不锈钢管混凝土构件力学性能研究现状与展望

不锈钢管混凝土构件兼具钢管混凝土构件的特性和不锈钢材料的耐腐性。由于不锈钢的非线性特性,其力学行为与传统钢材显著不同。为了解决不锈钢管混凝土构件在应用中可能遇到的设计挑战,特别是由于忽视不锈钢的应变硬化和显著的非线性特性而导致对钢管截面强度过于保守的估计问题,对国内外不锈钢管混凝土构件的静力性能、界面黏结性能和动力性能的研究进展进行了详细阐述,并指出当前研究主要集中在静力性能,特别是截面轴压承载力的计算方法,而界面黏结性能和动力性能的研究还处于初步阶段。此外,针对目前不锈钢管混凝土构件的研究尚未充分考虑不锈钢材料应变硬化阶段的问题,对连续强度法的应用进行了总结和改进,提出了进一步的研究工作展望,以期更准确地描述和预测不锈钢管混凝土构件的力学性能,从而在结构设计中最大化其应用优势。

矩形冷弯型钢钢管混凝土柱的力学性能研究

进行了8个冷弯型钢钢管混凝土构件的试验,表明其具有良好的力学性能。在确定组成矩形冷弯型钢钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用数值解法对其轴压、纯弯和压弯构件的荷载-变形关系进行了全过程分析,分析结果与试验结果吻合良好。最后在参数分析的基础上,提供了轴压、纯弯和压弯构件承载力的实用计算方法。

大跨径斜拉拱桥创新技术构思与研究

将现代的斜拉桥和古典的拱桥有机结合组成一种新型的桥式结构,充分发挥了斜拉桥与拱桥的优点,造型新颖美观,别具一格。湘潭市湘江四大桥主桥采用120 m+400 m+120 m斜拉钢管混凝土飞燕式拱桥,论述这种新颖桥型结构体系创新技术的构思与基本受力性能,研究结果表明,该新型组合桥式结构桥梁,具有索拱共同受力、相互作用等特性,提高了结构的跨越能力、刚度和稳定性。

厚壁方矩形管冷弯效应对比分析

为了对厚壁型钢管的冷弯工艺改进、性能分析、结构强度设计和数值模拟结果的验证提供重要依据,进行了冷弯厚壁钢管上截取的平板件、弯角件、母材和相应方、矩形截面短柱的力学性能试验研究,获得了短柱全截面屈服强度相对于母材强度的提高值。分别运用北美等国厚壁冷弯型钢规范、国内薄壁冷弯型钢规范以及相关文献中的修正规范,对我国厚壁冷弯方矩形型钢管全截面强度进行设计和对比分析。结果表明:因冷弯工艺不同,国外公式计算的结果高于国内短柱实测值,国内厚壁冷弯型钢的强度设计不能照搬现有的国外厚壁冷弯型钢设计规范;国内薄壁公式能否适用要视型钢的冷作硬化效应程度决定;原料的强屈比和冷弯应变程度越大,则冷作硬化效应越大;焊接热使板件受到低温"退火"的作用不可忽略,其常常导致竖直配辊冷弯厚壁矩形型钢时,两竖直侧平板件强度低于母材。

新型钢管混凝土中柱劲性环梁式节点的设计方法初探

提出了一种新型钢管混凝土中柱劲性环梁节点的新概念 ,讨论了该节点的传力机理和内力分配方法 。

格构式钢管混凝土风力机塔架的设计

针对风力机塔架高度增加使常用的锥筒式塔架结构的力学性能、经济性、施工性下降的问题,探讨了格构式钢管混凝土风力机塔架的设计方法.以某3 MW风力机工程为例,采用钢管混凝土统一理论和简化空间桁架法设计了符合性能要求的格构式钢管混凝土塔架,并给出了柱肢、腹杆及节点构造.基于ANSYS有限元软件分析了格构式钢管混凝土塔架与锥筒式塔架的力学性能和用钢量,结果表明,三肢柱格构式钢管混凝土塔架的设计方法可行,力学性能优越,经济性较好.

自密实钢管混凝土的研究与应用

采用自密实混凝土作为钢管核心混凝土,针对钢管混凝土的受力特点和施工工艺,进行自密实混凝土材料的选择和配合比优化。为了确保自密实钢管混凝土的顺利施工和硬化后良好的力学、变形性能,进行了自密实钢管混凝土与普通泵送钢管混凝土拱的现场模拟施工对比试验,以及钢管混凝土短柱的轴心受压对比试验。试验结果表明,自密实混凝土作为钢管核心混凝土,其施工性能明显优于普通泵送混凝土,在施工过程中不泌水、不离析,硬化的混凝土能在各截面上均匀分布;自密实钢管混凝土短柱的组合弹性模量、极限承载力和延性以及后期承载能力方面均与普通泵送混凝土短柱相似。在此基础上,成功地将自密实混凝土应用于莆田市一钢管混凝土拱桥工程,应用结果表明,采用自密实混凝土技术,钢管混凝土拱桥施工顺利、快捷,且更好地保证了工程质量,同时混凝土材料造价与普通泵送混凝土基本持平。

竖向收进成束钢框筒结构受力性能分析

为研究竖向收进方式对成束钢框筒结构性能指标的影响,探讨合理竖向收进方案,设计了沿竖向采用不同方式进行收进的系列算例模型.分析竖向收进部位裙梁及筒体柱的受力特点以及结构弹塑性层间位移角、损伤发生时间和能量耗散等.分析结果表明:等效风效应系数与基底剪力和倾覆力矩有相同的变化规律,可作为竖向收进方案的初选指标.竖向收进部位裙梁及筒体柱存在内力突然增大的现象,且具有明显的规律性.依据规范选波进行时程输入下,竖向均匀收进的算例模型筒体柱未出现塑性损伤,裙梁出现塑性损伤的时刻不同,但出现损伤时刻对应的结构总输入能较为接近.结果表明,成束钢框筒结构竖向收进起始位置应尽可能远离嵌固端,沿竖向宜分多次均匀收进.

钢管束剪力墙约束下砌体结构推覆试验研究

设计制作2个具有不同边缘构件的钢管束剪力墙-砌体结构试件,并开展试验研究.利用精细化有限元模型,分析2种边缘构件下的钢管束剪力墙-砌体结构在水平荷载作用下的力学行为,并与试验结果进行比较,验证有限元模型的可靠性.对砌体结构的2种等效简化模型进行适用性分析.试验和理论分析结果表明,当以钢管束剪力墙作为边缘构件时,砌体结构破坏过程表现为其先与周边约束脱开,砌体结构内部形成斜裂缝后破坏.砌体结构具有明显的斜撑效应.相较于单压杆模型,选用合适参数的三压杆模型可以准确反映砌体结构在侧向荷载作用下的受力特征.

张力减径机双圆弧孔型设计与实践

介绍了传统孔型设计的原理和计算方法,分析了中厚壁钢管在张力减径过程中“内六方”产生的机理和控制方法;结合φ89 mm三辊连轧生产线的情况,提出了双圆弧孔型设计方案;用有限元模拟一段圆弧孔型和二段圆弧孔型轧制相同规格钢管时的情况。分析认为:双圆弧设计方案解决了内传动三辊张力减径机多边形孔型的加工问题;有限元分析结果和实践都证实了双圆弧孔型具有抑制“内六方”和控制外表面质量的优势,是三辊张力减径机孔型设计的一种新尝试。

钢管混凝土轨枕方案设计与受力性能对比分析

提出钢管混凝土轨枕的2种设计方案,方案1为2根外径42 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块,方案2为2根外径33 mm长2 m的钢管混凝土构件连接混凝土轨枕块。建立钢管混凝土轨枕受力分析模型,通过理论公式计算和有限元仿真分析,分别对2种设计方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中关键部位的压力与变形进行研究。计算结果表明:2种方案的轨枕在堆放、起吊、施工架设过程中受力性能均满足要求,但方案2受力与变形明显大于方案1,因此推荐采用方案1。

基于正交设计的高强度钢矩形管热辊压工艺参数优化分析

高强度钢矩形管外形美观、结构可靠,在汽车轻量化设计中取得广泛应用。然而,加工硬化严重、强塑积降低等角部缺陷对高强度钢矩形管使用性能有不利影响。基于正交设计,对截面尺寸为50 mm×30 mm×2 mm的高强度钢矩形管进行热辊压成形试验研究。基于极差分析和方差分析,研究了电机频率、振荡电流和压下量三个工艺参数对矩形管角部和平面强塑积的影响。试验结果表明,当压下量为1 mm,振荡电流为290 A,电机频率为10 Hz时,高强度钢矩形管的平面和角部强塑积均可达到最大值。

不锈钢管再生混凝土短柱轴压力学性能研究

不锈钢管再生混凝土柱(RA-CFSST)可有效改善核心再生混凝土的力学性能,在桥梁墩柱与海工结构中具有广泛的应用前景.基于前期试验研究采用ABAQUS有限元软件对RA-CFSST短柱进行了轴压全过程机理分析,包括各部件应力状态发展、核心再生混凝土应力分布以及钢-混凝土之间的接触应力;其次,重点研究了再生混凝土强度、取代率、不锈钢类型与含钢率对构件极限承载力的影响;最后基于前期试验和参数分析结果,与国内外现有钢管混凝土设计规范进行了对比.研究结果表明:轴压过程中,钢管环向应力与核心混凝土纵向应力不断增大,呈明显的约束效应;构件极限承载力受材料强度和含钢率影响较大,而受再生粗骨料的影响较小.

钢管六角打包成型机构的设计

通过分析无缝钢管六角形堆放的原理， 提出了钢管六角形打包的简易机构设计方案。生产实践表明， 该成型机构设计合理， 使用方便； 采用该成型机构打出的钢管六角包， 在运输过程中散捆、压弯的比率大大降低。

高钢级射孔枪管的试制

高钢级射孔枪管是制作油气井高性能射孔枪主要部件的管料,以前全部依靠进口。通过对高钢级射孔枪管钢种设计、性能设计及内径尺寸控制技术的研究,制定了按内径生产钢管的控制工艺,研制出各项性能指标满足用户要求的高钢级射孔枪管。

沉管钢筋加工及绑扎施工关键技术

襄阳市东西轴线项目沉管管节采用全断面整体式顺序浇筑工艺,钢筋半成品日需求量大,套丝质量难以控制,钢筋绑扎工序复杂。针对钢筋配料设计、加工,套丝接头质量控制,钢筋绑扎施工等关键环节进行分析。通过优化钢筋配料设计,严控套丝质量及检验技术,自动化设备加工钢筋,BIM技术现场模拟等措施,保证了套筒接头的施工质量,大幅减少了接头数量及废料量,优化了钢筋绑扎工序。经现场验证,钢筋绑扎工效高,大幅度缩短了工期。

钢管混凝土轨枕凹槽尺寸优化设计研究

钢管混凝土轨枕(CFT轨枕)的凹槽尺寸和位置设计需通过计算分析确定最优范围,从而进一步提高道床与轨枕块的结合性能。为研究钢管混凝土轨枕凹槽尺寸和位置变化对轨枕块和道床板受力性能的影响,建立钢管混凝土轨枕无砟轨道的三维有限元模型,分析在列车荷载和温度荷载同时作用下凹槽的长度、宽度、深度以及凹槽端部与轨枕端部距离、凹槽底面与轨枕底面距离取不同值时轨枕块和道床板受力性能的变化规律,同时确定合理的取值范围。研究结果表明:1)轨枕凹槽尺寸和位置的不同会对轨枕块和道床板的受力性能产生影响;2)当长度取值范围为300~340 mm,宽度为55~65 mm,深度为20~25 mm,端部距离为143~163 mm,底部距离为40~50 mm时,轨枕块和道床板应力值较小,受力最优。

?219系列钢管码垛机自动输送机构的优化设计

本文对φ219系列钢管码垛机自动输送机构进行了介绍,并分析了直径为?165 mm钢管的码垛参数。在ADAMS-View模块中对码垛机进行三维建模、参数化分析、优化设计,对码垛机的液压缸出力位置以及杆长等设计参数进行了优化,使得液压缸最大升降力降低了16.89%,平均升降力降低了7.98%,将此结果数据应用到实际生产中,极大地降低了升降机构的能耗。

矢跨比对钢管混凝土拱桥受力性能的影响

以巫山长江大桥为例,运用大型通用有限元程序ANSYS建立数值分析模型,通过改变原桥的矢跨比,研究了矢跨比参数对钢管混凝土拱桥静力、荷载影响线、动力特征及稳定性能的影响,最后,对钢管混凝土拱桥的矢跨比的选择及设计提出了相应的建议。

基于ADAMS的?76钢管码包机自动移管机构优化设计

本文借助ADAMS软件建立了?76钢管码包机的三维实体模型,在动力学仿真运行后对升降机构进行参数化分析与优化设计。优化设计后升降机构最大功率降低了24.96%,平均功率降低了22.13%,极大地降低了能耗和设备的成本。并对横移机构进行动力学分析,测出其最大功率为7485.7 W,为实际生产中选择合适的步进电机提供了理论依据。