近年来,随着市政工程对大直径管材的需求日益增加,聚乙烯塑钢缠绕管的市场应用越发广泛。现有规范规定的连接方式诸如卡箍连接和电热熔带连接都存在着缺陷,容易在管材的连接处留下质量隐患。本课题组提出了新型的复合连接工艺,通过热熔挤出焊接复合热收缩套连接将两种工艺结合起来,达成优势互补,在提高接头性能的同时降低成本,优化施工。该复合连接工艺没有现行的施工作业指南及验收标准,课题组通过查阅大量文献,进行一系列实验,得到了复合连接工艺的施工工艺,性能评价方法和技术经济分析等研究成果。由于该工艺实际工程应用案例较少,有必要进一步对采用复合连接工艺的接头的力学性能及可靠性进行研究,对性能评价方法进行补充。本文依托中国水利水电七局的塑钢缠绕排水管接头连接研究项目,针对上述问题,通过数值仿真建模分析,结合两种不同尺寸塑钢缠绕管的整体和局部受压试验,对复合连接工艺的接头性能进行了研究。主要内容和成果如下:(1)对两种尺寸的塑钢缠绕管进行了一个螺距的建模,并按照试验设计进行工况模拟,得到了荷载与变形量的数据,大尺寸塑钢缠绕管的屈服力在29kN,小尺寸管道没有明显屈服,峰值力在7.62kN。通过3%变形时的位移反力对模拟管材的环刚度进行了计算,与标准环刚度进行对比,确定了数值仿真的精确度。通过有限元软件的后处理模块得到管材受压工况下的应变云图,为试验提供了参考依据。(2)通过对复合工艺连接的DN/IN1200的高密度聚乙烯塑钢缠绕管进行整体受压试验,得出管材最大的应变出现在受压接触点,以该点为0°位置,结合数值仿真的应变云图得出,应变从0°到30°位置递减,再从30°到90°位置递增,其余位置的应变可根据对称关系得到。计算得到试样环刚度为8.27,略高于管材SN8的标准,证明复合连接工艺对于管材的环刚度有提升作用。试验过程中管道变形量到达23.3%,热收缩带未出现剥离和翘起的现象,热熔焊料也未脱焊,证明了复合连接工艺的可靠性。(3)通过对复合工艺连接的DN/IN400的高密度聚乙烯塑钢缠绕管进行整体受压试验,对管道受压的应变规律进行了复核。计算得出试样的环刚度均值为15.20,说明复合连接工艺对于直径越小的管材环刚度提升越大。该尺寸效应与数值仿真结果一致。(4)通过对复合工艺连接的DN/IN400的高密度聚乙烯塑钢缠绕管进行局部的受压试验,确定了复合连接工艺能够很好地协同管道整体受力,且在热收缩套边缘的局部受力点处热收缩带依然包裹良好,证明了热缩收缩带良好的韧性。