海上风机钢管单桩基础轴向承载力研究

针对海上风电基础形式中的钢管桩基础,采用ABAQUS软件进行三维有限元数值计算,通过计算桩顶荷载与桩顶沉降的关系,研究了钢管桩基础在单向荷载作用下的极限承载力特性,并对桩径、桩内土体压缩模量、桩外侧土体的内摩擦角等参数对轴向极限承载力的影响进行了敏感性分析,确定了钢管桩基础在单向荷载作用下影响轴向极限承载力的主要因素。

TX型和TT型圆管节点轴向承载力的影响因素分析

空间管节点几何构形多样,受力复杂,影响其承载性能的因素较多.本文采用有限元软件ANSYS,选用SHELL181壳体单元建模计算,并考虑了焊缝的影响,分析了荷载路径、弦管轴向应力对TX型圆管节点轴向承载力的影响,以及弦管长度和边界条件对TT型圆管节点轴向承载力的影响.

弦管轴向应力对TX型和XX型矩形管节点轴向承载力的影响

管节点通常是弦管和支管都受到轴向力作用,弦管应力可能对节点轴向承载力有显著的影响.本文使用有限元软件ANSYS分析了弦管应力对TX型和XX型矩形管节点轴向承载力的影响,并与相应的平面T型和X型矩形管节点作了对比.采用Lu的方法判定节点承载力.结果表明,弦管拉力对节点承载力的影响可以忽略,而弦管压力则会降低节点承载力,本文计算结果与相关规范有一定差异.

基于变形协调的斜桩轴向承载力计算方法

为进一步研究斜桩轴向承载力计算方法,基于斜桩的桩周摩阻力不均匀分布的特性和桩—土受力变形协调的原则,推导了斜桩轴向承载力计算公式,通过对比本文公式与规范公式的计算结果,揭示了桩身倾角、桩径、桩长和桩侧极限摩阻力等因素对斜桩轴向容许承载力的影响规律。结果表明:鉴于规范公式未考虑斜桩桩身倾角对承载力的影响,本文公式计算得到的单桩轴向承载力随着桩身倾角的增加逐渐降低;对于不同桩径,本文公式计算值均比规范公式计算值小,但两者相差7%以内;桩长或桩侧极限摩阻力较小时,规范公式得出的承载力数值要比本文公式小,但随着桩长或桩侧极限摩阻力的增大,本文公式得出的承载力逐渐大于规范公式。本文建立的轴向承载力计算公式考虑了桩身倾角与桩—土受力变形相互协调的影响,可为斜桩轴向承载力计算提供参考。

局部腐蚀对圆钢管混凝土柱轴向承载力的影响分析

运用有限元软件ABAQUS对26根局部腐蚀圆钢管混凝土在轴压荷载作用下进行数值计算并与未腐蚀构件做对比,系统地分析和考察局部腐蚀的位置、局部腐蚀间的环向夹角与母线距离对钢管混凝土轴压力学性能的影响规律,确定三因素分别作用下的最不利情况。分析结果表明:对于单个蚀坑,蚀坑位于构件中间时构件的轴压承载力最低,越远离构件中部,承载力越大;对于两个蚀坑,构件的轴压承载力随蚀坑间环向夹角的增大而增大,随母线距离的增大呈先增大后减小的趋势。本研究成果对钢管混凝土在服役过程中的防护具有参考价值。

超大直径空心独立复合桩横轴向承载力

为探明超大直径空心独立复合桩基础自身参数对其横轴向承载力的影响,本文利用MARC有限元仿真软件对不同空心桩设计参数、不同注浆体参数、不同水泥搅拌桩设计参数下,复合桩基横轴向极限承载力的变化规律进行了分析。结果表明:空心桩桩径对超大直径空心独立复合桩横轴向承载力影响远大于空心桩桩长的影响;相较于注浆土模量增加,注浆土厚度增加对横轴向承载力提高作用要弱;注浆土参数、水泥搅拌桩参数的增强对柔性长桩横轴向承载力的提高均不如对刚性短桩。

管卡板牙式锁紧机构轴向承载力的试验研究

板牙式锁紧机构提供全结构管卡加固管道的结构承载能力。为了解决在管卡设计中其轴向承载性能的有关结构计算问题,本文通过模型试验对4种规格的板牙式锁紧机构进行了轴向承载力测试,分析了内板牙齿挤毁管道表面并刮断累积金属屑层的锁紧机构失效模式,借鉴刨削力计算公式拟合得到了板牙式锁紧机构单齿轴向承载力与咬入深度的经验公式,并分析了齿间距、齿顶角对单齿承载力的影响。试验结果表明对于相同齿顶角的锁紧机构,齿间距越大的单齿承载力越大;对于相同齿间距的锁紧机构,90°齿顶角的单齿承载力比80°齿顶角的大。

基于XGBoost-SHAP的钢管混凝土柱轴向承载力预测模型

为了可靠、准确地预测钢管混凝土(CFST)柱的轴向承载力,建立和解释集成机器学习的CFST柱轴向承载力预测模型.使用马氏距离评估CFST柱数据库质量,通过极限梯度提升(XGBoost)算法建立CFST柱轴向承载力预测模型,使用K折交叉验证(K-Fold CV)和树结构概率密度估计(TPE)算法寻找模型的最优超参数组合.采用不同评价指标将优化后XGBoost模型的预测值与已有方法和未优化XGBoost模型的计算值比较.使用SHAP方法给出XGBoost模型预测结果的整体和局部的解释.结果表明,经过超参数调整优化的XGBoost模型的性能超越了相关规范和经验公式的性能,且SHAP方法能够有效地解释XGBoost模型的输出.

轴向承载力作用下非粘结柔性立管的侧向失效分析

利用非线性有限元方法研究柔性立管在轴向承载力作用下的失效特性,采用实体单元模拟柔性立管抗拉铠装层、强结构带层和外部聚合物层,并考虑材料非线性、几何大变形、接触和摩擦等非线性效应的影响,通过数值模拟分析了柔性立管抗拉铠装层的螺旋钢带数、摩擦系数和外部聚合物层厚度等因素对非粘结柔性立管的失效模式和轴向承载能力的影响.结果表明:与采用部分螺旋钢带的简化模型相比,在抗拉铠装层采用全螺旋钢带数目的模型的失效过程更为复杂,其轴向承载力出现了多个峰值;摩擦系数对立管失效模式的影响很大,摩擦系数较小时立管为侧向失效,摩擦系数较大时立管为径向失效;外部聚合物层厚度对立管侧向失效时的最大轴向承载力影响有限.

B型套筒修复管道的极限轴向承载力预估方法

含环焊缝缺陷的管道采用B型套筒修复后的极限轴向承载能力至关重要。若依靠试验获得大直径管道修复后的极限轴向承载力,或代价昂贵,或因加载设备的载荷限制而难以实施,文章提出采用品字形焊接板预测其极限轴向承载力的方法。首先,选取两段Φ219 mm的管子对接,模拟环焊缝完全断开的管道。经B型套筒修复后,通过“以压代拉”试验获得极限轴向承载力。同时,进行有限元模拟,试验与模拟结果相差仅2.8%。进而,采用同样的有限元建模方法,获得B型套筒修复Φ1016 mm管道后的极限轴向承载力。最后,针对Φ1016 mm管道的B型套筒修复结构,分析其轴对称性及品字形焊接板承受拉伸时的边界效应,开展品字形焊接板拉伸试验。结果表明,品字板法预估值与有限元模拟值仅相差3.1%。综合模拟与试验结果,品字形焊接板可以准确预估B型套筒修复含环焊缝缺陷管道后的极限轴向承载力。

小波方法确定摩擦桩的轴向承载力

采用小波方法,结合剪切位移法,将土体视为沿深度方向的一维平稳随机场,由此得出单桩承载力公式.公式只需根据土的变形模量、粘聚力和内摩擦角,即可计算出单桩承载力,经济、实用,而且计算结果与现场静载实验结果较为接近.

预制混凝土检查井轴向承载力测试方法及结果分析

为了验证《预制混凝土检查井》标准规定的预制混凝土检查井产品轴向承载力检验指标和相应的轴向承载力测试方法,试制了规格为DN1200的预制混凝土检查井产品并开展了轴向承载力测试。测试结果表明,标准规定的轴向承载力指标是合适的,相应的测试方法是可行的。

凸缘外圈四点接触球轴承最大轴向承载力计算方法分析

采用传统理论计算方法和数值模拟计算方法对凸缘外圈四点接触球轴承最大轴向承载力进行了计算,并对2种计算结果做了对比分析。结果表明:在设计开发过程中,数值模拟计算方法是可信的,且相比传统理论计算方法有优势。

钢管桁架连接钢板对T型节点轴向承载力的影响分析

圆钢管结构通常用于大跨屋盖,计算上按桁架处理,檩条与钢管桁架多采用钢板连接。对于T型节点,荷载经檩条通过节点钢板传到弦管,然后传到支管。节点钢板与弦管焊接长度的差异,导致节点边界条件强弱的变化,从而影响节点的轴向承载力。本文采用ANSYS建立3个T型节点的有限元模型,计算其承载力,并与试验结果对比,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,模拟了多种节点钢板长度下的T型节点承载性能,分析了节点铜板长度对T型节点轴向承载力的影响。

FRP管材混凝土短柱轴向承载力性能试验研究

为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,FRP)管材混凝土短柱轴向承载力性能,简化了FRP管材混凝土短柱轴向受力模型,通过制备2种配合比的管材混凝土短柱试样,分别开展了FRP管、钢管和塑料管的混凝土短柱轴向承载力模型试验。研究结果表明:相同条件下,玻璃钢材质的C30普通混凝短柱轴向承载力比钢管混凝土短柱承载力大致小17.56%~28.84%;对钢管混凝土和FRP管材混凝土短柱,长细比的增大会降低短柱的轴心抗压承载力,而塑料管混凝土短柱,存在特定的长细比值使短柱轴心抗压承载力最大;添加膨胀剂与否对核心混凝土承载力的影响效果受长细比约束。试验结果可为非金属棚架结构的设计与施工提供试验基础及数据支撑,为研究FRP管材结构提供参考。

海外港口工程钢管桩轴向承载力计算探讨

文中深入调查国内外规范对钢管桩桩基承载力设计的有关规定,归纳总结出不同规范体系下计算原理及计算方法的相同点和差异处,为后续海外桩基工程的顺利开展打下坚实基础。

浅析海外港口工程桩轴向承载力计算方法

文中深入分析国内外规范采用标准贯入试验桩基承载力的方法,比较不同规范体系下计算原理及计算方法的相同点和差异点,采用对数正太分布分析比较计算方法的准确度和误差,为设计人员后续前期推算海外港口工程桩轴向承载能力提供参考。

海上风机单立柱三桩基础灌浆连接段轴向承载力试验研究

结合某海上风机单立柱三桩基础,对海上风机灌浆连接段进行轴向承载力试验。共设计四个试验模型,包括两个带剪力键的模型和两个无剪力键的模型。试验结果表明:带剪力键的模型承载力和延性比无剪力键的模型显著提高;受过疲劳荷载的带剪力键模型虽然延性有一定降低,但其承载力仍与未受过疲劳荷载的模型相当。该文还讨论了UK规范、API规范和新旧DNV规范建议的四个灌浆连接段轴向承载力经验公式。各公式之间的对比表明,它们都存在一定的缺点:API规范公式和旧版DNV规范公式形式还不太成熟,而UK规范公式和新版DNV规范公式试验数据参数范围不全。因此,该文最后建议提出一个灌浆连接段界面抗剪强度的新公式,以适应更广泛的工程应用条件。

近海桩基轴向极限承载力的API规范设计计算研究

近海工程使用桩基础很多,应用较为广泛地有预制打入桩、钻孔灌注桩和爆扩桩,而其中尤以预制打入开口式钢管桩应用最为广泛。综合桩的轴向极限承载力的论述,以开口式钢管桩为例,给出在近海工程中应用最为广泛的API-RP2A方法关于导管架平台桩的轴向极限承载力的设计计算,并将其与手工计算进行比较,表明一般程序运行结果略大于手算结果。