排水管道新型復(fù)合材料的應(yīng)用試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個正確答案，請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.下列哪種纖維在排水管道新型復(fù)合材料中最常用于提高環(huán)剛度？（）A.碳纖維??B.玻璃纖維??C.芳綸纖維??D.聚酯纖維答案：B2.對于埋地排水管道，新型復(fù)合材料設(shè)計時首要考慮的長期性能指標是（）A.沖擊韌性??B.蠕變比率??C.氧指數(shù)??D.巴氏硬度答案：B3.在GB/T21238—2016《玻璃纖維增強塑料夾砂管》中，SN10000表示的環(huán)剛度等級單位為（）A.kN/m2??B.N/m2??C.kN/m??D.Pa答案：A4.采用不飽和聚酯樹脂為基體時，為提高耐化學(xué)腐蝕性，通常首選的固化體系為（）A.過氧化甲乙酮/環(huán)烷酸鈷??B.過氧化苯甲酰/二甲基苯胺C.過氧化乙酰丙酮/辛酸鈷??D.過氧化環(huán)己酮/N,N二甲基對甲苯胺答案：A5.某DN1200mm連續(xù)纏繞玻璃鋼管，設(shè)計埋深6m，土重度18kN/m3，車輛荷載不計，則管道頂部豎向土壓力標準值最接近（）A.54kN/m2??B.108kN/m2??C.216kN/m2??D.432kN/m2答案：B6.在新型復(fù)合材料排水管中，加入石英砂的主要作用是（）A.降低成本并提高壓縮強度??B.提高抗?jié)B性C.降低線膨脹系數(shù)??D.提高抗紫外線性能答案：A7.對于頂進施工的玻璃纖維增強塑料管，其短期失效模式最可能是（）A.環(huán)向屈曲??B.縱向開裂??C.分層剪切??D.局部沖剪答案：C8.采用紫外光固化CIPP內(nèi)襯修復(fù)舊混凝土管，內(nèi)襯材料主體為（）A.環(huán)氧玻璃鋼??B.乙烯基酯無紡布+紫外光固化樹脂C.不飽和聚酯膩子??D.水泥基聚合物砂漿答案：B9.下列哪項不是熱固性復(fù)合材料排水管的優(yōu)點？（）A.內(nèi)壁光滑??B.可焊接??C.耐腐蝕??D.重量輕答案：B10.在ISO25780:2011中，測定塑料管道環(huán)剛度時，試樣長度應(yīng)不小于公稱直徑的（）A.0.2倍??B.0.5倍??C.1.0倍??D.1.5倍答案：C11.某項目采用DN800mm玻璃鋼管，環(huán)剛度SN5000，現(xiàn)場實測垂直變形量為3%D。依據(jù)ASTMD2412，該管剛度等級（）A.滿足設(shè)計??B.不滿足設(shè)計??C.無法判定??D.需復(fù)測答案：A12.采用有限元分析復(fù)合材料管—土相互作用時，土體本構(gòu)模型通常選用（）A.線彈性??B.DruckerPrager??C.MohrCoulomb??D.Camclay答案：C13.對于雙壁波紋PE復(fù)合增強管，其增強層為預(yù)浸帶纏繞，該預(yù)浸帶樹脂首選（）A.HDPE??B.PP??C.PVC??D.乙烯基酯答案：B14.在低溫（?20℃）環(huán)境下，下列哪種基體樹脂的斷裂伸長率保持率最高？（）A.環(huán)氧乙烯基酯??B.不飽和聚酯??C.酚醛??D.環(huán)氧答案：A15.復(fù)合材料排水管采用承插式彈性密封連接，其密封圈材料常用（）A.NBR??B.EPDM??C.CR??D.SIL答案：B16.某城市排水主干管設(shè)計流量為3.2m3/s，采用n=0.009的玻璃鋼管，曼寧公式計算，若坡度為0.5%，所需圓形管徑約為（）A.1.4m??B.1.6m??C.1.8m??D.2.0m答案：C17.在CJJ/T143—2010中，用于頂管的玻璃鋼管最小壁厚系數(shù)k為（）A.0.01??B.0.02??C.0.03??D.0.05答案：B18.采用紅外熱像法檢測復(fù)合材料管空洞缺陷，激發(fā)熱源常用（）A.鹵素?zé)??B.激光??C.電磁感應(yīng)??D.超聲答案：A19.下列哪項屬于復(fù)合材料管的“層間剪切強度”試驗方法？（）A.ASTMD2412??B.ASTMD2344??C.ASTMD790??D.ISO178答案：B20.對于海水排放用復(fù)合材料管，其樹脂耐堿等級至少應(yīng)達到（）A.1級??B.2級??C.3級??D.4級答案：B二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，選擇全部正確得分，漏選、錯選均不得分）21.下列因素會顯著降低玻璃鋼管長期環(huán)剛度的有（）A.樹脂固化度不足??B.纖維體積分數(shù)偏低C.埋地地下水pH=5??D.紫外線長期照射外壁答案：ABD22.關(guān)于紫外光固化CIPP修復(fù)，以下說法正確的有（）A.拉入壓力一般0.2bar??B.固化速度受管徑影響C.樹脂收縮率<1%??D.無需后續(xù)冷卻答案：BC23.下列試驗可用于評價熱固性復(fù)合材料排水管耐化學(xué)性的有（）A.ASTMC581??B.ISO175??C.GB/T3857??D.ASTMD543答案：ABCD24.在頂進施工中，為防止玻璃鋼管端部壓潰，可采取的措施有（）A.設(shè)置鋼制傳力環(huán)??B.增加管端厚度C.降低頂進速度??D.采用二次注漿答案：ABC25.關(guān)于雙壁纏繞增強塑料管（SRTP）描述正確的有（）A.增強層為高強度鋼帶??B.內(nèi)外壁為PE100C.可生產(chǎn)DN2000mm??D.采用電熱熔帶連接答案：BCD26.下列屬于復(fù)合材料管“長期靜水壓設(shè)計應(yīng)力”HDS所需考慮的因素有（）A.蠕變斷裂回歸曲線??B.使用溫度折減系數(shù)C.環(huán)境折減系數(shù)??D.安全系數(shù)答案：ABCD27.采用有限元法計算玻璃鋼管在交通荷載下變形時，需輸入的參數(shù)有（）A.管土摩擦系數(shù)??B.管壁彈性模量C.土體泊松比??D.車輛沖擊系數(shù)答案：ABCD28.關(guān)于玻璃纖維表面處理劑（偶聯(lián)劑）作用，下列說法正確的有（）A.提高纖維與樹脂界面粘結(jié)??B.改善耐水性C.提高纖維強度??D.降低孔隙率答案：ABD29.下列屬于新型復(fù)合材料排水管現(xiàn)場快速修補技術(shù)的有（）A.紫外光固化貼片??B.環(huán)氧玻璃鋼手糊C.不銹鋼套筒+注漿??D.熱熔擠出焊接答案：ABC30.在生命周期評價（LCA）中，影響復(fù)合材料排水管環(huán)境負荷的階段包括（）A.原材料獲取??B.運輸與施工C.使用維護??D.拆除與處置答案：ABCD三、填空題（每空1分，共20分）31.在ASTMD2992標準中，測定熱固性管長期靜水壓強度時，至少需______個不同應(yīng)力水平的蠕變爆破試驗數(shù)據(jù)點，回歸外推時間不低于______小時。答案：4；1000032.玻璃鋼管環(huán)剛度計算公式S=EI/D3中，EI表示______，D表示______。答案：管壁單位長度的環(huán)向彎曲剛度；管道平均直徑33.采用不飽和聚酯樹脂制作玻璃鋼管，其固化放熱峰溫度一般控制在______℃以下，以防止______。答案：140；熱裂紋34.在頂管施工中，玻璃鋼管允許頂力計算公式F=α·fc·Ap中，α為______系數(shù)，fc為______強度設(shè)計值。答案：縱向壓縮強度折減；混凝土或樹脂砂漿35.用于排水管道的環(huán)氧乙烯基酯樹脂，其澆鑄體拉伸彈性模量約為______GPa，斷裂伸長率約為______%。答案：3.2；4.536.紫外光固化CIPP內(nèi)襯厚度設(shè)計采用部分橢圓模型，所需厚度t與管道直徑D、設(shè)計壓力P、材料短期彎曲強度σ的關(guān)系式為t≥______。答案：P·D/(2σ)37.在ISO1393中，測定玻璃鋼管初始環(huán)向拉伸強度時，試樣寬度為______mm，加載速度為______mm/min。答案：25；538.某玻璃鋼管外徑1200mm，壁厚24mm，則其徑厚比為______，屬于______管。答案：50；薄壁39.采用GB/T5352進行短時水壓失效試驗時，試驗水溫應(yīng)保持在______℃，升壓速率不超過______MPa/min。答案：23；0.540.在生命周期成本（LCC）分析中，復(fù)合材料管由于______低，通常其______成本優(yōu)于球墨鑄鐵管。答案：維護；總現(xiàn)值四、簡答題（每題8分，共40分）41.簡述玻璃纖維增強塑料夾砂管（RPMP）三層結(jié)構(gòu)及各層功能。答案：內(nèi)襯層：防滲、耐腐，富樹脂層厚度≥1.2mm；結(jié)構(gòu)層：玻璃纖維纏繞+石英砂，提供環(huán)剛度與強度，占總厚80%；外保護層：抗老化、抗機械損傷，含UV吸收劑。三層協(xié)同，實現(xiàn)輕質(zhì)高強耐腐蝕。42.說明紫外光固化CIPP修復(fù)工藝中“拉入—充氣—固化—冷卻”四階段關(guān)鍵參數(shù)。答案：拉入：速度0.5–1.0m/s，牽引力<5kN；充氣：壓力0.2–0.3bar，保持內(nèi)襯貼壁；固化：紫外燈鏈行進速度0.8–1.2m/min，燈功率≥1000W，表面溫度控制在80–90℃；冷卻：自然冷卻至40℃以下，時間≥30min，防止熱收縮。43.列舉并解釋影響玻璃鋼管長期蠕變比率的三個主要材料因素。答案：1.樹脂固化度：固化度低，交聯(lián)密度下降，鏈段滑移增加，蠕變大；2.纖維體積分數(shù)：Vf低，荷載更多由樹脂承擔(dān)，蠕變顯著；3.界面強度：偶聯(lián)劑不足導(dǎo)致界面脫粘，應(yīng)力重新分布，蠕變速率增加。44.對比分析玻璃鋼管與HDPE雙壁波紋管在海水排放工程中的適用性。答案：耐腐蝕：玻璃鋼管耐海水、氯離子遠優(yōu)于HDPE；強度：玻璃鋼管環(huán)剛度可達SN10000，HDPE一般SN8，埋深受限；接口：玻璃鋼管承插柔性好，HDPE電熱熔抗沉降差；壽命：玻璃鋼管50年蠕變斷裂回歸保證，HDPE耐紫外線需加炭黑；施工：玻璃鋼管重量輕于鋼管但高于HDPE，需防層間剪切；綜合：大口徑、高埋深、高腐蝕海水排放優(yōu)先玻璃鋼管，小口徑、低埋深可用HDPE。45.說明采用紅外熱像法檢測玻璃鋼管分層缺陷的原理、步驟與局限性。答案：原理：外部熱源激勵，分層區(qū)域熱阻大，表面溫度異常高；步驟：1.清潔表面，2.鹵素?zé)艏訜?–10s，3.紅外鏡頭采集序列熱圖，4.軟件反演深度與面積；局限性：只能檢測近表面（<5mm）分層，對垂直裂紋不敏感，需表面發(fā)射率校正，陽光直射環(huán)境干擾大。五、計算題（共30分）46.（10分）某DN1000mm玻璃鋼管，環(huán)剛度SN5000，埋深4m，土重度γ=18kN/m3，地面車輛荷載q=10kN/m2，采用Spangler公式計算管頂垂直土壓力，并驗算變形量是否滿足5%D限值。（已知：bedding常數(shù)K=0.1，管土綜合彈性模量E′=10MPa，泊松比μ=0.35，荷載組合系數(shù)取1.4）答案：1.土壓力：σs=γH=18×4=72kN/m2；2.總垂直壓力：σ=σs+q=72+10=82kN/m2；3.變形量ΔD=(K·σ·D3)/(8·SN·D+0.061·E′·D2)=(0.1×82×13)/(8×5000×1+0.061×10×103×12)=8.2/(40000+610)=0.000202m=2.02mm；4.相對變形：2.02/1000=0.202%<5%，滿足要求。47.（10分）某紫外光固化CIPP內(nèi)襯設(shè)計壓力P=0.15MPa，管徑D=800mm，材料短期彎曲強度σ=45MPa，取安全系數(shù)C=2.0，計算最小設(shè)計厚度t，并校核實際選用6mm是否安全。答案：t≥P·D·C/(2σ)=0.15×800×2/(2×45)=2.67mm；6mm>2.67mm，安全。48.（10分）某玻璃鋼管初始環(huán)向拉伸強度為180MPa，50年回歸得到強度保持率為65%，設(shè)計水壓0.8MPa，管徑DN1200mm，壁厚20mm，求安全系數(shù)。（提示：環(huán)向應(yīng)力σh=P·D/(2t)）答案：σh=0.8×1200/(2×20)=24MPa；長期強度=180×0.65=117MPa；安全系數(shù)=117/24=4.9。六、綜合應(yīng)用題（共30分）49.（15分）某沿海城市擬建DN1800mm排污總管，全長12km，埋深8–12m，地下水位高，氯離子濃度15g/L，硫酸鹽濃度2000mg/L，地震烈度8度，地面沉降速率5mm/年。請從材料選擇、結(jié)構(gòu)計算、連接方式、防腐蝕、抗震、沉降適應(yīng)、施工方法、監(jiān)測維護八個方面提出技術(shù)方案，并給出依據(jù)。答案：材料：環(huán)氧乙烯基酯樹脂+ECR玻璃纖維+石英砂，耐氯離子、硫酸鹽，樹脂澆鑄體浸泡90d強度保持率≥80%（ASTMC581）。結(jié)構(gòu)：環(huán)剛度SN10000，按GB/T21238設(shè)計，壁厚42mm，徑厚比43，滿足8m埋深；有限元校核最大變形2.8%D。連接：承插雙“O”型EPDM密封，允許轉(zhuǎn)角1.5°，適應(yīng)沉降；接口抗拔力≥0.1MPa。防腐：內(nèi)襯層樹脂含量>70%，外壁加0.5mm富樹脂層+UV吸收劑+表面氈?？拐穑航涌谠试S軸向位移20mm，采用柔性接口，按GB50332進行地震變形驗算，滿足8度區(qū)。沉降：每30m設(shè)柔性接口，局部包封C20混凝土墊層，寬度1.5D，厚度0.3m。施工：頂管+中繼間，頂力≤8MN，管端設(shè)鋼套環(huán)，注漿減摩；分段長度800m。監(jiān)測：分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測，沿管頂120°布置，實時傳輸至云端，預(yù)警閾值±0.3%應(yīng)變；CCTV內(nèi)檢每5年一次。50.（15分）某老城區(qū)DN600