玻璃钢管道作为一种复合材料管道,具有轻质高强、水力性能好、耐腐蚀等特性,广泛应用于给排水行业。由于玻璃钢弹性模量较低,为了提高玻璃钢管道刚度,需要增加管壁厚度,从而增加了成本。玻璃钢夹砂管采用夹砂层来增加管道厚度,在较低的成本下提高了刚度,但由于夹砂层与内、外结构层的材料不同,在受冲击或弯曲作用时容易出现分层或夹砂层破坏。本文基于上述情况提出了一种新型玻璃钢夹层管道结构,针对该种新型夹层管道结构中的设计方法与制备工艺两大关键问题展开研究,对其力学性能和结构设计进行了分析,并开发了一种新型一体化成型工艺进行制样和试验。本文主要内容如下:(1)提出了一种新型玻璃钢夹层管道。新型夹层管道由内结构层、外结构层和连接内外结构层的腹板组成。与传统玻璃钢管道相比,新型夹层管道不存在明显的界面问题,在同刚度等级下成本低,可设计性更强,具有广阔的应用前景。(2)研究了新型玻璃钢夹层管道的力学性能和设计方法。根据实际应用中的工况条件确定了所需新型夹层管道的压力等级和刚度等级;根据失效应变确定了新型夹层管道自身的压力等级;根据等效截面法确定了刚度等级。(3)研究了新型夹层管道腹板的稳定性。腹板在新型夹层管道结构中具有重要作用,但由于其厚度较薄,过高时容易失稳。建立了腹板稳定性分析的简化模型,基于欧拉公式提出了腹板临界线荷载的计算公式,并采用有限元软件Ansys计算得出了该公式中的约束系数,进一步完善了新型夹层管道的结构设计方法。(4)开发了适用于新型玻璃钢夹层管道制备的多级缠绕工艺及装备,制备了试样,进行了试验。最终制备的新型玻璃钢夹层管道环刚度试验值与理论值最大误差为9.53%,破坏形式为外结构层压坏,没有发生腹板失稳和分层等现象。试验结果表明了该工艺能够制备出性能优良的新型夹层管道,并验证了设计方法的可靠性。