应力比未考虑施工过程小;地震作用下,回填土均匀压实时,增大回填土压实度可降低pccp插口处的轴向拉应力,回填土压实度越不均匀,管道之间的水平和竖直转角最大值也越大,回填土压实质量对竖直方向转角的影响大于对其水平方向的影响。

关键词： pccp 施工过程地震响应有限元

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pccp体外预应力加固管道抗震性能分析

PCCP体外预应力加固管道抗震性能分析

落石冲击荷载作用下埋地pccp应力应变响应

中国水利学会调水专业委员会2022年年会暨学术研讨会

作者：熊燕赵丽君王海波中国南水北调集团中线有限公司中国水利水电科学研究院

预应力钢筒混凝土管(pccp)是我国南水北调等重大水利工程中广泛采用的管型,腐蚀、氢脆等因素会造成预应力钢丝断丝等问题,对管体力学性能与抗震性能造成不利影响。本文依托实际工程项目,借助有限元软件,针对pccp断丝管段体外预应力钢绞... 详细信息

预应力钢筒混凝土管(pccp)是我国南水北调等重大水利工程中广泛采用的管型,腐蚀、氢脆等因素会造成预应力钢丝断丝等问题,对管体力学性能与抗震性能造成不利影响。本文依托实际工程项目,借助有限元软件,针对pccp断丝管段体外预应力钢绞线加固措施进行仿真分析,对比断丝管加固前、后在地震荷载作用下的响应。分析结果表明,pccp管完全断丝条件下,无法承受地震荷载作用。采用体外预应力钢绞线加固后,施加地震荷载前后,管体均处于受压状态,管道能够承受工作水压力,加固效果良好。

关键词：南水北调中线 pccp 体外预应力钢绞线地震荷载

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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长江科学院院报 2022年第8期39卷 113-119页

作者：毛昊然程琳杨杰马春辉袁兴国西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710000 华能澜沧江水电有限公司昆明650000

针对影响预应力钢筒混凝土管(pccp)安全运行的落石冲击问题,以实际工程为原型,利用有限元理论建立了球形落石冲击埋地pccp的“石-土-管”模型,在完成静力荷载工况计算的基础上,模拟落石冲击埋地pccp的过程。通过改变落石半径、落石高度... 详细信息

针对影响预应力钢筒混凝土管(pccp)安全运行的落石冲击问题,以实际工程为原型,利用有限元理论建立了球形落石冲击埋地pccp的“石-土-管”模型,在完成静力荷载工况计算的基础上,模拟落石冲击埋地pccp的过程。通过改变落石半径、落石高度,分析不同落石冲击荷载作用下管道的应力和塑性应变规律。研究结果表明:落石冲击对pccp的破坏主要为环向受拉塑性破坏;相比于落石高度,落石半径的改变对pccp的影响更大;10m的悬空高度下,半径超过1.4 m的落石将会使混凝土管芯产生超过16.0×10^(-4)的塑性应变,砂浆产生超过9.1×10^(-4)的塑性应变,导致材料出现可见裂缝;冲击荷载对pccp各部件的破坏顺序是混凝土管芯、砂浆、钢筒和预应力钢丝,且在混凝土管芯开裂后,钢筒和预应力钢丝的Mises应力将会迅速增大并屈服破坏。

关键词： pccp 埋地管道冲击荷载落石有限元模型动力响应

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