Основные цели повышения сейсмостойкости водопроводных трубопроводов две: во-первых, обеспечить пропускную способность водопровода, предотвратить значительные потери давления воды и обеспечить водоснабжение пожарных и критически важных объектов в чрезвычайных ситуациях; во-вторых, минимизировать повреждения трубопровода для ускорения его ремонта. Другими словами, в случае землетрясений система водоснабжения должна обладать повышенной адаптивностью.
Предотвращение прорывов водопроводных магистралей имеет важное значение для поддержания нормальной работы системы водоснабжения. Трубопроводная система PE4710 (эквивалент PE100) имеет наименьшую вероятность разрыва и протечки среди всех водопроводных труб, что способствует достижению всех вышеперечисленных целей.
Распространение волн и необратимая деформация грунта являются основными причинами повреждения подземных трубопроводов. Из-за наличия осевой силы и изгибающего напряжения движение грунта приводит к осевым и изгибающим деформациям в трубопроводе. Материалы с высокой жесткостью (высокое допустимое напряжение) обычно имеют ограниченную способность к деформации. Пластичные материалы, представленные полиэтиленом (ПЭ) (низкое допустимое напряжение), обладают хорошей деформационной способностью и прочностью.
Сейсмостойкость трубопроводной системы отражается в ее способности адаптироваться к деформации поверхности. Сейсмические колебания или распространение сейсмических волн могут вызвать деформацию грунта, достаточную для повреждения даже самых уязвимых труб. Растрескивание разломов, оползни, превращение грунта в грязь и последующее оседание и/или боковое смещение, проседание и поднятие грунта могут вызвать еще большую деформацию грунта, что приведет к повреждению больших участков подземных трубопроводов. В таблице B-1 приведены данные о деформации грунта, наблюдаемые по всему миру в результате необратимой деформации грунта.
Таблица B-1. Наблюдаемая деформация грунта вследствие постоянной деформации грунта.
Требуемый диапазон деформации грунта для трубопроводов составляет от 0,05% до 4,5%. В отчете Американского института исследований электроэнергетики за 2008 год были приведены результаты измерений деформационной способности материала PE4710. При температуре 50°F (10°C) средняя предельная деформация растяжения трубы PE4710 составляет 9,9%, а средняя предельная деформация растяжения — 206%. Полиэтиленовая труба будет смещаться в ответ на движение грунта, а не сопротивляться нагрузкам, которые могли бы привести к разрушению жестких или хрупких труб. В большинстве сейсмических событий сварная труба из полиэтилена высокой плотности (HDPE) будет изгибаться, но не сломается и не разъединится (негерметичное соединение), обеспечивая тем самым нормальное водоснабжение. Следует отметить, что все соединения полиэтиленовых труб с другими конструкциями, вспомогательными сооружениями и компонентами могут подвергаться более высоким дифференциальным нагрузкам. Соединение этих частей должно быть тщательно спланировано и спроектировано для снижения риска разрыва.
Предел текучести при растяжении трубы PE4710 примерно в два раза превышает деформацию грунта, вызванную наблюдаемой максимальной магнитудой, а предельная деформация PE4710 более чем в 40 раз превышает пиковую деформацию грунта. Результаты, полученные теоретическим расчетом, соответствуют использованию полиэтиленовых трубопроводов при землетрясениях. Сварной водопровод из ПЭВП хорошо показал себя во время землетрясения. В таблице B-2 приведены частичные данные наблюдений за прошлыми землетрясениями в Японии (Омуро и Химоно, 2018).
Таблица B-2. Данные, полученные во время прошлых землетрясений в Японии.
Необходимо оценивать сейсмостойкость трубопроводов, включая прочность, способность к осевой деформации, допустимый радиус изгиба, прочность соединений, устойчивость и состояние существующих трубопроводов. Многолетний опыт сейсмических испытаний показывает, что водопроводные магистрали из полиэтилена высокой плотности (HDPE), соответствующие стандартам ASTM, могут нормально функционировать при большинстве сейсмических нагрузок. При высоких требованиях к сейсмостойкости водопроводных магистралей следует рассмотреть использование сварных труб из HDPE, поскольку они обладают большей надежностью и способны адаптироваться к различным деформациям грунта, возникающим при землетрясениях, и поддерживать нормальную работу.
ЧУАНГРОНГis a share industry and trade integrated company, established in 2005 which focused on the production of HDPE Pipes, Fittings & Valves, PPR Pipes, Fittings & Valves, PP compression fittings & Valves, and sale of Plastic Pipe Welding machines, Pipe Tools, Pipe Repair Clamp and so on. If you need more details, please contact us +86-28-84319855, chuangrong@cdchuangrong.com, www.cdchuangrong.com
Дата публикации: 06 марта 2025 г.
