大型储液罐内外基础环墙抗不均匀沉降性能分析

大型储液罐对地基沉降变形非常敏感,需要采用基础环梁来防止其对上部结构的危害,因此,基础环梁设计是大型储罐建设的重要一环。本文采用有限元软件对大型储罐-基础环梁-地基土层的共同作用进行了数值模拟,主要考察了大型储油罐基础环墙环向拉力的分布,探讨了影响环墙受力的主要因素。研究表明,垫层参数对环墙环向拉力的影响较大,压缩性低,抗剪强度大并经过压实处理的垫层材料对应的环墙环向拉力最小,环墙环向拉力随环墙半径的增大先近似线性增加而后略微减小。

桥梁施工中钢抱箍滑移原因与防滑措施研究

为研究桥梁施工中钢抱箍滑移原因并提出针对性的应对措施,对钢抱箍受力进行理论分析。针对钢-混界面进水及螺栓施拧不足造成的滑移,进行钢-混界面摩擦系数和螺栓拧紧力矩系数测试及定量分析,根据测试结果并结合现场经验提出钢抱箍防滑措施。结果表明:实测干燥状态下钢-混界面的静摩擦系数为0.62,大于常用设计值(0.3~0.4),钢抱箍偏安全;界面润湿后,静摩擦系数有所降低,但仍高于常用设计值,说明钢-混界面进水会降低钢抱箍承载能力,但降低程度还不足以导致钢抱箍滑移。螺栓拧紧力矩系数取值不当是钢抱箍滑移的主要原因,拧紧力矩系数常用设计值仅为测试值的1/1.7~1/3.6,偏不安全;拧紧力矩系数取值跟螺栓轴线与承压板法线间的夹角有关,建议现场对其进行实测,以保证螺栓预紧力与设计相符。钢抱箍设计时,摩擦系数可偏安全地取0.45,螺栓拧紧力矩系数可在参考范围内取大值,并结合1.5~2.0的安全系数确定螺栓数量,以避免钢抱箍滑移。

大跨度椭球形索承单层网壳环索张拉仿真分析

以常州体育馆索承网壳钢屋盖为例,对索承网壳预应力拉索施工方法中的环索张拉法进行虚拟仿真计算,分析了由于环索连接节点的构造处理及环索张拉点数量的不同对大跨度椭球形索承网壳预应力建立效果的影响,提出了适合该类结构的环索预应力张拉方法。

圆柱形厚壁缠绕件的环向缠绕张力分析的逐层叠加法

为实现不同梯度剩余张力的缠绕张力设计,揭示缠绕过程中的张力变化规律,提出逐层叠加法,研究可变形厚壁筒上环向缠绕张力与剩余张力之间的关系。基于不同材质的双层筒在外压作用下的变形和应力,获得剩余张力下降量与缠绕张力的积分关系,计算各层缠绕张力产生的外压引起内缠绕层环向应力的下降量。进而给出剩余张力函数,获得线性锥度缠绕、等张力缠绕和等力矩缠绕条件下的剩余张力解析公式。将缠绕张力与剩余张力的积分关系式化为微分方程,求解出缠绕后等剩余张力的缠绕张力解析公式。通过钢带缠绕容器和有芯模的纤维缠绕筒的等张力设计对比研究表明,该文解析公式给出的张力设计方案与现有文献完全吻合。文中模型从理论上很好地解决了柱形缠绕件的环向缠绕张力分析问题,适用于各向同性材料厚壁筒和纤维缠绕薄壁筒的缠绕分析和设计。

金属管材力学性能多角度环向拉伸测试方法研究

环向拉伸实验是测试金属管材环向力学性能的重要试验方法。该文针对现有管材环向拉伸试验测试结果会受环向拉伸试样和夹具接触表面摩擦力影响的问题,基于环向拉伸试验原理提出一种多角度环向拉伸测试方法,并开展了多角度环向拉伸测试方法理论研究。以316L不锈钢为例,设计了多角度环向拉伸测试方案,结合轴向拉伸试验对比验证了测试方案的可行性。该测试方法克服了传统环向拉伸试验方法受摩擦力影响的局限性,有助于提升金属管材环向力学性能参数测试结果准确性。

低预应力钢带箍加固RC柱的抗震性能数值模拟与参数分析

基于Mander约束混凝土材料本构关系模型,采用OpenSees软件对低预应力钢带箍加固RC柱抗震性能进行数值模拟。通过与试验结果对比分析表明,模型可以较好的模拟试验结果,进而应用本模型分析加固构件尺寸、轴压比和钢带箍间距等参数对被加固构件抗震性能的影响,研究结果表明:低预应力钢带箍可以加固足尺构件,但构件尺寸、轴压比、钢带箍间距的增加将减小低预应力钢带箍的加固效果。

复合加筋土的强度与应力应变特性研究

为了探索土工格室与水平向土工合成材料联合加筋作用下土的应力变形及强度特性,本文采用理论分析和三轴试验相结合的方法,对此展开研究。首先推导得到了考虑筋材强度发挥和筋土比例的涤纶布-环状刚塑带加筋黄土的强度表达式,然后对加筋土三轴试验结果进行了分析。研究表明,用复合加筋形式,被约束土体的黏聚力有很大的提高,如果环内填土含有草根,则形成二次加筋作用,当草根比较柔软时,加筋后复合体的黏聚力有很大提高,当根比较坚硬,加筋复合体的黏聚力和内摩擦角皆有很大提高。将计算得到的偏应力与小主应力关系曲线与试验曲线进行比较,发现理论计算曲线与试验曲线吻合好,其最大误差在7.6%以内,同时表明环向筋强度的发挥在3%~15%,水平筋强度的发挥为100%。分析了加筋土的应力应变曲线,发现随着轴向变形的增加,加筋土的应力持续增长,未出现应力降低拐点,再次证明联合加筋材料未达到破坏状态.最后本文对强度指标进行分析,发现组合加筋情况下,黏聚力增加了1.569~5.054倍,而单独水平向加筋时,黏聚力增加了0.260~3.019倍,单独环向加筋时,黏聚力提高了0.732~3.417倍;复合加筋与单独加筋情况下,加筋后土内摩擦角基本不变,最大增加了约2.2°。本文结果对土工格室、土工袋加筋土挡墙承载力及稳定性的研究有指导作用。

组合式刚塑带加筋土强度的理论分析与试验验证

根据试验结果和理论研究,推导得到水平向与环向组合式刚塑带加筋土的强度表达式,并考虑筋材强度的发挥和筋土比例,随后进行详细讨论分析。研究表明,组合式刚塑带加筋土的黏聚力有很大的提高,如果环内含有草根,则形成二次加筋作用,其强度会进一步提高。用文中所推导出的强度公式得到的计算曲线与试验曲线吻合较好,最大误差在5.1%以内,同时加筋材料强度的发挥在1%~7.5%。最后对加筋土强度指标进行分析,研究发现组合式刚塑带加筋土的黏聚力增大了2.75~5.35倍,内摩擦角最大提高了21.7%;而水平向刚塑带加筋土、环向刚塑带加筋土的黏聚力分别增大了0.5~2.767倍、0.732~3.417倍,而它们内摩擦角则增加不多,最大增加了2.2°。综合考虑认为,“4环+3水平”组合加筋形式的加筋效果最好,其次是“2环+4水平”组合加筋形式。在实践中,可参照以上两种加筋形式进行边坡、地基加固修复等。

304不锈钢薄壁管环向材料力学行为的实验表征

为了改进管件内高压成形工艺,用实验研究了某种304不锈钢薄壁金属管材料力学特性。研究了薄壁金属管的环向材料力学行为,搭建了环向拉伸试验装置,建立了环状试件测试段受力和夹具受力之间的关系,分析了摩擦和试件装夹位置的影响;用数字图像相关分析技术(DIC),测量了环向拉伸应变;利用各向同性材料验证了环向拉伸试验方法的可靠性。结果表明:试验管材环向应力应变曲线呈S形,试验管材轴向和环向材料力学行为有显著差异。

柱形缠绕件的环向缠绕张力设计的理论研究及其数值模拟

为实现缠绕后的指定张力分布,提出新的环向缠绕张力设计模型及其缠绕张力分析的数值模拟方法。基于离散叠加方法,给出环向剩余张力对内层张力的放松量,建立实现任意剩余张力的环向缠绕张力设计方法。通过有限元模型结合温度参数法,采用逐层位移耦合的计算策略模拟缠绕过程,由给定缠绕张力计算剩余张力。与现有文献的缠绕张力计算方法对比研究表明,现有连续分析模型给出的缠绕张力高于文中离散叠加方法;文中离散分析方法更符合实际,且适用于芯模和缠绕层不同材料的张力设计。该文数值模拟方法可用于多种材料的厚壁缠绕结构的端部以及筒身部分带缠绕角的螺旋缠绕张力分析,给出各种张力计算方法的适用范围。

试验参数对管材环向拉伸方法的影响

为研究标距弧长、标距角度、摩擦和试样厚度对环向拉伸的影响,对环向拉伸进行理论分析和有限元模拟。使用理论方法推导出切向力关于摩擦及标距角度的计算公式,对圆环试样在拉伸过程中的受力和变形进行分析;使用ABAQUS模拟环向拉伸过程,分析了标距弧长、标距角度、摩擦及试样厚度对试验的影响,并验证了理论解。结果表明:试验时需要选择合适的标距角度,并使用润滑剂减小摩擦力的影响。

铝合金管材环向拉伸力学模型建立方法

管材环形拉伸试验(The Ring Hoop Tension Test,RHTT)是评价管材环向变形性能的重要试验方法。为了获得管材的环向材料变形性能,在考虑模具摩擦带来变形不均的条件下,建立了环向拉伸试验的力学模型,并采用数学拟合的方法利用试验数据对力学模型进行参数拟合,从而得到了管材的塑性硬化性能参数。将该方法得到的材料性能参数与单向拉伸试验得到的材料性能参数同时输入有限元模型,对环向拉伸过程进行模拟,并与试验结果进行对比,对比结果表明,该方法得到的参数能更准确地反映管材的环向塑性变形性能。

PHC管桩抱箍式机械连接轴拉承载性能数值分析

基于ABAQUS有限元软件,模拟分析了PHC管桩抱箍式机械连接轴拉承载性能。结果表明:抱箍式机械连接的零部件均可满足PHC管桩桩身轴拉设计值要求;抱箍式机械连接轴拉力传力路线不直接,位移变形相对大;零部件应力分布相对不均匀,六角高强螺钉与U型抱箍卡之间存在先后屈服的现象。建议将U型抱箍卡上的六角高强螺钉孔设置为椭圆孔,预留一定的滑动空间,避免螺钉发生材料屈服现象。

圆柱形锂离子动力电池卷绕过程中的应力分析

在锂离子动力电池的制造过程中,卷绕是极为关键的一道工序。为了保证电池的安全稳定,卷绕过程中不能产生弯折、褶皱,甚至断裂。电池型号不同,适合的卷绕方式不同,最适合的卷绕方式可以根据卷芯成品外半径来确定。首先,把电池卷绕层作为薄膜材料,在卷绕张力的约束下对卷芯的本构方程进行分析,得到平面应变状态下卷芯内r处的环向应力分布函数和径向应力分布函数;进而得到卷绕n圈完成后,卷芯内任意r处的环向应力和径向应力。根据卷绕张力的类型,对不同卷芯外半径下的环向应力进行算例分析,从而得到适合不同卷绕外半径的卷绕方式。随着卷绕外半径的不断增大,恒卷绕张力和锥度卷绕张力逐渐不适合电池卷芯的卷绕,因此提出了全新的抛物线型卷绕张力和复合型卷绕张力。动力电池卷绕完成后,电池卷芯经卷绕产生的应力相当于对电池施加的预应力,从而对动力电池的使用产生影响。

某体育馆弦支穹顶拉索施工研究

弦支穹顶由上部网壳与下部的张拉索杆体系构成,预应力索网布置和预应力分布较复杂。以山东某体育馆为例,进行施工全过程分析,研究了环索分批张拉过程中结构的内力和变形。确定了合理的张拉方案及其施工参数。

后张法无粘结预应力在消化池中的应用

介绍了消化池的受力状态及无粘结预应力在池壁、池顶锥壳中的应用,并与普通混凝土结构 进行对比。

计及金属铰链的环形可展天线热-结构分析

空间热环境对环形可展天线在轨服役稳定性的影响很大,时刻变化着的热环境会造成天线温度的剧烈波动,从而导致天线结构的热变形,使得天线的形面精度恶化,影响天线电信号的传输甚至导致天线失效,因此有必要对天线进行热-结构分析。以环形可展天线为研究对象,考虑天线在轨服务环境中的各类因素(包括空间真空、空间低温、微重力和空间热源等),基于斯忒藩-玻尔兹曼定律和傅里叶热传导理论,利用有限元软件建立计及金属铰链的环形可展天线的热辐射-热传导分析模型,研究了环形可展天线的非均匀温度场;基于弹性热力学理论及有限元理论,建立计及与不计及金属铰链的环形可展天线的热变形分析模型,研究了非均匀温度场对环形可展天线形面精度和张力比的影响规律。研究结果表明:相较于不计及金属铰链的环形可展天线,计及金属铰链的环形可展天线的形面精度和张力比均发生恶化,其中形面精度变化值已达到毫米级。研究结果对同类型环形可展天线的热-结构分析有重要的借鉴意义,可为天线的结构设计提供参考。

拉剪弯混凝土梁直断缝处的承载力分析

针对上下柱或上下拉杆错位的转换梁,或存在错层的框架柱、墙,可能存在全截面受拉而产生的贯穿整个截面的直断缝,此时直断缝处的混凝土基本已经退出工作,直断缝处的钢筋直接受拉剪弯共同作用,直断缝剪力对纵向钢筋的影响(抗直剪破坏)均不可忽视,而现有规范不考虑钢筋受剪,无法分析直断缝处直剪破坏的形态。针对受拉剪弯共同作用的梁的直断缝处的钢筋采用静力分析和第四强度理论进行屈服判别,给出了考虑钢筋受剪拉作用时,该拉剪弯钢筋混凝土梁的拉剪弯承载力计算、箍筋的拉力和剪力计算、直剪破坏的判别,并提供相应的逻辑基础。该方法,不仅限于梁,对其余类型的钢筋混凝土构件可依此类推,并给装配式或改造建筑的后植构件断缝处的承载力分析提供参考。

基于FLAC3D的大型储液罐及基础环墙变形及受力分析

立式储液罐是一类典型的薄壳结构,对地基沉降十分敏感,其中地基不均匀沉降对其结构性能的影响最为显著,是导致储液罐工程事故的主要原因。本文采用FLAC3D软件对大型储罐的充水预压法处理地基进行数值模拟,主要考察了均匀和不均匀沉降两种情况下储罐的变形和应力分布,以及环墙半径和垫层参数对环墙环向拉力的影响,并与规范计算结果进行对比分析。结果表明,地基不均匀沉降可能导致储罐底板应力可能是均匀沉降时的3倍;垫层对环墙环向拉力的影响显著,采用压缩性低、抗剪强度大,并经过压实处理的垫层时,环墙环向拉力较小;随环墙半径的增大,环墙的环向拉力先近似线性增加,而后略微减小。当环墙的半径较大时,非线性数值法计算的环墙环向拉力比规范法计算的结果偏大,两者偏差与垫层材料密切相关,而与地基土层参数关系不大。

顶张紧立管的壁厚计算方法

主要根据规范要求,基于应力准则,以深水顶张紧立管(TTR)为研究对象,介绍了深水TTR的壁厚计算流程、计算方法和校核标准。以实际的工程案例,进一步验证了TTR立管的壁厚计算方法,并给出了校核结果,为深水TTR立管工程设计提供参考。