轴向约束杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力的影响

局部火灾下,网架结构升温具有明显的非均匀性,结构中温度高的杆件热膨胀受到温度较低杆件的约束,使得网架结构的部分杆件具有显著的约束杆件高温力学特征。基于局部火灾下网架结构力学反应全过程数值追踪技术,考察结构升温非均匀性、结构荷载比、火源位置和结构跨度影响因素下,网架结构杆件高温屈曲后强度对整体结构抗火极限承载力的贡献。研究表明:当结构温度分布非均匀系数η在0.2≤η<0.6区间取值,且结构荷载比R在0.2~0.7范围内,杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力有较大贡献;随着火源位置从网架几何中心偏移,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献增大;随着网架跨度的增加,当结构荷载比R≤0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献逐渐增大,当荷载比R>0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献先逐渐减小然后转变为逐渐增大。上述研究结论可为建立网架结构第2阶段失效准则提供理论依据。

多参数影响下网架结构中轴向约束杆件高温屈曲后强度特征

基于已有研究得出的网架杆件高温下瞬变约束刚度比的求解方法,开展了多参数影响下瞬变约束刚度比变化规律及伴随的轴力历程变化规律的分析。研究表明:在结构升温历程中,杆件瞬态约束刚度比均呈现出不同程度的下降趋势;杆件初始轴向约束刚度比及轴力历程受结构升温非均匀程度系数η、荷载比R、火源位置及结构跨度的耦合影响。随着结构温度分布趋于均匀(η值增大),杆件初始约束刚度比下降;随着火源位置从结构几何中心向边缘移动,在0.2≤η≤0.6取值范围,关键腹杆的初始约束刚度比依次递减,在0.7≤η≤0.8取值范围,则依次递增;随着结构跨度递增(24~36m),各关键腹杆的初始约束刚度比依次递减。中心火源场景中,在0.2≤η≤0.5且0.2≤R≤0.6取值范围,杆件具有高温屈曲后承载力;随着火源位置偏移及网架跨度增加,在0.2≤η≤0.5取值范围,杆件具有高温屈曲后承载力。

辐射管对加热炉内部燃烧影响的数值模拟与试验研究

以大庆油田火筒式加热炉为研究对象,利用试验测试和数值模拟方法,分析加热炉内增加辐射管对火筒壁面温度场的影响。试验中采用的是大气式燃烧器,燃烧功率为400 k W。研究结果表明:数值模拟结果与试验测试基本一致;安装辐射管后,火筒壁面整体温度有所降低,但分布更加均匀;火筒上部、中部和下部非均匀温度系数ε分别降低36%、26%和32%;热烟气向上流动导致火筒壁面下部的非均匀温度系数比中、上部大。