泵送混凝土输送管*大累积输送量的工程简化计算法中联重工科技发展股份有限公司王映大学李刚内容提要采用理论与实践经验相结合的方法，计入损伤效应，建立了一个泵送混凝土输送管*大累积输送量的工程简化计算法。

　　前言在泵送混凝土过程中，混凝土料（由粗骨料、水泥胶凝体和水拌和成的三相体）在脉动泵送压力驱动下将与输送管壁产生很大的摩擦作用，造成管壁受到磨损损伤，导致管壁厚度随输送量的增大而减小。如不掌握和认识管壁厚度随输送量变化的规律，实际操作中将不能指导现场工程技术人员及时掌握输送管的*大累积输送混凝土量，就不能判定输送管的使用寿命。

　　例如在高层建筑幢号施工中混凝土用量一般都较大。经测算除地下结构外，一般上部结构混凝土用量通常达到0.35 ~0.40m3/m2.一幢30000m2中等规模的高层建筑混凝土垂直输送量达10000~12000m3左石有时甚至更多。在输送量和高度较大时，如中、下部某管段在高压下磨损过大而发生管壁破裂时，将给施工带来极大的麻烦和不必要的损失。尽管工程实际中工程技术人员依靠在实践中积累的一些经验，如敲击法、钻孔观察法和上下管倒换法对输送管的使用寿命进行控制，但这些经验基于直观观察，缺乏理论根据，无法统一进行推广使用。因此，对管壁厚度随输送量的增大而减小的规律进行初步分析和认识，并依据理论与实践经验相结合的方法建立输送管*大累积输送量（控制使用寿命）的统一而又简便的工程实用计算方法是有工程现实意义的。

　　1理论分析）泵送过程中，输送管处于线弹性变形阶段，受力特征主要考虑张力作用，张力由输送管在泵送过程中受到泵送压力引起的自身弹性张力和泵送过程中因温度变化而产生的胀缩张力两部分组成；）泵送过程中，输送管保持为一定壁厚的无限长柱筒，并在一定的内压和外压作用下保持平衡；）泵送过程中渐i送管泵送压力构压伪Pl，外压力CE程大气压沩1）2，管内半径为n外半径为n）忽略因温度变化而引起的张力，仅考虑弹性张力；fe）因管长> >管径放按平面问题进行分析。

　　按基本假定，可建立如所示的分析模型考查的模型胺力平衡条件有和管半径的*一般关系，不论输送管是否为均质各向同性的线弹性材料都成立。

　　12-n，无量纲变量aT=t/r2，则式河写为因实际中，故可近似认为管壁为无限薄，即忽略式（2）石端第二项，并取12n=t.式（2）进一步简化为P2，称之为工作压力。如考虑P有一微小增量dp相应的张力增量为dT经计算知结合管壁周长的线弹性应变dST =drA胺弹性理论知dT=Et如取长为的某段输送管分析，则由式（6）可得输送管工作期间体积V随工作压力p的变化率为从式（7）知理想状态下输送管极限工作压力控制方程为由于输送管的实际工作压力p《E.（t/r）（E=2.lx105MPa丨从理论上讲，如不考虑管壁的磨损损伤是不会出现输送管因压力而破裂的现象，由此知在控制方程中应考虑损伤效应。

　　建设机械技术与管理2001.1 23工作压力P（MPa）*大当量混凝土量max与工作压力关系曲线算例二：某型混凝土输送泵工作压力为15MPa，输送管采用5x0135（mm）的普通焊接钢管，品质系数1P.取0. 70，谷许安全系数K取1.55，试判定其容许累积输送量。

　　解查（b）用同上方法和步骤得Q二4683m3. 4结语众所周知，在泵送混凝土过程中，混凝土料与管壁之间的相互作用是一个非常复杂的课题。了解混凝土料在输送管中的运动状态或许应利用非牛顿流体动力学的方法。输送管的受力和变形分析应考虑由温度变化和工作压力共同作用产生的弹塑变形状态并结合损伤效应，因此，严格地说可能应采用弹塑性动力学结合损伤力学的方法进行研究同时辅以大量的实验及计算机仿真模拟手段。显然这是长期而艰苦的工作。

　　但在工程实际应用中，分析简化模型，寻求简便的实用公式，并在保证满足工程使用精度的前提下仍不失其为一种较好的研究方法。因此，文中按理论与实际经验相结合的方法，对输送管分析模型进行简化，采用弹性理论结合损伤效应的途径，尝试建立泵送混凝土输送管*大累积输送混凝土量的工程简化计算公式。该公式形式简洁，物理意义明确，易于工程技术人员掌握和使用。另一方面周国产泵送混凝土机械在国内土木工程领域中的大面积使用也才是近几年的事相关的资料和经验总结以及实验研究的成果仍十分有限放对文中结果的比较就显得很不充分尤其文中建议的有关系数取值还有待进一步的理论与实验研究来修正和芫善。

　　2损伤效应为考虑由混凝土料对管壁的摩擦而引起的磨损损伤，按损伤力学的定义、，引入描述损伤效应的无量纲因子损伤度别为磨损后和磨损前的平均壁厚。将t=Dt.代入式（8）得结合损伤效应的控制方程为欲从式（10）得到建立在损伤意义上的混凝土输送量与工作压力的控制关系，可依据工程经验将损伤随混凝土输送量的演化过程定义为（dD/d）=f（）=-扣2 =（/（。称之为当量混凝土量，（。为标度混凝土量，扣为=1的损伤度，可定义为混凝土的品质系数。也可视其倒数为混凝土料与管壁的磨损系数。涉及混凝土综合质量如混凝土粗骨料种类（碎石、卵石等）、水泥、配合比、和易性和是否添加泵送剂等，可由试验确定。将式（11丨代入式（10丨，导得确定*大当量混凝土输送量简化计算公式式（12）表示在*大当量混凝土输送量max的计算中，考虑了工作压力p输送管材料弹性常数E以及输送管无量纲几何参数aT和混凝土料的品质系数等因素，较之直观经验更趋芫善和合理。考虑输送管的实际工况麻度量（。宜取10m3.体现混凝土综合质量的品质系数中。在目前缺乏实验数据的情况下，暂考虑混凝土料中的粗骨料建议在表1中取值。

　　粗骨料碎石卵石细砂石3实用图表及算例为以上结果应用于工程实际，*有效的方法是按式（12）制备便于直接查用的图表。给出了可用于工程实际的查用图表示例。

　　由查出*大当量混凝土量，即可得到*大累积输送混凝土量。但工程实际中出于安全使用的目的，采用容许累积输送混凝土量更有意义。为此定义容许累积输送55，旧管（指上下管倒换时丨取2.05.算例一某型混凝土输送泵工作压力为6MPa输送管采用0135（mm）的普通焊接钢管，品质系数取0. 70，容许安全系数K取1.55，试判定其容许累积输送量。

　　解fiU）得*大当量累积混凝土输送量为1452则*大累积混凝土输送量为=GQ.=1452x1=14520m3容许累积混凝土输送量为Q=g= 24建设机械技术与管理2001.1