天然气泄漏燃烧对管道钢管性能影响研究

天然气集输站场小间距并行管道如果发生泄漏,可燃气体扩散受管道布局影响,在管道附近积聚,点燃后产生的喷射火焰将严重影响周边管道和设备的运行安全。针对集输站场并行管道小间距架空敷设的特点,建立泄漏扩散模型,模拟分析并行管道的喷射火焰高温覆盖范围,以此研究钢管理化性能的变化规律。研究结果表明,在天然气向平面喷射的情况下被点燃后,当管道间距不超过2 m时,泄漏点周围30 m的空间可产生1000 K以上的高温,从而使该高温范围内的钢管发生软化、组织相变,并出现附加内应力及裂纹等。建议集输站场内并行天然气管道的间距应大于2 m,并采用埋地铺设管道,以利用土壤进行火灾爆炸防护。

圆钢管超高性能混凝土短柱偏压力学性能研究

为研究钢管超高性能混凝土短柱的偏压性能,以荷载偏心率和钢管径厚比为变化参数,设计了12个圆钢管UHPC短柱试件并对其进行偏心受压加载试验,分析了该类构件的破坏模式、荷载-挠度曲线、钢管应变和变形系数等,考察了主要因素对短柱偏压性能的影响规律。结果表明:试件的破坏特征为钢管屈服和核心混凝土压坏;荷载-挠度曲线有较明显的峰值点,偏心率越大和径厚比越小,曲线的下降段越平缓;达到60%峰值荷载时,钢管开始产生明显的约束作用,达到90%峰值荷载时,截面变形不再符合平截面假定;偏心率增大使试件的承载力和刚度下降,而径厚比减小可降低这种不利影响。在试验基础上,结合数值模拟对短柱的N-M曲线进行分析,建立了临界偏心率和套箍系数的关系表达式,并基于此提出短柱偏压承载力实用计算方法,理论与试验结果吻合较好。

中空夹层钢管钢渣混凝土T形节点抗震性能研究

将钢渣混凝土灌入中空夹层钢管混凝土结构,充分利用钢渣混凝土的微膨胀性和中空夹层内外钢管对混凝土的约束作用,有效解决了钢渣混凝土工程应用中的安定性问题。以混凝土类型、空心率、支主管直径比和轴压比为参数变量,共进行了5个中空夹层钢管混凝土T形节点试件(1个普通混凝土试件、4个钢渣混凝土试件)拟静力试验研究。试验结果表明:与灌注普通混凝土相比,灌注钢渣混凝土对试件节点承载力影响不大,但位移延性和耗能能力明显增加,提高幅度分别达69.46%和48.20%;当空心率从0.3增大到0.5时,试件位移延性系数提高9.69%;当支主管直径比从0.40增大到0.68时,位移延性系数提高82.44%;当轴压比从0.1增大到0.2时,试件位移延性系数降低17.98%。建立有限元模型对试件的滞回性能进行了模拟,模拟结果与试验结果基本符合,验证了所建有限元模型的有效性。进而开展了节点承载力影响参数分析,得到最佳空心率为70%左右。钢渣在钢管混凝土结构中应用,可大幅提高其抗震性能。

高性能钢管型钢再生混凝土轴压力学性能研究分析

随着人们对建筑结构安全性需求的提高,越来越多的建筑材料被开发出来,本文以高性能钢管型钢再生混凝土为研究对象,通过轴向压试验和力学分析等手段对其力学特性进行了深入研究。结果表明,钢管型钢再生混凝土试件具有较好的延性、韧性和抗裂性等特点,在受力过程中表现出明显的塑性变形和裂纹延伸,并且相比普通混凝土更为适用于抗震、抗风等场合。

高温后钢管高性能混凝土轴压短柱力学性能研究

通过48根高温冷却后钢管高性能混凝土(C80)短柱的试验研究,探讨了火灾温度、恒温持续时间、含钢率等因素对高温后钢管高性能混凝土短柱极限强度、峰值应变、平台强度等的影响,并对构件高温后的工作机理进行了较深入的分析。试验表明,随着火灾温度的升高和恒温时间的增加,高温后钢管高性能混凝土短柱极限承载力整体上呈降低趋势,且温度高于500℃后,其下降速度更快,而在其他条件相同时,高温后钢管高性能混凝土短柱的极限承载力随含钢率增加略有提高。根据试验结果,建立了高温后钢管高性能混凝土组合材料应力 应变关系曲线计算公式和极限强度、峰值应变、平台强度、极限承载力等经验计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。

近爆作用下中空夹层超高性能钢管混凝土柱的抗爆性能

为研究中空夹层超高性能钢管混凝土(Ultra-high performance concrete-filled double skin steel tubes,UHPCFDST)柱在近爆载荷作用下的抗爆性能,建立了TNT炸药-UHPCFDST柱-空气三维有限元模型,采用ALE多物质流固耦合算法分析了UHPCFDST柱在近爆作用下的损伤机理、能量吸收特性和影响参数,计算结果表明:UHPCFDST柱在近爆作用下的典型破坏模式为钢管的塑性变形和混凝土芯柱的凹陷破坏,且混凝土芯柱的损伤过程可以分为3个阶段;与填充普通混凝土柱相比,UHPCFDST柱具有优异的抗爆性能;在一定范围内,减小截面空心率可以有效提升UHPCFDST柱的抗爆性能;增加内外钢管厚度均可提升UHPCFDST柱的抗爆性能,但增加外层钢管厚度时提升效果更显著;有无轴压对UHPCFDST柱的变形有较大影响,在一定范围内增加轴压比有利于抵抗整体变形,但同时局部变形增大,当轴压比较大时,UHPCFDST柱在近爆载荷和轴向载荷作用下失去承载能力。

组合楼层钢筋与方钢管柱直接连接负弯矩区受力性能分析

钢-混凝土组合结构梁柱连接中,当柱截面尺寸较大时,便存在梁内钢筋如何与柱进行连接的问题。在实际工程中有采用钢筋套筒直接附加钢筋与方钢管柱进行机械连接的构造形式。通过采用数值模拟计算方法,分析通过套筒直接将钢筋连接到方钢管混凝土柱,对负弯矩区钢-混凝土组合梁受力性能的影响;讨论了不同位置设置隔板的连接性能以及柱壁在钢筋作用下的弹塑性性能。研究结果表明:翼缘板中纵筋通过套筒直接与方钢管混凝土柱连接的方式具有较好的刚度和承载能力,隔板设置的不同方式对组合梁柱连接的承载力有一定影响;在工程应用中需要考虑连接构造形式对节点承载能力的影响。

圆形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱抗爆性能野外实验与数值模拟

通过6根圆形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRCFDST)柱爆炸破坏实验,研究了轴压、折合距离、空心率和迎爆面形状对其动态响应及损伤破坏的影响,并运用LS-DYNA软件建立了爆炸荷载作用下UHPSFRCFDST柱动态响应的有限元模型。在验证了模型有效性的基础上,运用参数化分析方法,研究了轴压比、空心率、含钢率、内层和外层钢管径厚比及其强度等关键参数对圆形UHPSFRCFDST柱抗爆性能的影响。结果表明:有限元模型能够有效地分析UHPSFRCFDST柱在爆炸荷载作用下的动态响应及损伤破坏;在小于临界轴压时,提高轴压比能够提升UHPSFRCFDST柱抗爆性能,但超过临界轴压后继续提高反而会加重其损伤破坏;减小空心率或内、外层钢管径厚比均可有效提升UHPSFRCFDST柱的抗爆性能,提高含钢率或外层钢管强度也能达到相同效果,但提高内层钢管强度对其抗爆性能的提升作用并不显著。

钢管超高性能混凝土柱耐火性能数值模拟与理论分析

为研究钢管超高性能混凝土在标准火灾下的受力性能和破坏机理,建立了钢管超高性能混凝土柱的耐火有限元模型,并重点对比分析了超高性能混凝土与部分其他类型混凝土的热工参数及高温下本构关系的不同对构件温度和耐火极限等的影响,结果表明:钢管超高性能混凝土构件的核心混凝土温度明显高于相应的普通钢管混凝土或钢管高强混凝土构件的核心混凝土温度,且对于不同配合比的超高性能混凝土构件,其核心混凝土温度场也存在一定差异;高温下钢管对核心超高性能混凝土的约束作用可以忽略不计;对于不同长细比的构件,超高性能混凝土热工参数的取值对构件耐火极限的影响程度几乎不变,但不同荷载比下会有所变化,且荷载比是影响钢管超高性能混凝土耐火极限的主要影响因素。在上述工作的基础上,基于平均温度的耐火计算方法,给出了超高性能混凝土等效强度和等效弹性模量折减系数的计算方法以及考虑不同超高性能混凝土热工参数取值的钢管超高性能混凝土柱平均温度和耐火承载力计算公式,并验证了公式的合理性。该研究将为钢管超高性能混凝土的防火设计提供参考。

方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱抗爆性能数值模拟与实验验证

建立了爆炸荷载作用下方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(Ultra-High Performance Steel Fiber Reinforced Concrete Filled Double Skin Steel Tube,UHPSFRCFDST)柱动态响应及其损伤破坏三维有限元数值模型。首先通过模拟结果与爆炸破坏试验结果的对比分析,验证了数值模型和计算方法的有效性。进而运用参数化分析方法,研究了空心率、含钢率、内、外层钢管厚度及其强度等关键参数对UHPSFRCFDST柱抗爆性能的影响。研究结果表明,UHPSFRCFDST柱具有优越的抗爆性能,所建立的三维有限元模型能够有效地分析UHPSFRCFDST柱在爆炸荷载作用下的动态响应及其损伤破坏;在一定范围内减小空心率及提高外层钢管强度可有效提升UHPSFRCFDST柱抗爆性能;提高含钢率、减小内、外层钢管高厚比均能够显著提升UHPSFRCDST柱抗爆性能;内层钢管强度对UHPSFRCFDST柱的抗爆性能影响并不明显。

Q690高性能焊接钢管轴压临界承载力试验数值模拟

为研究国家电网输电塔中Q690高性能焊接圆钢管的临界承载力,利用有限元软件ABAQUS,引入整体与局部几何缺陷和焊接残余应力等初始缺陷,对变化长细比和径厚比的6根焊接圆管试验试件进行了有限元数值模拟,并与中国电力行业规范公式加以对比分析。结果显示:随着长细比减小,整体几何缺陷影响减小,残余应力缺陷影响增大;局部几何缺陷影响随径厚比增大,作用有所体现,但不明显;所有试件模拟轴压临界承载力均不小于中国现行《塔规》稳定承载力设计公式计算值的0.954倍,也进一步验证了采用《Q690钢管杆塔设计试验研究技术报告》中按照逆算单元长度法得出的轴压稳定系数取值进行工程设计指导的合理性与可行性。

钢管约束超高性能混凝土柱的抗震性能

使用Abaqus通用软件对钢管约束超高性能混凝土柱的抗震性能进行数值仿真分析,探讨该类新型组合柱的破坏模式、滞回曲线、位移延性、刚度退化以及能量消耗等,研究轴压比、长细比、混凝土强度、钢管强度、径厚比等参数对钢管约束超高性能混凝土柱抗震性能的影响,提出合理参数范围.结果表明:钢管约束超高性能混凝土柱具有良好的耗能能力及抗震性能;轴压比和长细比对其抗震性能影响较大,轴压比宜为0.1~0.3,长细比宜为5~11;而混凝土强度、钢管强度和径厚比对其抗震性能影响较小.

钢管高性能混凝土在桥梁中的应用

钢管混凝土结构由于优越的力学性能和显著的经济效益,在建设工程中有着广泛的应用。然而,对于承载力高且截面尺寸不宜过大的建筑物而言,钢管混凝土结构的使用不能同时满足这两者要求。但是,用高性能混凝土替换管内普通混凝土的方法,能满足建筑物的承载力高且截面尺寸不宜过大的要求,从而加大钢管混凝土结构的使用范围。通过对高性能混凝土配合比的选择和施工过程的问题进行展开叙述,讨论钢管高性能混凝土结构在桥梁中的实际应用。

钢管砼结构的抗震性能研究

钢管砼除具有承载能力高,节约材料,施工简便等优点之外,还具有抗震性能好的优点。本文对钢管砼和钢筋砼抗震性能进行比较,通过一定的理论分析对比了两种结构的动力特性,综合评定了钢管砼的抗震性能,并且对钢管砼结构的防震隔震提出了建议。

钢管混凝土在住宅建筑中的抗火性能

简要回顾了钢管混凝土火灾中(后)力学性能的研究现状,探讨了组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土之间在火灾中(后)的相互作用问题,介绍了当今钢管混凝土结构在一些实际工程中的应用和防火措施.最后,对需要进一步开展的研究工作进行了探讨与展望.

X70钢级HFW海底管线钢管的研制和开发

中海石油金洲管道有限公司继2006年首次研发出X65钢级海底输送用HFW钢管后,于2009年又成功研发出X70钢级HFW海底管线钢管。介绍了X70钢级HFW海底管线钢管的研制和开发过程。研究结果表明,研发的X70钢级海底管线钢管满足DNV-OS-F101-2007海底管线技术规范和GB/T9711.3-1999标准(C级钢管)的要求,达到了预期效果。

钢管自密实混凝土柱轴心受压承载力试验

对18根钢管自密实高性能混凝土柱进行了轴压强度承载力的试验研究,试验的主要参数分别为自密实混凝土的配合比和加载方式。在确定组成钢管自密实高性能混凝土柱的钢材与混凝土的应力-应变关系的基础上,利用钢管混凝土柱轴压强度承载力的实用计算方法对其受力性能进行了理论分析,并采用有限元程序ANSYS对轴压柱的荷载-应变关系进行了分析,最后得出了试验值高于理论分析值,而与有限元计算值吻合较好的结论。该试验结论对相关工程实践具有一定的参考价值。

方钢管混凝土结构内隔板式节点试验研究

通过低周反复荷载试验研究了方钢管混凝土结构的抗震性能。结果表明,与钢梁相交的方钢管混凝土节点结构具有承载能力大、滞回特性稳定、延性大和吸收能量多等优点。试验结果与根据现有规范计算得到的结果具有较好的一致性。

钢管填芯高抛自密实混凝土独特优势及应用

介绍了高性能钢管填芯高抛自密实混凝土的配制原理、原材料的选择,通过混凝土配合比的初步设计、试验调整,配制出满足要求的高性能钢管填芯高抛自密实混凝土,并成功应用在实际工程中。

气动夯管锤夯管施工中若干问题的探讨

用气动夯管锤铺管施工时，施工单位经常受到诸如怎样选用合适的夯管锤、怎样控制铺管精度、怎样提高夯管速度、怎样清除钢管内残留的土等问题的困扰，本文总结作者多年来的施工经验，提出了一些解决这类问题的方案，旨在对施工单位有所帮助。