帶壓開孔邊際預(yù)應(yīng)力對施工作業(yè)的影響不容忽視

帶壓開孔邊際預(yù)應(yīng)力是指在管道在實施帶壓開孔作業(yè)施工中，帶壓開孔機在鉆透管道并即將切透管道的邊際時，帶壓開孔機及管道邊際所受到的力。管道在即將切斷并未切斷時，管道所隨受的力隨著管道帶壓開孔機的切削過程而變化。在切斷的瞬間，管道所承受的壓力也瞬間變化。因此，在管道進行帶壓開孔施工作業(yè)過程中，管道在這一過程中所承受的力量分別為短節(jié)、閥門及帶壓開孔機的重量。帶壓開孔方向不同也同樣影響著管道的應(yīng)力變化。下面就帶壓開孔方向問題逐一分析管道所承受的力及應(yīng)力變化。

應(yīng)力是物體由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。

應(yīng)力定義為“單位面積上所承受的力”。

壓強是一個標(biāo)量，壓強（壓力）的這一定義的應(yīng)用，一般總是被限制在有關(guān)流體的問題中。因此，應(yīng)力與壓強本質(zhì)上都是用來表示單位面積的受力情況，只是當(dāng)研究對象從固體變成流體時，這個力從一個張量變成了一個標(biāo)量，兩者具有相同的單位帕斯卡（1帕斯卡=1牛頓/平方米）(1Pa=1N/m2)。

壓強是為了更方便地描述流體內(nèi)部力學(xué)情況而引入的一個新變量，本質(zhì)上具有相同的意義。

一般地說，對于管道系統(tǒng)，在外力的作用下，將會產(chǎn)生壓（或張）形變和切形變。因此，要確切地描述管道的這些形變，我們就必須知道作用在它的互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣，由于在理想流體不能產(chǎn)生切變，因此，管道不存在切應(yīng)力。而在帶壓開孔過程中，這種切應(yīng)力就逐漸地變大，對管道帶壓開孔作業(yè)的危險也逐漸增大。

管道中同截面垂直的稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力，同截面相切的稱為剪應(yīng)力或切應(yīng)力。應(yīng)力會隨著外力的增加而增長，對于管道帶壓開孔作業(yè)中的某一種材料，應(yīng)力的增長是有限度的，超過這一限度，材料就要破壞。對某種材料來說，應(yīng)力可能達到的這個限度稱為該種材料的極限應(yīng)力。

極限應(yīng)力值要通過材料的力學(xué)試驗來測定。將測定的極限應(yīng)力作適當(dāng)降低，規(guī)定出材料能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力。材料要想安全使用，在使用時期內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)低于它的極限應(yīng)力，否則材料就會在使用時發(fā)生破壞。

有些材料在工作時，其所受的外力不隨時間而變化，這時其內(nèi)部的應(yīng)力大小不變，稱為靜應(yīng)力；還有一些材料，其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內(nèi)部的應(yīng)力也隨時間呈周期性變化，稱為交變應(yīng)力。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應(yīng)力遠小于其靜載下的強度極限時，破壞就可能發(fā)生。另外材料會由于截面尺寸改變而引起應(yīng)力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。對于組織均勻的脆性材料，應(yīng)力集中將大大降低構(gòu)件的強度，這在構(gòu)件的設(shè)計時應(yīng)特別注意。

在管道帶壓開孔施工中，管道受力產(chǎn)生變形時，體內(nèi)各點處變形程度一般并不相同。用以描述一點處變形的程度的力學(xué)量是該點的應(yīng)變。為此可在該點處到一單元體，比較變形前后單元體大小和形狀的變化。

  “內(nèi)應(yīng)力”指組成單一構(gòu)造的不同材質(zhì)之間，因材質(zhì)差異而導(dǎo)致變形方式的不同，繼而產(chǎn)生的各種應(yīng)力。 

當(dāng)管道在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變就稱為應(yīng)變（Strain）。材料發(fā)生形變時內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力。把分布內(nèi)力在一點的集度稱為應(yīng)力（Stress），應(yīng)力與微面積的乘積即微正向應(yīng)力與剪應(yīng)力內(nèi)力。或管道由于外因（受力、濕度及土壤沉降的變化等）而變形時，在管道內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使管道從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力（Stress）。按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力σ 和切應(yīng)力τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。按照載荷（Load）作用的形式不同，應(yīng)力又可以分為拉伸壓縮應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

一般來講，我們不希望管道在帶壓開孔工程施工中出現(xiàn)其它應(yīng)力，想盡辦法消除這些應(yīng)力的產(chǎn)生。消除管道帶壓開孔的應(yīng)力主要有以下幾點：

1.短節(jié)及閥門安裝后，對管道的應(yīng)力增加，應(yīng)當(dāng)在管道底部（上開孔）或閥門底部（側(cè)開孔）夯實基礎(chǔ)或用臨時支架固定，以消除應(yīng)力

2.壓開孔機進行適當(dāng)減重。減少帶壓開孔機的重量，也相應(yīng)地在帶壓開孔施工中減小了對管道的應(yīng)力。

3.壓開孔現(xiàn)場使用吊車或液壓平臺吊裝帶壓開孔機和閥門等，在管道帶壓開孔施工中吊車也應(yīng)當(dāng)?shù)蹙o連接后的帶壓開孔及閥門，以消除應(yīng)力。

4.開孔機安裝后平臺的支撐與管道保持開孔角度，其支撐力也應(yīng)當(dāng)均衡和平穩(wěn)。在施工中不得隨意變化平臺的高度、角度等。