本发明涉及磁悬浮运输的运行管道领域，特别是一种用于低真空磁悬浮运输的实验运行管道制造方法。
背景技术：
由于空气阻力、轮轨摩擦、运行噪声的限制，轮轨式交通在现有的技术水平下，难以经济地实现运营速度大幅度提高。而利用磁悬浮技术，构建真空运行环境可以减小空气阻力和噪声，满足更高经济运行速度的需求，即真空管道磁浮运输技术。该技术主要有管道和磁浮列车两部分，目前的技术限制之一在于真空管道的研究，由于真空管道列车运行速度高，一旦管道出现破损漏气等，将会严重危害到乘客的生命安全，故构建安全的真空管道环境，确保真空管道结构可靠，维持低真空负压，是发展高速交通的关键技术之一，因此针对管道开展研究非常有必要。
对于真空管道运输系统要保持管道内大空间、长时间的真空度，管道结构的密封性能是关键；低真空管道长期承受内外气压差，变形和受力性能的保持也有待实验研究；管道中列车的高速运行会显著提高管片内侧的环境温度，使得结构承受内外温差引起的温度应力，这些工况对管片的强度和密封的影响都需要开展实验探索。
技术实现要素：
本发明的目的是要提供一种管道密封性好，抗压性强的用于低真空磁悬浮运输的实验运行管道制造方法。
本发明的目的是这样实现的：实验运行管道制造方法包括以下步骤：
步骤1、密闭管道制作；
步骤2、抽真空设备选型安装；
步骤3、加热设备安装；
步骤4、应变片的布置安装；
步骤5、系统组装调试；
步骤6、实验数据采集分析。
具体步骤如下：
步骤1.密闭管道制作的具体步骤为：
管道制作；根据原型管道尺寸及相似比确定模型管道尺寸、结构强度及配筋，管道两端头部分进行加厚并预埋钢环，钢环一侧焊接锚筋用于加强与管道的整体性，另一侧沿钢环圆周布置螺栓孔，用于与封堵钢板的连接；封堵钢板通过螺栓和密封圈与预埋钢环密封连接，封堵钢板上有密封转换接头和管路密封接口，用于管道内部加热电源线以及传感器线路的引出，并设防水保护弯管将线路引出水面，管路接口用于真空泵管路的连接；
然后进行管道模具制作；预埋钢环和封堵钢板加工制作，钢筋笼焊接；
管道浇筑养护；管道达到强度要求后吊放于水池底部支座上，并用钢丝绳锚固至水池底板，以防止水环境中的管道上浮。
步骤2.抽真空设备选型安装的具体步骤为：
真空系统包括：真空泵、进气过滤器、冷热交换器、冷却系统、电控器箱，以及机组底座，止回阀，手动球阀，波纹管，压力传感器及管路阀门；真空系统通过真空泵、真空表和控制器设定并维持指定的绝对压强；
根据极限低真空度及管道抽真空时间，选择流量满足要求的真空泵型号，增加水循环冷却系统，降低高温介质对真空泵工作性能的影响；
真空泵与管道通过一侧封堵钢板密封连接。
步骤3.加热设备安装的具体步骤为：
加热系统包括：透明短波孪管、温度传感器、温度采集系统和温控系统；
通过透明短波孪管进行管道内壁加热，短波孪管放置在轻型三角支架上并沿管道圆周布置，加热系统通过热电偶检测管道内部温度，通过温控仪实时控制功率调压器，改变电力输出功率，调节加热管发热量达到设置温度。
步骤4.应变片的布置安装的具体步骤为：
在管道中段的内外侧面沿圆周均匀的布置应变片，将贴应变片处的管道上打磨光滑，然后用502胶水将应变片粘贴固定在打磨光滑的管道上，并使用透明的704硅橡胶和环氧树脂ab胶对应变片进行覆盖，防止应变片温度受管道以外的环境因素干扰，同时兼顾防水需求。
步骤5.系统组装调试的具体步骤为：
管道内部应变片固定安装完毕，加热短波孪管放置就位后，通过封堵钢板转换接头将传感器及电源线路引出，对加热系统进行通电检查，确认运行正常后，安装管道封堵钢板，并将真空泵的管路连至封堵钢板外侧接口，将管道内外应变片接线连至数据采集仪，进行整个系统的试运行，先后通过控制系统启动运行真空泵及加热设备，以及数据采集设备，观察检验各个模块的正常运行状况。
步骤6.实验数据采集分析的具体步骤为：
将应变片采用屏蔽线接连至采集仪上，屏蔽线用以降低环境对采集信息的干扰，采集数据通过整理分析得到各监测点应变值随不同加载工况的变化规律，各加载工况下管道沿圆周的最大应变值分布规律，关闭稳压系统后管内真空度随时间的变化规律。
加热工况下应变片实测数据考虑以下三个因素进行修正：1)被测结构的实际变形量；2)应变片电阻丝的受热膨胀量；3)应变片电阻率的变化。
有益效果，由于采用了上述方案，针对混凝土管道开展在低真空复杂工况下的室内模型实验研究，基于对管道结构在内部低真空、内外温差、外部水压、特殊循环荷载工况下的力学行为及密封性能等相关数据采集分析，评价混凝土管道结构在低真空复杂环境下的适用性，判断结构受力及密封的薄弱部位，提出针对性的优化改造方案并验证，为后续混凝土管道在低真空磁悬浮运输中的应用提供基础数据支撑及技术支持。
通过采用此实验方法有效模拟低真空管道结构的内部低真空负压工况、行车引起的结构内外温差情况以及外部水环境，获取低真空复杂环境下管道结构的力学行为和密封性能，为低真空运输系统中的管道结构可靠性研究提供了一种实验方法。
解决了管道端部的密封问题以及管道内部接线的密封引出问题，达到了本发明的目的。
优点在于可通过控制系统进行管道低真空环境、内外温差等的加载模拟。
附图说明
图1为本发明用于低真空磁悬浮运输的实验运行管道制造方法流程图。
具体实施方式
用于低真空磁悬浮运输的实验运行管道制造方法包括以下步骤：
步骤1、密闭管道制作；
步骤2、抽真空设备选型安装；
步骤3、加热设备安装；
步骤4、应变片的布置安装；
步骤5、系统组装调试；
步骤6、实验数据采集分析。
具体步骤如下：
步骤1.密闭管道制作的具体步骤为：
管道制作；根据原型管道尺寸及相似比确定模型管道尺寸、结构强度及配筋，管道两端头部分进行加厚并预埋钢环，钢环一侧焊接锚筋用于加强与管道的整体性，另一侧沿钢环圆周布置螺栓孔，用于与封堵钢板的连接；封堵钢板通过螺栓和密封圈与预埋钢环密封连接，封堵钢板上有密封转换接头和管路密封接口，用于管道内部加热电源线以及传感器线路的引出，并设防水保护弯管将线路引出水面，管路接口用于真空泵管路的连接；
然后进行管道模具制作；预埋钢环和封堵钢板加工制作，钢筋笼焊接；
管道浇筑养护；管道达到强度要求后吊放于水池底部支座上，并用钢丝绳锚固至水池底板，以防止水环境中的管道上浮。
步骤2.抽真空设备选型安装的具体步骤为：
真空系统包括：真空泵、进气过滤器、冷热交换器、冷却系统、电控器箱，以及机组底座，止回阀，手动球阀，波纹管，压力传感器及管路阀门；真空系统通过真空泵、真空表和控制器设定并维持指定的绝对压强；
根据极限低真空度及管道抽真空时间，选择流量满足要求的真空泵型号，增加水循环冷却系统，降低高温介质对真空泵工作性能的影响；
真空泵与管道通过一侧封堵钢板密封连接。
步骤3.加热设备安装的具体步骤为：
加热系统包括：透明短波孪管、温度传感器、温度采集系统和温控系统；
通过透明短波孪管进行管道内壁加热，短波孪管放置在轻型三角支架上并沿管道圆周布置，加热系统通过热电偶检测管道内部温度，通过温控仪实时控制功率调压器，改变电力输出功率，调节加热管发热量达到设置温度。
步骤4.应变片的布置安装的具体步骤为：
在管道中段的内外侧面沿圆周均匀的布置应变片，将贴应变片处的管道上打磨光滑，然后用502胶水将应变片粘贴固定在打磨光滑的管道上，并使用透明的704硅橡胶和环氧树脂ab胶对应变片进行覆盖，防止应变片温度受管道以外的环境因素干扰，同时兼顾防水需求。
步骤5.系统组装调试的具体步骤为：
管道内部应变片固定安装完毕，加热短波孪管放置就位后，通过封堵钢板转换接头将传感器及电源线路引出，对加热系统进行通电检查，确认运行正常后，安装管道封堵钢板，并将真空泵的管路连至封堵钢板外侧接口，将管道内外应变片接线连至数据采集仪，进行整个系统的试运行，先后通过控制系统启动运行真空泵及加热设备，以及数据采集设备，观察检验各个模块的正常运行状况。
步骤6.实验数据采集分析的具体步骤为：
将应变片采用屏蔽线接连至采集仪上，屏蔽线用以降低环境对采集信息的干扰，采集数据通过整理分析得到各监测点应变值随不同加载工况的变化规律，各加载工况下管道沿圆周的最大应变值分布规律，关闭稳压系统后管内真空度随时间的变化规律。
加热工况下应变片实测数据考虑以下三个因素进行修正：1)被测结构的实际变形量；2)应变片电阻丝的受热膨胀量；3)应变片电阻率的变化。
下面结合附图和具体实施案例，对本发明实施方式做进一步的说明：
实施例1：如图1，开展室内低真空管道模型实验包括密闭管道设计制作、加热设备设计安装、抽真空设备设计选型、应变片的布置安装、系统组装调试、实验数据采集分析等。
所模拟的低真空管道内径为11.4m，壁厚550mm，几何相似比取10，容重相似比取1。模型试验管道设计外径1.25m，壁厚55mm，总长3m。结构强度等级为c60，浇筑管道采用掺加粉煤灰、钢纤维、外加剂等的高强度砂浆，通过室内实验验证确保砂浆强度达到要求，并进行砂浆流动性、收缩率、渗透性等指标测试。采用hpb300的φ6.5钢筋焊接钢筋笼，纵向钢筋通过管道抗弯强度验算，沿圆周均匀布置60根纵向钢筋。环向钢筋根据等效抗拉刚度ea满足相似比的要求，取2％的配筋率，环向钢筋螺距取为30mm。
管道两端头部分加厚为100mm并预埋钢构件，用于与密封端盖的连接，以保证管片端头处的密封。端头预埋件厚度为30mm，沿圆周方向均匀焊接12根φ10的锚筋，用于加强预埋件与管道的整体性。密封端盖与预埋件通过螺栓连接，并采用2道o型圈加强连接的密闭性能，密封端盖中间设置30芯传感器接插头、5芯电源接插头以及抽气口，并采取有效的防水措施。30芯接头用于应变片、温度传感器的信号传输，5芯接头用于加热系统供电。
管道浇筑采用定制木模具，两侧端头部分加厚并预埋钢环，钢筋笼就位后，竖向分层浇筑砂浆，养护达到强度后拆模并吊运至水池支座处，并通过钢丝绳锚固至地面，防止管道上浮。
温度传感器在管道砂浆浇筑之前预埋固定在钢筋笼的相应位置。管道中央内壁沿圆周均匀贴10个混凝土应变片，接线沿管道内壁引至端盖接头转换器。管道中央外壁沿圆周均匀贴20个混凝土应变片，并采取有效的防水措施。
加热系统通过在管道内部放置6支功率2kw、长度为1.3m的透明短波孪管，短波孪
管安装在三角形支架上，沿管道圆周间隔120°布置。通过短波孪管对管道内壁加热，模拟列车高速通过的温升，管道内壁最高温度设置为60℃。三角形支架分两节放置于管道内部，k型热电偶放置于管道内部采集内壁温度，电源线和传感器线缆分别通过端盖的接头转换器连出。
试验的极限低真空度为绝对压强5kpa，抽真空时间控制在5min，真空泵流量要求为200m3/h。考虑到真空泵工作介质的高温工况(60℃)，为避免高温介质影响真空泵的工作性能，增加了水冷却系统。真空系统通过真空泵、真空表和控制器设定并维持指定的绝对压强，管道内部的真空度数据可进行持续的采集存储并导出。
真空泵管路连接至管道端盖，端盖与预埋件通过螺栓及密封圈安装固定，传感器线路接至相应的数据采集仪。先后启动真空泵系统和加热系统，进行试验系统的试运行。
利用抽真空设备对管道腔内逐级加载抽真空，通过温度控制系统对管道腔内温度进行调整，并将模型管道置于水池之中，模拟低真空、高温、水环境，探讨隧管合一的管道结构作为低真空磁悬浮隧道结构的可靠性，进行管道的水密性、气密性研究和结构的力学行为研究。实验内容包括并不限于以下几个方面：不同真空度下的管道水密性研究；管片结构对真空度的保持能力研究；不同真空度下的管道受力变形研究；管片环腔内温度变化对结构性能影响；真空-常压反复加载情况下管道结构的受力变形规律。