【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于竹缠绕复合管工程，具体涉及一种竹缠绕复合管的环刚度测试与分析方法。
技术介绍
1、竹缠绕复合管是以天然毛竹为基材、水溶性氨基类树脂为胶黏剂，经制衬、缠绕、固化、外防护、修整、脱模等工序后制成的环保生态管材，主要分为三层结构：最内层为内衬层，由竹纤维无纺布、玻璃纤维针织毡、网格布经缠绕、胶粘而制成，起防水保护作用；中间结构层为主要承力层，将原竹开片、抽丝后制成竹篾，再将竹篾编织成轴向、环向2种竹篾帘，轴向竹篾帘即缠绕时竹篾的纤维方向与管涵轴向平行，环向竹篾帘即将竹篾的纤维方向沿管涵圆周方向缠绕，缠绕时，2种竹篾帘交替，每层竹篾叠加一层网格布，缠绕与施胶同时进行；最外层为防护层，由防水性较好的树脂制成，并可根据着色、防腐等需求加入其他填料。
2、竹缠绕复合管是一种新型的生物基绿色管道，其用途主要集中在市政、水利、交通领域，环向受压为其主要的受力工况，主要表征其环向受力性能的指标即环刚度，且在结构设计时，环刚度对管道环向截面竖向变形准确估算有较大影响。目前对竹缠绕复合管的系统研究较少，尚未建立完整的理论体系，在设计时主要参考混凝土管及其他柔性管的设计方法。
3、目前竹缠绕复合管环刚度主要有试验实测、规范公式两种获得方式。试验实测需将竹缠绕复合管切割出一定长管段，然后使用专门的环刚度试验机进行加载，获得荷载位移曲线，由相关规范给出的计算公式计算得出，这种方法需要专业的环刚度试验机，对操作人员的专业知识有一定要求，且这一步骤多为生产厂家完成并提供给设计方，计算错误与造假问题容易出现。相关规程给出了一个
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于生产工艺对竹缠绕复合管环刚度进行估算的方法，该方法操作简单、便捷。通过统计生产过程中的原材消耗量，测量竹缠绕复合管截面少量几何尺寸，测定竹篾与树脂的基本力学参数(亦可取用经验参考值)，即可实现环刚度较为准确的估算。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种竹缠绕复合管的环刚度测试与分析方法，包括以下步骤：
3、1)根据待测竹缠绕复合管的结构和组成成分，获得竹缠绕复合管的结构参数；
4、2)分别对制备竹缠绕复合管结构层的竹篾和树脂进行拉伸测试，获得竹篾顺纹弹性模量e1、竹篾横纹弹性模量e2以及树脂弹性模量e3；
5、3)考虑竹缠绕复合管的结构层中竹篾占结构层的体积比，根据竹缠绕复合管的结构参数以及步骤2)获得的e1、e2、e3，计算竹篾层管环轴向等效弹性模量ey和竹篾层管环环向等效弹性模量eu；
6、4)将步骤1)中竹缠绕复合管的结构参数以及步骤3)得到的et和ec代入到结构力学理论环刚度计算公式，得到待测竹缠绕复合管的环刚度。
7、作为本专利技术的优选方案，步骤1)中，所述竹缠绕复合管的结构参数包括结构层壁厚t、结构层竹篾的体积耗费量p、树脂的体积耗费量q、其他材料的体积耗费量r、单层环向竹篾层厚度t1、单层轴向竹篾层厚度t2、环向竹篾层数m、轴向竹篾层数n以及管壁中心半径r0。
8、作为本专利技术的优选方案，步骤4)中所述结构力学理论环刚度计算公式为：
9、
10、其中，s为环刚度，ey为竹篾层管环轴向等效弹性模量，eu为竹篾层管环环向等效弹性模量，r0为管壁中心半径，t为结构层壁厚，t1为单层环向竹篾层厚度、t，为单层轴向竹篾层厚度、m为环向竹篾层数、n为轴向竹篾层数。
11、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
12、本专利技术采用了结构力学与材料力学理论分析方法，依据预测纤维复合材料力学性能的混合定律原理，克服了现有分析方法将竹缠绕复合材料视为单一均质材料导致预测准确性较低的弊端，从而实现了对竹缠绕复合材料及管环截面沿管环向力学参数的获取。
13、本专利技术还考虑了竹缠绕复合管实际原料的耗费参数、实际成品的尺寸参数、分层铺层的生产工艺以及正交异性的材料属性，克服了现有环刚度计算分析方法过于简略与准确度较低的问题，从而为本专利技术提供了合理的原始参数与分析依据。
14、本专利技术通过生产调研、材料试验以及分析计算，可以避免试验检测重复、测试流程复杂与管段浪费严重的问题，从而实现对竹缠绕复合管环刚度更为准确的预测，建立了一种针对竹缠绕复合管环刚度的简便、经济、易行的测试与分析方法，进一步优化改善了规范提供的设计参考公式；进一步为竹缠绕复合管的生产、设计、施工提供参考，以优化生产工艺、完善设计理论、改进施工控制。
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1.一种竹缠绕复合管的环刚度测试与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，步骤1)中，所述竹缠绕复合管的结构参数包括结构层壁厚T、结构层竹篾的体积耗费量p、树脂的体积耗费量q、其他材料的体积耗费量r、单层环向竹篾层厚度t1、单层轴向竹篾层厚度t2、环向竹篾层数m、轴向竹篾层数n以及管壁中心半径R0。
3.根据权利要求2所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，由于铺层工艺的差异，环向竹篾层、轴向竹篾层可能不连续，测量层厚时应将独立层厚叠加，根据总厚度计算单层竹篾层厚度平均值。
4.根据权利要求2所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，对竹缠绕复合管实际生产过程中的材料耗费进行统计，得到结构层竹篾的体积耗费量p和树脂的体积耗费量q、其他材料的体积耗费量r。
5.根据权利要求1所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，步骤2)中，沿待测竹缠绕复合管的拉伸方向粘贴应变片，分别对竹篾沿纤维方向以及垂直纤维方向进行轴向拉伸直至断裂，从而测定竹篾顺纹弹性模量E1和竹篾横纹弹性模量E2；对树脂进
6.根据权利要求1所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，竹篾层管环轴向等效弹性模量EY和竹篾层管环环向等效弹性模量EU的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，结构层竹篾与树脂占结构层的体积比αB、αR根据实际生产材料体积耗费量计算，所统计的实际生产材料体积耗费量应减去实际生产过程中的损耗量，并且在统计时假定环向竹篾层与轴向竹篾层中，竹篾与树脂的体积比相同。
8.根据权利要求1所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，步骤4)中所述结构力学理论环刚度计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种竹缠绕复合管的环刚度测试与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，步骤1)中，所述竹缠绕复合管的结构参数包括结构层壁厚t、结构层竹篾的体积耗费量p、树脂的体积耗费量q、其他材料的体积耗费量r、单层环向竹篾层厚度t1、单层轴向竹篾层厚度t2、环向竹篾层数m、轴向竹篾层数n以及管壁中心半径r0。
3.根据权利要求2所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，由于铺层工艺的差异，环向竹篾层、轴向竹篾层可能不连续，测量层厚时应将独立层厚叠加，根据总厚度计算单层竹篾层厚度平均值。
4.根据权利要求2所述的环刚度测试与分析方法，其特征在于，对竹缠绕复合管实际生产过程中的材料耗费进行统计，得到结构层竹篾的体积耗费量p和树脂的体积耗费量q、其他材料的体积耗费量r。
5.根据权利要求1所述的环...
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