[00867874]基于聚氨酯材料喷涂技术在市政管道工程中的绿色施工工艺的研究

项目所属科学技术领域：土木建筑科学技术。 主要内容：排水管在长期运行过程中因荷载、淤积、老化等原因出现各种结构性和功能性病害使其不能发挥应有的作用。该课题针对排水管非开挖修复的一些技术难题，提出喷涂聚氨酯管道修复技术。针对聚氨酯喷涂法在排水管道修复中的应用，首先将路面结构简化成双层弹性地基梁模型，在混凝土路面面层与基层平衡方程的基础上，建立了面层与基层的挠曲线微分方程。在将车辆荷载简化为集中力的情况下，求解出了路面面层与基层的位移、弯矩以及应力的具体解析解，并利用ANSYS有限元软件对双层弹性地基梁模型进行数值模拟分析。其次，通过ANSYS建立三维有限元数值模拟管道-路面结构模型，分析在考虑混凝土路面面层与基层对管道影响下的地下管道受力特征，总结在车辆荷载的作用下聚氨酯喷涂厚度对地下管道受力的影响规律以及聚氨酯喷涂修复技术的施工方法。最后通过SPSS和AMOS构建管道施工成本、进度氛围量表，并利用GA算法对管道施工的成本-进度进行优化。 主要创新点：1.将混凝土路面结构简化为双层弹性地基梁模型，车辆荷载简化为集中力，混凝土路面的面层与基层简化为双层弹性地基梁模型中的上梁和下梁，建立上、下梁挠度的方程，求解出上、下梁的变形、弯矩以及应力的解析解，并利用ANSYS软件建立有限元模型，将求得的解析解与ANSYS所得的数值解进行对照，保证解析解的正确性。2.运用ANSYS软件建模分析调研数据，得出不同管径下聚氨酯绿色喷涂材料所能承载载荷的大小与喷涂厚度的关系，绘制不同管径下聚氨酯材料的喷涂厚度与所承受荷载的关系对应表，为聚氨酯喷涂材料的研究与应用提供经验和借鉴。3.利用SPSS及AMOS构建管道施工成本、进度氛围量表，能够加强工人对施工成本以及进度认知水平。并建立基于遗传算法的多目标工期-成本优化模型，能够为管道施工管理提供最合理有效的控制决策方案。 技术经济指标：1.在经济效益上，利用聚氨酯喷涂材料对市政管道、淤积、渗漏以及树根从管道接口处侵入等问题进行修复，其投资约为传统开挖修复投资的三分之一。2.在社会影响上，聚氨酯喷材料的整体优势在于施工负面影响小，所占用场地比较小，对地面、交通、环境以及周围地下管线造成的影响小。3.在资源利用上，使用聚氨酯材料喷涂技术对管道进行修复施工，其施工速度较快，施工不受季节影响，工程周期较短，可有效节省劳动力，并且工作效率较高。4.在环境保护上，聚氨酯属于性质稳定、环境友好型材料。其在管道上喷涂后固化时间短、不产生挥发性物质，并且不会因材料本身而产生二次水污染。 推动科学技术作用：该研究成果提出了聚氨酯材料在管道修复中的绿色施工工艺及质量控制方法，其成果具有很大的应用潜力和推广前景，并且能够为管道修复非开挖技术的进一步发展提供参考。