Abstract ：

强烈地震引起的地面永久性大变形是导致埋地供水管线损坏的主要威胁之一.该研究借鉴链式结构的设计思想,基于传统承插式管道接口形式,研发了一种新型管道抗震接口,其可支持一定的轴向伸缩自由变形.当接口变形量达至极限状态时,接口发生自锁现象并能提供较高的抗拉承载力,进而带动相邻管道滑移,以抵消断层错动引起的变形量.针对新型抗震接口开展了轴向力学性能试验,并建立了跨断层下的管线数值模型;同时,数值结果与相关全尺寸试验进行对比验证.该研究以土体压实条件和断层穿越管道位置作为关键变量,研究了加固前后断层错动下承插式管道的力学响应.研究结果表明:提出的抗震接口能够有效地提高管道抵抗地面大变形能力,并且提高接口的轴向抗拉拔能力是提升管道抗断层错动能力的关键;对于松砂土跨断层下的承插式管道接口震损较为严重;断层穿越管道不同的位置会造成不同的接口变形规律;国内规范中管道接口的转角限值过于保守,不利于对跨断层承插式管道安全性能进行合理验算.

Keyword ：

巨震作用 抗震加固 接口变形 球墨铸铁管 跨断层

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为了研究球墨铸铁供水管道承插式接口在拉弯耦合作用下的力学性能及破坏模式,开展了系列管道接口的极限抗弯承载力试验.在外部无覆土、管内水压为 0.2 MPa条件下,考虑接口不同拉弯耦合形式、单调和往复加载形式,并分别对DN150 和DN200 型管道承插式接口进行了四点弯曲加载,研究接口的力学性能变化过程及破坏形态.试验结果表明:根据承插式接口不同的初始张开量,管道接口的"弯矩-转角"曲线大致分为3 个阶段(线性增长阶段、塑性发展阶段和承载力极限破坏阶段),当安装深度与承口深度比在0.67 左右时,DN150 和DN200 型管道接口的弯曲转角变形能力最大,分别为15.9°和12.8°,对应抗弯承载力分别为7.8 kN·m和9.2 kN·m;往复加载下,安装较深的管道接口具有较高有效抗弯刚度,但在二次加载时刚度退化显著;承载力极限破坏时管道插口发生屈曲变形,管底最大残余应变为5.7×10-4,接口椭圆度达 4.2％.相关结论可为埋地球墨铸铁管线的震害、抗震验算、设计与措施等研究提供参考.

Keyword ：

承插式接口 极限状态 球墨铸铁管道 力学性能 抗弯强度

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含碳化物等温淬火球墨铸铁(Carbidic austempered ductile iron,CADI)因其优良力学性能已成为球磨机磨球的重要材料之一,然而由于CADI组相复杂,导致目前研究无法搞清楚石墨球、铁素体、残余奥氏体和碳化物如何影响冲击疲劳下CADI的失效.使用改造后的MLD-10试验机分析奥氏体化温度、等温淬火温度及冲击载荷对CADI冲击疲劳裂纹影响.通过自制试验机制备冲击疲劳试样,研究冲击疲劳后试样表面和横截面的变化规律,并揭示CADI冲击疲劳失效机理,即石墨球变形和碳化物断裂产生了大量冲击疲劳裂纹,导致CADI沿晶断裂.细小且分布均匀的石墨球和碳化物更有利于提高CADI抗冲击疲劳性,超高温预热处理+等温淬火的工艺获得的含沉淀颗粒和超细针状铁素体的高韧性CADI不易在冲击疲劳过程中断裂,具有广阔的应用前景.

Keyword ：

失效机理 冲击疲劳 CADI 组织

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本发明公开了一种可拆卸式全自锚抗震接口球墨铸铁管，包括管道插口、管道承口、自锚钢圈和橡胶密封圈。球墨铸铁管道插口外沿开槽，同时设置环向挡块；管道承口为双腔室结构，分别放置自锚钢圈和橡胶密封圈；自锚钢圈由圆弧钢圈和手柄组成，通过握住手柄，可改变钢圈直径，具有拆装性。将管道插口插入至承口端，安装深度以管道插口外端凹槽中点位置为准，此时橡胶密封圈被紧紧压缩，开始发挥密封止水作用，将自锚钢圈推至承口外侧腔室。松开手柄后，自锚钢圈恢复初始直径卡在承口处；在管道发生轴向大变形时，自锚钢圈牢抵抗住挡环的轴向位移，极大提升接口的抗拔承载能力，保证接口安全可靠的密封设计要求。

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本发明公开了一种可进行轴向往复加载的试验装置，包括作动器连接架、锚固支座、滚轮平板车和反力架四部分。该装置进行承插式球墨铸铁管、钢管等两端焊有法兰盘件的单调及往复加载试验。作动器连接架一侧连接水平向作动器，另一侧底部连接前置连接板，提供水平向加载。前置连接板通过焊接与作动器连接架连接，与滚轮平板车栓接，两者共同构成了一个单向滑动铰支座。反力架底板通过地锚螺栓固定于实验室地面上。前置连接板和反力架均通过螺栓与加载试件法兰盘进行连接。前置连接板上加工有三圈孔径，可根据加载试件的管径大小选择不同的孔径进行连接。该加载装置安装方便，功能性较强，单向滑动铰支座的设计保证了试件加载过程中实现单向自由移动。

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本文针对DN400型球墨铸铁管承插式接口,在管内注水情况下,分别进行了单调和往复的轴向拉拔和横向弯曲的拟静力加载试验,分析其力学性能及破坏模式,并采用OpenSees建立了管道接口非线性数值模型.结果 表明:管道接口非线性数值模拟结果与试验结果吻合度较高,该模型可以较好地模拟管道接口在往复荷载下的刚度退化和耗能等力学特征.本文研究成果可为地下埋设或综合管廊内设给水管道抗震设计和性能评价提供必要的数据和模型支撑.

Keyword ：

球墨铸铁管 滞回特性 承插式接口 静力加载 力学性能

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本发明公开了一种加载装置，包括加载横梁、上抱箍、下抱箍、锚固支座四部分。该装置可以进行承插式球墨铸铁管道、钢管、钢管混凝土柱等圆柱体试件单调及往复弯曲试验。加载横梁上部连接竖向作动器、下部连接上抱箍，可提供竖向加载。锚固支座通过地锚孔与地面连接，其上部与下抱箍连接。上抱箍与下抱箍同时箍紧加载试件，抱箍和管道之间的间隙用胶垫填充，以保证固定的稳定性。抱箍可根据加载试件的尺寸进行设计，以满足对不同直径试件的加载。对于与抱箍直径相差较小的加载试件，可采用厚橡胶垫进行填充，以达到相同的目的。该加载装置安装方便，功能性较强，双抱箍设计为试件两端提供了铰支座支撑，以保证加载过程中实现转动，同时本设计也可以将作动器产生的位移完全施加到要加载的试件上。

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本发明公开了一种加载装置，包括加载横梁、上抱箍、下抱箍、锚固支座四部分。该装置可以进行承插式球墨铸铁管道、钢管、钢管混凝土柱等圆柱体试件单调及往复弯曲试验。加载横梁上部连接竖向作动器、下部连接上抱箍，可提供竖向加载。锚固支座通过地锚孔与地面连接，其上部与下抱箍连接。上抱箍与下抱箍同时箍紧加载试件，抱箍和管道之间的间隙用胶垫填充，以保证固定的稳定性。抱箍可根据加载试件的尺寸进行设计，以满足对不同直径试件的加载。对于与抱箍直径相差较小的加载试件，可采用厚橡胶垫进行填充，以达到相同的目的。该加载装置安装方便，功能性较强，双抱箍设计为试件两端提供了铰支座支撑，以保证加载过程中实现转动，同时本设计也可以将作动器产生的位移完全施加到要加载的试件上。

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研究了不同奥氏体化温度对高锰含碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)组织和性能的影响.结果 表明:随着奥氏体化温度的升高,高锰CADI组织中的针状铁素体变粗大,数量减少,且会转变为羽毛状,同时弥散分布的碳化物会从网状转变为细小的颗粒状,并且残留奥氏体量及含碳量随奥氏体化温度升高而增加.高锰CADI的宏观硬度与耐磨性能随奥氏体化温度升高而降低,860℃时拥有最高的宏观硬度60 HRC和最少的磨损质量损失12 mg.

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耐磨性 硬度 含碳化物等温淬火球墨铸铁 奥氏体化温度 显微组织

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一种高锰CADI及其热处理方法，属于耐磨材料技术领域。采用中频熔炼电炉制出如下化学成分的球墨铸铁(质量分数，％)：C : 3.10‑3.35, Mn : 3.03‑3.25, Si : 2.52‑2.77, Cr : 1.02‑1.10, Al : 0.21‑0.24, Sb : 0.05‑0.08, P≤0.035, S≤0.030，余量Fe。将得到的铸件加热到860‑870℃后保温100‑120分钟，之后迅速取出放入温度为280‑290℃的硝酸盐熔液中保温120‑150分钟，然后取出后迅速放入温度‑195℃—‑200℃的液氮中冷却100‑120分钟，之后取出放置在空气中恢复到室温，即可。

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