圆钢管空间滞回试验及材料本构模型

在多种方案对比的基础上,设计圆钢管空间滞回试验,该试验中的加载装置适用于空间三向加载;试验考虑了构件不同长细比、不同空间加载方案的情况,据此设计加载、监测及数据采集系统;通过试验得到不同长细比、不同加载方案下的圆钢管荷载位移滞回曲线,考察这些试验数据随参数变化的规律;编制基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,对试验进行数值模拟,确定各圆钢管试件材料本构方程中的参数,并通过最小二乘拟合方法,获得圆钢管考虑损伤累积的本构方程。通过所编制的接口程序进行理论与试验对比分析表明,数值计算曲线与试验曲线吻合良好,证明该本构方程是准确的,所编制的程序也可用于深入的理论研究工作。

波纹钢管用作隧道逃生管道时的模拟分析

为了研究隧道发生塌方时逃生管道变形的特征与规律,对波纹钢管及其圆钢管的受力变形等情况进行对比研究,使用动态有限元模拟坍塌岩石体垂直砸向逃生管道的情形,分析波纹钢管在有垫层约束模型和圆管有垫层约束模型碰撞过程的凹陷变形(Y方向和X方向)以及加速度变化等指标。结果表明:直径1 m,壁厚为5 mm和壁厚10 mm的波纹钢管最大变形分别为174 mm和143 mm,直径1 m,壁厚为5 mm和壁厚10 mm圆钢管最大变形分别为214 mm和199 mm,波纹钢管凹陷变形较圆管分别小40 mm和56 mm;相同管径下,随着壁厚的增加,波纹钢管的优势就越明显。在受到岩石的撞击过程中,波纹钢管可以避免峰值过大而且整体结构更加稳定,波纹钢管在承受冲击荷载较圆钢管更有优势,用波纹钢管作为逃生管道更能确保位于掌子面施工人员的生命安全,结构安全性更好。

圆钢管空间滞回性能试验

为考察圆钢管空间滞回性能、获得考虑损伤累积的材料本构模型,设计并开展了圆钢管空间滞回试验.试验加载装置可用于空间三向加载.考虑构件长细比及不同空间加载方案的情况,确定了不同截面及长度的30根试件,加载方案为5种.通过试验方案优化,实现了圆钢管空间加载的模拟,并获得了这些试件的荷载位移滞回曲线及典型部位的应变曲线.试验结果表明:圆钢管具有良好的滞回性能,在很大的位移作用情况下,仍能保持良好的耗能能力.为后续开展符合圆钢管截面钢材的本构模型研究奠定基础.

预应力钢管混凝土组合桁架优化分析与方案研究

以大跨度输煤栈桥上部通廊为研究对象,提出等效挠度比作为目标函数,采用改进满应力法,以腹杆形式和撑杆布置方式作为优化变量,综合考虑结构布置方案对挠跨比和用钢量的影响,对70m和80m跨度预应力钢管混凝土组合桁架栈桥进行优化分析和方案比较。结果表明,大跨度预应力钢管混凝土组合桁架采用人字式腹杆的经济性效益最好,采用多撑点廓外布索的跨中挠度和等效挠度比较小,经济性明显提高。本文提出采用等效挠度比作为目标函数的优化方法计算简单、操作方便,可适用于其他预应力钢结构优化分析与方案比较。

宝安体育馆钢屋盖结构设计

宝安体育馆钢屋盖平面尺寸 140m× 140m ,支座内径 10 1 4m ,最大外悬挑 48 2 95m ,用钢量 6 8kg/m2 。屋盖中央节点构造设计为国内首次采用。非破坏试验的试验荷载为设计值的 1 5倍时 ,节点安全可靠。体育馆现已建成。介绍该体育馆钢屋盖的结构设计 ,供设计人员参考。

X型圆管相贯节点极限承载力分析

根据X型圆管相贯节点的几种典型破坏模式,在研究两种分析模型的基础上,得出了此类节点极限承载力的解析解,并将分析结果和钢结构GB50017-2003进行了比较,验证了分析结果的正确性。

预应力钢管混凝土组合桁架抗震性能的理论分析

为找出适合于大跨度输煤栈桥的结构形式;在考虑预应力钢管混凝土组合桁架优化设计及约束条件影响的基础上,建立了R-R型、C-C型和R-C型桁架模型,分析结构自振特性的特点,采用时程分析方法对地震作用进行研究。结果表明:部分弦杆填充混凝土R-C型预应力钢管混凝土组合桁架结构在抗震性能方面表现最为出色,更适合用于大跨度预应力栈桥结构。得出的结论,对工程结构尤其是大跨度空间结构的设计与分析具有一定参考价值。

深圳大运会篮球馆结构设计

对深圳市坪山体育馆的结构选型,受力特点及结构设计进行介绍。针对上述问题进行计算分析,包括:弦支穹顶体系整体受力性能和屈曲稳定性影响分析;荷载取值分析;施工全过程模拟计算分析;单体上部钢结构、单体下部混凝土结构初步分析基础上的整体结构总装分析;根据深圳本地气温统计资料,合理选取计算温差,分析温差效应对结构安全的影响;关键复杂节点实体有限元计算分析,确保其可靠安全。计算分析表明:1)弦支体系不仅有效地提高了屋盖结构刚度,还大大提高了单层网壳结构稳定性;2)大跨空间结构设计进行总装分析至关重要;3)大跨结构温差收缩效应影响存在,温差效应施工模拟计算十分必要;4)复杂空间结构的节点十分关键,应通过有限元分析,精心设计。

大口径钢管淬火系统研制与应用

针对现有油井管淬火装置存在的问题，研制了大口径钢管淬火系统。该系统可自动控制钢管在进料机构上前进及落下，使钢管正好落在旋转轮上，完成受料过程。淬火过程无链条传动，大大降低了淬火机构的故障率，延长了淬火机构的使用寿命。根据API Spec 5CT要求对调质处理后钢管进行力学性能试验和尺寸检验，结果表明，用该系统进行淬火处理的钢管均符合API标准要求。生产应用表明，大口径钢管淬火系统完全有能力处理规格为西（139．7～340．0）mm ×（4．5～22．0）mm×（6000～12300）mm、钢级为N80、L80及P110钢管。

无缝钢管排锯常见的锯齿损伤形式分析和改善建议

在无缝钢管的生产过程中,定尺管的锯切是通过圆锯机以及配套的硬质合金齿圆锯片来完成,因此圆锯机是无缝钢管生产线上重要的设备。在锯切成排放置的钢管时,锯片的上的硬质合金锯齿承受着各种冲击、挤压作用,经常会造成锯齿异常损伤,不仅增加了钢管的锯切成本,同时影响了生产效率。本文根据现场经验,汇总整理了硬质合金锯齿的几种常见损坏形式,分析了损坏产生的主要原因,提出了一些改善建议,可以为客户改善锯片的使用寿命提供有益的借鉴。

带翼缘板圆钢管顶进过程土体变形数值模拟

在传统管幕工法的钢管两侧分别焊接上下两条钢板(称为翼缘板),并将相邻钢管翼缘板焊接形成新型管幕结构.由于翼缘板的存在,顶进过程土体变形规律与圆形钢管不同.本文应用Midas GTS有限元分析软件,对不同钢管直径、翼缘板位置的带翼缘板圆钢管顶进过程进行模拟.结果表明,随上下翼缘板间距增大或管径的不断增加,管顶土体沉降、管底土体隆起、翼缘板处土体竖向位移不断增大;当顶管开挖面距离监测断面一节管长时,监测断面位置土体隆起;顶至监测断面位置时,土体变形变为沉降;当顶管位置超过监测断面一节管长后,土体变形趋于稳定;同时通过拟合曲线,得到了土体变形与上下翼缘板间距、管径的函数关系.

上海轨道交通9号线盾构区间隧道抢险修复工程介绍

介绍了上海轨道交通9号线盾构区间隧道出现的较大渗漏水险情,阐述了抢险经过与详细的修复方案,以期为今后盾构隧道出现类似情况时制定方案提供参考依据。

T型圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂及极限承载力分析

根据试验建立了T型圆钢管相贯节点有限元模型,采用基于微观断裂机制的循环空穴扩张模型CVGM(cyclic void growth model)对T型圆钢管相贯节点进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了循环空穴扩张模型的准确性。结合基于CVGM的断裂扩展模型,编制VUMAT用户子程序,对T型圆钢管相贯节点的韧性断裂扩展进行了数值模拟,确定连接的最终失效模式为热影响区的撕裂破坏,该失效模式及其对应的极限承载力与试验结果相符。

随机点锈蚀下圆形钢管轴压承载能力

针对随机点锈蚀对圆形钢管轴压承载能力的影响,以质量损失率为因变量,研究轴压承载力在随机点锈蚀影响下随质量损失率的变化规律。通过引入轴压承载力折减系数,揭示了锈蚀深度、锈蚀坑平面尺寸、钢材等级以及钢管壁厚对折减系数的影响规律。在大量随机有限元分析的基础上,提出了折减系数的理论计算公式。该公式可根据质量损失率精确预测钢管在随机点锈蚀影响下钢管轴压承载力的折减系数。

圆盘剪的剪切质量分析

提高钢带剪切质量对焊管产品质量有着十分重要的作用。通过对圆盘剪剪切过程和剪切断面特征的分析,说明了剪切质量对焊管成型和焊接质量的影响。着重介绍了圆盘剪剪刃间隙和重合量经验公式的计算方法及调整要求。

超高层圆形钢管混凝土柱施工质量控制及关键技术研究

圆形钢管混凝土柱结构技术已广泛应用于超高层建筑中,施工效果良好。因此,文中以超高层圆形钢管混凝土柱的施工质量控制和关键技术研究为中心,希望通过相关的分析和研究进一步提高施工质量。

埋地柔性管道环向变形计算探讨

埋地柔性管道的环向变形计算广泛采用的是衣阿华公式,大量管道工程的实际测量也验证了该公式的准确性,其理论计算为管道工程设计提供了可行的管土相互作用模型。探讨了国内外埋地柔性管道的环向变形计算公式(衣阿华公式)的差异,给出了衣阿华公式中各参数的取值,并以埋地钢管环向变形计算为例,指出了使用衣阿华公式的目的是进行埋置土(或材料)的设计,而非管体本身。工程实践表明,正确地使用衣阿华公式对埋地柔性管道环向变形进行计算,对节省工程投资和保证管道安全运行至关重要。

波纹钢管加固某钢筋混凝土圆管涵有限元分析

以某钢筋混凝土圆管涵为例,采用Midas FEA建立波纹钢管加固钢筋混凝土圆管涵的非线性有限元模型,对比分析加固前后的加固效果。分析结果表明:采用波纹钢管加固后,钢筋混凝土圆管涵的变形、应力、裂缝宽度均有显著下降,土与钢筋混凝土圆管涵的接触力有所上升,表明加固后钢筋混凝土圆管涵的刚度有一定程度的提高;采用波纹钢管加固后,波纹钢管的应力值低于钢材的屈服强度,注浆部分混凝土达到抗拉强度标准值,并出现少量裂缝,裂缝宽度较小,建议注浆部分采用较高强度等级的混凝土;波纹钢管加固时的卸载程度越大,钢筋混凝土圆管涵的加固效果越好。

考虑损伤累积的圆钢管本构模型力学行为特点与数值分析

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明:Prandtl–Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P–R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带。一方面,损伤累积效应会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程;另一方面,也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。

环口板加固T型圆钢管极限承载力的试验研究

为研究环口板的加固效果,对5个T型圆钢管试件支管处施加轴向压力,试验分析了加固、环口板加固及伤损再加固后钢管的极限承载力,试验结果表明:环口板可以有效的提高主支管节点处的刚度,提高试件的承载力,对于不同程度的伤损试件,环口板依然有着可观的加固效果。